降低循環流化床鍋爐啟動時間及用油量的有效措施研究

支 勝

（山西西山熱電有限責任公司，山西 太原 030022）

1 鍋爐設備及燃料性質簡介

西山熱電有限責任公司所用鍋爐由無錫華光鍋爐廠生產，結構示意圖如圖1所示，型號UG-240/9.8-M4。爐膛采用膜式水冷壁，鍋爐中部是并列的兩只水冷分離器，尾部豎井煙道布置兩級四組對流過熱器，過熱器下方布置兩組省煤器及一、二次風各兩組空氣預熱器。本單位使用0#輕柴油作為啟動燃料，在鍋爐啟動過程中，油燃燒產生的熱煙氣通過布風板進入爐膛，先將爐膛內的底料加熱至550℃左右，之后投運給煤機，床料將煤引燃，爐膛密相區溫度900℃左右時停止供油。2005年鍋爐調試結束進入商業運營后至2013年，每次啟動油耗在9500～10500L（約8～9t），啟動時間9～10小時，遠高于設計工況。

圖1 鍋爐結構

煤揮發分的成分和含量決定著煤的著火溫度，實際生產中，由于受經營成本、燃煤來源等多方面的影響，入爐煤很難達到設計煤種及校核煤種的要求。下表1 與 2分別是設計和入爐煤的數據，實際入爐煤的灰分偏高，而熱值、揮發分遠低于設計及校核煤種，對燃燒造成不利影響。

表1 設計及校核煤種

表2 2016年入爐煤月平均指標

2 提高鍋爐點火啟動速度采取的方案

影響煤著火速度的因素主要有燃燒器本身的結構特性，熱煙氣對煤的加熱強度，煤的性質。經過多年的分析，經驗總結，逐步實踐，采取以下幾方面來縮短燃油時間，進而提高點火啟動速度。

2.1 啟動前風帽的檢查與清理

鍋爐所采用的是大直徑、鐘罩式風帽，總數量為997個，均勻安裝在布風板上。風帽上有對稱的8個風孔，清理主要依靠人工手段，勞動強度較高。一般在遇到受熱面爆管、鍋爐結焦等情況時，風孔堵塞嚴重，床料無法繼續使用才進行清理。經過多年的運行發現，由于氣流擾動等原因，部分床料顆粒會積存在風帽內，鍋爐運行時間達到5000h以上，約四分之三的風帽風孔會出現不同程度的堵塞，尤其是靠近爐墻的兩排風帽及返料口周圍的風帽，這就需要更大的一次風量來滿足床料流化。在點火初期，較大的一次風量會使啟動燃燒器內風、燃油配比失衡，火焰發暗，不能充滿整個燃燒器空間，產生的熱煙氣溫度也隨之降低，床料的加熱速率變慢，投煤時間延后。因此，當鍋爐累計運行時間在4500h以上時，利用停運檢修時間對風帽進行清理。對于該鍋爐，清理后的最低一次流化風量，相較之前可以減小6000～7000m3/h。

2.2 點火啟動風量的優化

鍋爐采用的是床下熱煙氣點火，燃燒器并列布置在爐膛水冷風室前側。點火油槍為機械霧化，燃料為0#輕柴油。每支油槍出力900kg/h，爐前油壓2.5MPa，油槍所需助燃空氣為一次風。空氣和油燃燒后形成950℃左右的熱煙氣，從水冷風室上的布風板均勻送入爐膛。在調試階段確定的點火總風量為 56000m3/h，其中燃燒風量為36000m3/h，混合風量為20000m3/h，2005～2013年一直延用此配風方式。2013年08月2#爐點火時，首次嘗試微流化點火（即燃燒風量20000～22000m3/h，混合風量21000～22000m3/h，低于最小啟動流化風量）。調整后通過看火孔觀察到啟動燃燒器內的火焰變為更加耀眼的金黃色，且能完全充滿整個啟燃器空間，與之前黃白混色火焰形成鮮明對比，密相區溫升速率明顯上升，表3對這兩種配風方式下各階段床溫平均升溫速率做出對比。低于啟動流化風量點火存在低溫結焦的風險，因此在投煤階段必須將一次風量提至56000m3/h以上。在之后的多次啟動過程中，采用此配風方式下爐內床料各溫度場仍比較均勻，到目前為止未發現有結焦、床溫大范圍偏差情況。

表3 兩種配風方式下各階段床溫平均升溫速率對比

2.3 給煤的方式與二次風

循環流化床鍋爐常用的投煤方式為：床溫達到預定的投煤溫度后，逐臺給煤機間斷性的給煤，通過床料加熱使煤的揮發分析出、著火、燃燒和放熱，為煤中的焦炭燃燒提供溫度條件，焦炭燃燒后放出大量熱量，使爐內溫度快速上升，再逐漸增加給煤量以維持燃燒反應的連續進行，待床溫升到900℃左右時，停止油槍運行，開啟二次風機，加強燃燒，將床溫穩定在900±50℃范圍內，點火階段結束。入爐煤灰分高、揮發分及熱值偏低，煤的引燃相對較難，鍋爐運行規程上要求的投煤溫度是600℃。啟燃器需要更長的時間才能將床料加熱到此溫度，這會造成啟動油耗偏高，對電除塵器的運行也會帶來不利影響。因此在多次實踐后，床溫達到490℃左右時，采用多臺給煤機小量連續給煤，來彌補揮發分的不足，同時稍微開啟二次風，加強爐內擾動，減緩密相區熱煙氣的流速，使揮發分停留的時間更長，這里需要注意的是因初期給煤量偏大，易造成爐內積煤過多發生爆燃，床層溫度急劇上升而導致結焦。因此需時刻注意氧量的變化，氧量會在床溫變化前2～3分鐘作出反應，當氧量突變時，需立即切斷所有給煤，并增大一次風量來穩定床溫。

2.4 提高入爐風溫

出于減小熱量損耗及進一步降低冷渣器冷卻水溫的需求，在一次風機入口加裝換熱器的技改。換熱器換熱管采用鋼鋁復合軋制翅片管，換熱面積1628.12m2，換熱量855.3kW。換熱器利用冷渣器冷卻水作為熱源加熱一次風，水從換熱器下部集箱進入，通過換熱后從上部集箱出來進入冷渣器。點火初期，對流煙道整體溫度場偏低，空預器的作用不明顯。點火風溫幾乎與外界環境溫度相同，一次風經過換熱器后，則可以加熱至45～50℃，改善燃料燃燒條件。

3 結論

循環流化床鍋爐的點火是鍋爐運行的重要環節，經歷多次的點火啟動實踐，尋找合理的配風及投煤方式，在點火過程中，加強床溫、風量、氧量及風室壓力等重要參數的監視和控制，在目前燃用劣質煤種情況下，鍋爐啟動時間相較原來的方式縮短為7～8h，啟動油耗降至5500～6500L（約4.5～5.5t）,汽水損耗降低60～65t，鍋爐每次點火啟動節約生產成本4～4.5萬元。