循环液化床锅炉启动过程的问题及对策分析

张劲锐 张明智

（哈尔滨电站设备成套设计研究所，黑龙江 哈尔滨 150046）

前言

某电厂2台DG450/9.81-1型CFB锅炉，它的燃烧设备由燃烧室、给料装置、分离装置、回送装置、燃油点火装置等主要部件组成。燃烧室底部是由水冷壁管弯制围成的水冷风室，通过膨胀节与风道点火器相连，有2台风道高能点火燃烧器，炉膛密相区水冷壁前后墙上还分别设置了2只床上点火油抢，用于锅炉启动点火和低负荷稳燃。一次风由点火风道进入燃烧室底部的水冷风室，进而通过布风板、风帽，提供足够的流化风。

1 启动过程的问题及原因分析

1.1 床料的选择

床料作为一个蓄热体，在循环流化床锅炉的点火过程中具有很重要的作用，床料一般要经过加热升温、快速引燃和向稳定状态过渡等几个阶段。从DG450/9.81-1型循环流化床锅炉的启动升温曲线可以看出，床料的加热是一个相对较长、较平稳的过程，升温的热量来自于床下热烟气。在以往启动过程中，有时担心启动过程中出现其他问题，增加启动时间，使得在并网初期只剩下较少的床料，大部分床料以被吹走，所以选择较厚的床料启动。但是由于床料多，炉膛床压就比较高，点火初期升温速度还比较好控制，可以按照升温曲线进行。随着床温的增加，由于床料太厚，要使床料正常流化，需要较大的流化风，加热床料提高床温需要更多的热量，这就需要增加风道高能点火燃烧器出力，根据规程要求，将床下风道点火器出口烟气温度控制在982℃且风室风温在870℃以下，这时还应考虑到点火风道中耐火材料的承受能力，根据厂家的要求，风道壁温要小于1300℃，由于高能点火燃烧器周界风量小，风道点火燃烧器出口烟温得不到很好的控制，经常处于超温状态，烧坏点火风道。由于加热床料需要较长的时间，所以既增加了点火时间，又增加了耗油量。

1.2 点火风道爆燃

运行人员在点火过程中，为提高床温温升率，缩短点火时间，使用流化风量较小，床料得不到良好的流化，启动燃烧器燃烧不良，燃油不能充分燃烧，产生的油气不能及时吹进炉膛抽走，点火风道内积聚大量油气，常造成启动燃烧器灭火。点火初期往往用1只点火燃烧器，待此燃烧器灭了以后，风道不进行充分的吹扫，就紧急点另1只点火燃烧器，此时由于风道有大量的油气，有充分的空气（流化风），一但遇到明火，会使点火风道内油气爆燃，造成点火风道损坏。

1.3 主蒸汽压力偏高，主蒸汽温度低

在点火过程中，压力上升较快，温度上升较慢，当压力达到汽轮机冲转要求时，温度却达不到。只能缓慢升温，增加了点火时间。

1.4 主蒸汽压力、温度急剧升高

床温达到750℃左右时，燃煤易发生爆，床温变化率大幅上升。在几次调峰启动过程中，床温600℃时开始试投煤，此时燃煤得到加热、干燥，挥发，分析出燃烧，夹带少量的细颗粒燃烧。床温从600~750℃，床温虽然不断升高，但燃煤颗粒并没完全燃烧，当挥发分析出时，煤颗粒的表面积最小，此时随着煤粒内部气相物质的逐渐析出煤粒开始膨胀，有时会在煤粒中形成很高的压力，使煤粒产生破损，即产生煤粒的一级破碎。使床内积聚着大量的易燃焦碳，当床温达到750℃左右时大量的焦碳颗粒开始燃烧，造成床温变化率大幅上升，床温跳跃式升高。主蒸汽压力、温度急剧升高。

