300MW循环流化床锅炉启动燃烧调整及优化探析

李京荣

摘 要：随着时代的进步和社会经济的发展，我国火电事业发展迅速，在火电厂中，300MW循环流化床锅炉是非常重要的组成部分，它发挥着巨大的作用。但是在长期的实践研究中，在启动循环流化床锅炉的过程中，点火爆燃和结焦事故经常的出现，给火电厂的正常运行造成了较大的影响。针对这种情况，就需要对事故发生原因进行分析，应用一系列有针对性的预防解决措施，促使锅炉能够安全启动。本文简要分析了300MW循环流化床锅炉启动燃烧调整及优化，希望可以提供一些有价值的参考意见。

关键词：循环流化床；启动；爆燃；结焦

中图分类号：TK227 文献标识码：A

蒙西发电厂1、2号机组采用上海锅炉厂有限公司将法国ALSTOM公司循环流化床锅炉技术给引进过来，并且进行了消化吸收，设计出来300MW 亚临界机组循环流化床锅炉，型号为SG-1057/17.4-M803型锅炉，是国内首批投运的300MW循环流化床锅炉。具体来讲，启动循环流化床锅炉的步骤是这样的，借助于外部热源，提升床层上的物料温度，使其达到煤的着火点温度，这样煤就会迅速着火，并且保证床层温度始终高于煤的着火温度，促使锅炉能够正常的运行。对于国内的循环流化床锅炉，通常将床下风道燃烧器和床上油枪给应用过来，并且应用的是联合启动形式。在启动时，首先利用风道燃烧器来进行加热，保证流化床的温度不低于500℃，将床上油枪投入进来，以便继续加热，保证不低于600℃，然后将给煤机投入进来，对床温逐步提升，之后对油量进行减少，直到全部停止。通过研究发现，还有诸多漏洞和问题存在于循环流化床锅炉启动控制方面，启动事故很容易发生，因此，就需要引起人们足够的重视，积极研究，采取针对性的控制预防措施，以便促使锅炉能够安全稳定的运行。

1 现状分析

通过调查研究发现，如今，国内还没有对循环流化床锅炉运行方面的相关规定进行制定，还有诸多的漏洞存在于运行过程中，比如对投煤温度过度降低、启动冷炉之前，将引燃煤添加进来等，这样都很容易出现一系列的事故。在2006年，有尾部烟道爆燃事故发生于国内某电厂的200MW循环流化床锅炉启动过程中，损坏了相关的设备；在2007年，某电厂在启动锅炉之前，因为有泄露问题出现于风道燃烧器进油速断阀中，这样就有大量的油积存于点火风道，人们发现比较的及时，没有重大事故出现。

2 启动过程中的易发事故

通常情况下，我们将油、天然气和液化石油气等应用到循环流化床锅炉点火器中，但是风道燃烧器只有比较狭小的空间，雾化过床上燃油之后，会混合床料，不容易扩散这些可燃气体，很容易导致爆炸燃烧事故发生于锅炉点火过程中。在初始投煤的过程中，因为床没有较高的温度，投入燃煤之后，无法及时着火，聚集了燃烧，但是温度一旦超过了着火点，就会突然燃烧，瞬间升高床的温度，严重的话，会有炉膛结焦问题出现。

3 启动事故发生的原因

3.1 点火爆燃事故

通过研究发现，有爆燃发生于炉膛内，主要是因为有可燃混合物积累在炉膛的优先空间内，或者是在锅炉通道、烟风道等处积累，导致爆燃事故的出现。根本原因在于人们没有科学合理的运行操作，没有合理的设计设备或控制系统等等。可燃物的聚集是爆燃发生的基础，通过这些分析，我们可以对爆燃事故的发生条件进行归纳：

首先是在没有燃烧的炉膛中泄露了辅助燃料，这些累积的可燃物被火花或者其他的点火源所点燃。对辅助材料进行了多次重复，但是没有点燃，并且也没有进行吹扫，那么就很容易累积爆炸混合物。其次是炉膛突然熄火，经过恢复之后，就会被重新引燃聚集的可燃物。炉膛没有足够的流化风量，有一些部位积累了可燃物质，不容易发现和清扫。

3.2 启动结焦事故

在具体的实践过程中，我们经常遇到的一种燃烧事故就是结焦事故，这种事故可以发生于点火或者运行过程中，有着多方面的原因。直接原因是局部或者整体温度比灰熔点或者烧结温度要高，结焦又可以划分为两种，分别是高温结焦和低温结焦。如果灰渣变形温度比床层整体温度要低，因为就会有局部超温或者局部烧结问题出现，我们将其称之为低温结焦。而有着较高的穿层整体温度，流化正常，有结焦现象出现，那么就称之为高温结焦，高温结焦的原因就是超温。有结焦事故出现于启动过程中，流化不良和床层超温是根本原因。具体来讲，包括这些方面的内容：

首先是在点火过程中，没有较高的负荷，因为没有较高的风量，床层流化不良，导致低温结焦问题的出现。布风系统没有较高的质量，或者堵塞到了风帽，影响到局部流化，也会导致低温结焦的出现。有着较大的入炉煤粒度，影响到了局部流化，会有低温结焦产生。其次是在投煤的过程中，没有较高的床温，没有及时燃烧入炉煤，聚集了可燃物，如果满足了温度条件，就会瞬间引燃，升高床层温度，导致高温结焦问题的出现。某公司在启动机组的过程中，将床料加入到炉膛中，进入了少量积煤，温度条件满足之后，温度瞬间升高，经过快速的停油和加风，方得到有效控制。

4 启动安全控制措施

4.1 点火爆燃事故防范措施

通过上文的叙述分析我们已经得知，因为没有科学的运行操作，或者是没有合理进行设备控制系统的设计，导致炉膛爆燃事故出现。要想避免有爆燃事故发生于循环流化床锅炉点火过程中，就需要对安全启动程序进行科学的制定，对点火设备试运程序进行完善，对热控逻辑保护进行完善，结合具体情况，制定针对性的措施。具体来讲，包括这些方面的内容：

4.1.1 完善热控逻辑保护

首先，对炉膛吹扫逻辑进行完善，相较于煤粉锅炉，循环流化床锅炉存在着较大的差异，在锅炉点火之前，需要对炉膛、外置床以及点火风道进行吹扫，在吹扫计时之前，需要保证入炉风量比30%设计总风量要大，但是因为入炉一二次风有着不同的作用，本公司结合具体情况，更改了吹扫逻辑，将一次风量大于最小流化风量且总风量大于百分之三十设计总风量作为吹扫条件，并且增加相应的逻辑，如在吹扫过程中，禁止手动操作一二次风量挡板，将强制吹扫按钮给取消掉。保证可以顺利进行吹扫，对气体进行有效的置换，避免有点火爆燃事故出现。

其次是对床上油枪、给煤线启动允许、跳闸保护逻辑进行完善。因为没有点火装置存在于床上油枪中，投入之后，加热依据的是床料和热风，因此，如果有故障出现于速断阀中，就无法对风道燃烧器状态正确反应，我们将其更改为进油速断阀、雾化阀开且检测到火焰，这样床上油枪运行的安全性就可以得到保证。用进油速断阀、雾化阀开且油枪推进到位作为床上油枪的运行信号，替代原来的进油速断阀开。

然后是对油枪油压、雾化蒸汽压力高和低跳闸保护逻辑进行完善，我们将保护动作延时增加了过来，将第一支油枪投入到每条燃油管道时，保护动作可以延时10s，其他保护动作则延时5s。更改之后，可以避免有频繁动作出现于油枪投停过程中。

再次是原来手动吹扫油枪，并且OFT动作后，吹扫扔能进行。那么运转员的操作就会直接决定到手动吹扫，无法保证每次使用了油枪之后，都能够吹扫；针对这种情况，我们将跳闸后自动吹扫逻辑给增加了过来。NFT动作后，灭火之后，依然将燃料送入懂啊炉膛中，那么严重的话，就会有爆燃事故出现，因此，就对吹扫闭锁条件进行了增加。

最后是按照原来的逻辑，MFT、OFT动作之后。对所有油枪速断阀和雾化阀进行关闭，但是却无法联锁关闭风道、床上燃烧供油母管速断阀，没有开启回油电动门，炉前各个燃油管道依然处于冲压状态，如果有故障出现于进油速断阀中，燃料无法及时的切断，很容易导致事故发生。因此，我们对MFT、OFT动作联锁关闭风道及床上燃油供油母管速断阀进行了增加，对回油电动门联锁开启，以便保证可以可靠的进行灭火保护动作。

4.1.2 完善点火设备及试运程序

众所周知，风道燃烧器以及床上油枪是锅炉的主要点火设备，点火以及火焰监测装置位于风道燃烧器中，在具体实践中，存在着一些安全隐患。包括这些方面的内容：

首先是进油速断阀内漏问题，要想对这个问题进行解决，就需要采取一系列的措施，促使检修工艺水平得到提升，对检修文件包制度进行健全和完善，严格控制检修质量。油枪每次检修之后，充油试验都是需要进行的，以便对进油速断阀的严密性进行验证；要对各个燃油流量计的测量精度进行提升，将小量程油压表给应用过来，如果有泄露问题出现，可以及时采取针对性的应对措施。

其次是火焰监测装置“偷火”问题，通过调查，有两只风道燃烧器分别配置于循环流化床锅炉两侧点火风道，它们有三米左右的距离，因为风道没有较大的体积，如果任何一只着火，都会被另一只的火焰监测装置检测到。针对这种情况，我们对火检探头的角度和位置等进行了调整，促使火焰监测装置能可靠的运行。另外，对风道燃烧器火焰电视进行了增设，对其燃烧情况有效的监视，避免出现一些事故。