2 采取的措施

2.1 在床料的选择上，初始床料可以是粗石灰石也可以是炉渣，粒径为0～6mm。加入量为850～900mm床高。床料添加完毕后，应做流化实验，检验流化是否正常。按规定依次启动各风机，然后调整流化风量，随着流化风量的增加，床面才开始出现鼓泡现象，最终达到初始流化状态，记录最小流化风量，以便在点火、运行时做为参考。床料的粒径分布应该合理，符合锅炉厂提供的粒径宽筛分要求。床料过细，不利于蓄热；床料过粗，会延长加热时间。另外床层不能太薄，床层太薄不仅不利于蓄热，而且容易造成床面吹穿，流化不良，对后期着火及带负荷不利。选择了合适的床料量和床料粒度，在点火过程中，基本可以按照给定的升压曲线进行，点火燃烧器的出力得到了控制，风道点火燃烧器出口烟温也控制在合理的范围内，缩短了点火时间，避免了烧坏点火风道，节省了点火用油。

2.2 点火风道的防爆。根据流化实验确定的最小流化风量，在吹扫和点火过程中，流化风量不小于最小流化风量，以保持点火风道到炉膛的通风良好。点火前炉膛吹扫5min，按程序启动点火燃烧器，调整油量，观察燃烧情况，调到最佳燃烧状况。当点火燃烧器灭火时，及时切除燃料，吹扫5min，待将油气充分吹扫干净后，方可再次启动点火燃烧器，包括启动另外1只。2只点火燃烧器启动时间间隔应在5min以上，并且运行中的点火燃烧器应燃烧良好。

2.3 循环流化床锅炉在启动过程中的升温

为提高启动过程中主蒸汽温度的温升率，加大了汽轮机电动主闸门门前疏水管管径，加大了总的排汽量。同时在点火初期将旋风分离器的向空排汽打开，以增大总的排汽量。通过增大总的排汽量，升温、升压基本上按照锅炉厂给定的曲线进行。值得注意的是，随着压力、温度的升高，要密切监视过热器的壁温，随时关闭旋风分离器的向空排汽，避免过热器超温。

2.4 防止爆燃及发生暴燃后采取的对策

当床温达到600℃时，达到投煤条件，此时可以，在左右炉膛区域各启动1台给煤机，并将出力调至炉膛额定燃料量的50%，进行一次3~5min的给煤，然后停止给煤机，观察氧量变化及床温变化，当床温先降后升并且逐渐增大，氧量开始下降时可判断燃煤已经着火。在此阶段主要以挥发分析出与燃烧为主，化学反应速率远低于扩散速率，挥发分析出后形成的多孔大颗粒焦碳在此工况下也开始燃烧，无孔大颗粒焦碳则不能燃烧，所以此时不能连续给煤，应采用脉动的给煤方式进行，使床温缓慢上升，避免聚集大量未燃烧的焦碳颗粒。随着床温的逐渐升高，焦碳处于动力燃烧或过度燃烧工况，此时焦碳内部的小孔增加，这样就削弱了焦碳内部的连接力，当连接力小于施于焦碳的外力时，焦碳产生碎片即二级破碎，二级破碎是在挥发份析出后的焦碳燃烧阶段发生的，控制好此阶段的床温上升速率，就能避免焦碳爆燃，避免床温阶跃，此时床温达到750℃左右，可以连续给煤。如果没控制好升温速度，发生床温大幅升高时，不要盲目的大幅加大流化风，应在调节流化风的同时观察床温变化率，待床温变化率上升变缓，可停止加流化风。接下来会发现床温变化率有下降趋势，此时应注意及时补充相应的煤量，否则会由于循环流化床的热惯性，使床温下降较快，如果调节不及时，会使床温出现多次反复，影响升温升压。

3 结束语

通过对循环流化床点火过程各阶段的分析，针对点火过程中出现的问题，找出了相应的对策，避免了烧坏点火风道、点火风道爆燃、床温阶跃变化等事故的发生，有效的缩短了锅炉启动时间，节省了启动用油。由于循环流化床锅炉较大的热惯性，所以在投煤以后煤量变化所造成的扰动有一定的迟滞性，所以要根据煤量、风量的变化总结其变化规律，更好的指导锅炉的启动，使锅炉启动按照锅炉厂给定的升温升压曲线进行。

[1]岑可法，倪明江等.循环流化床锅炉理论设计与运行[M].中国电力出版社，1997.

[2]刘德昌.流化床燃烧技术的工业应用[M].中国电力出版社，1998.