4.1.3 制定安全启动相关规定

首先，对反事故措施进行制定，让操作人员对启动注意事项进行明确，严格依据锅炉点火操作程序来进行操作。

其次对保护投退管理制度进行构建，我们结合具体情况，对保护投退规定进行了制定，在投退保护之前，需要经过值长投以，并且将保护名称、批准人、执行人等相关信息详细记录于保护登记本中，总工程师批准之后，方可以投退主保护。在每次启动机组之前，都需要有工作人员对保护投退情况进行复核检验，在启动之前，将所有的保护给投入进来。

然后是逻辑保护传动规定，要将逻辑保护传动规定给严格执行下去，在对保护传动项目进行确定时，需要将停机时间以及检修项目等充分纳入考虑范围，促使保护能够准确动作。

4.2 启动结焦事故防范措施

4.2.1 保证流化质量

在上文的叙述分析中，我们已经得知，低温结焦事故发生的主要原因在于流化不良，只有保证了流化治疗，方可以避免有结焦事故出现。首先，要对锅炉启动床料合理的配置，要筛选启动床料，保证粒度符合相关要求。如果启动床料有着太粗的颗粒，就容易发生流化不良事故，而要想正常流化，就需要对风量进行加大，那么风就会带走更多的点火热量，影响到床料的升温，需要较长的加热时间。如果是较细的颗粒，在启动的过程中，烟气就会带走大量的细小颗粒，加快了床料的损失速度，增加了点火过程的控制难度，结焦问题也容易出现。通过相关实验表明，6mm以下是颗粒的最合理标准。同时，要均匀的分布打消颗粒，在初期，通常将小颗粒应用过来，后期，则是应用大颗粒。如果大颗粒占的比例超过了1/10，那么初期点火难度就会加大，并且床内结焦也很容易出现。为了促使床料颗粒粒度要求得到满足，就需要进行实验，以便得出最佳的启动颗粒粒径。

其次，在每次启动之前，布风均匀性和临界流化风量实验都是必须要进行的，避免因为布风装置影响到正常的流化，并且保证有着准确的风量测量装置，运行风量需要比临界流化风量要大。将任意侧一次风量低油枪跳闸保护给增加过来，这样在启动过程中，运行风量就比临界流化风量要大。对入炉煤粒度严格控制，保证炉膛中不会进入大颗粒。

4.2.2 避免升温过程中爆燃引起超温

在这个方面，可以采取这些方面的措施，首先，要对投入床上油枪和投煤的温度条件进行严格控制，不能够将相关的保护给解除掉。为了促使燃油得到节约，启动速度得到加快，就需要对投煤温度进行降低，这样就可以更加经济稳定的运行。但是部分电厂没有结合具体情况，对投煤温度盲目的降低，那么就很容易发生严重的结焦事故。因此，在对投煤温度进行降低之前，需要将煤质情况给充分纳入考虑范围，并且进行多次的实验，保证可以立即点燃入炉煤，避免积聚大量的可燃物，否则爆燃结焦事故就很容易出现。结合法国公司的设计，我公司投煤为600℃，但是本公司燃煤有着较高的挥发分，通常达到了30%左右，那么就需要降低投煤温度。因此，我们就进行了试烧实验，另外，将启动时机给多次利用起来，对投煤温度逐渐的降低。实践研究表明，如果炉膛中部床温在510℃以上，将燃煤投入炉内1.5s之后，就会逐渐降低氧量，三分钟之后，又会逐渐升高温度，那么就说明煤已经着火。因为煤质因素的影响，需要将一定的安全裕度给留出来，那么就将540℃作为投煤温度，这样就可以更加经济的启动，同时，启动的安全性也可以得到保证。在每次启动之前，需要对床料中可燃物含量进行取样测定，对启动床料中可燃物比例严格控制，超过了相关比例，就需要对床料进行置换。在初次投煤的过程中，需要将间断给煤方式给应用过来，根据氧量、床温变化判断着火情况。

结语

蒙西发电厂1、2号锅炉2007年11月投产，至今共计经历23次启动，各种启动安全措施的有效实施，未发生一起安全事故，确保了锅炉的启动安全。

在电网负荷紧张的供电形式下，公司1、2号机组的每次安全启动、按时并网发电、稳定运行有效保证了电网安全和正常供电，我们通过相互分析兄弟单位成功经验的同时既长了见识也为300MW循环流化床锅炉的启动安全提供了很好的解决方案，成为300MW 循环流化床锅炉安全启动、稳定运行的范例，促进了环保型大容量机组在国内的发展。

参 考 文 献

[1]李烁.循环流化床锅炉设计调试运行与检修实用手册[M].长春：吉林科技出版社，2005.