个浅谈440 t/h循环流化床锅炉掺烧无烟煤时如何优化运行参数及点火操作要点

(华电天津分公司，天津 300000)

0 引 言

煤炭是我国的主要能源，循环流化床锅炉(以下简称CFB)是上个世纪90年代迅速发展起来的，在燃煤锅炉占有一席之地。CFB燃烧方式有别于常规煤粉炉，其CFB下部密相区存有大量的高温床料，如按总量计算，投煤量所占仅为1.5%左右，这些高温物料在5分钟内能把燃料加热到着火温度，这是CFB主要的优点。因有卫燃带(底火)燃烧稳定性好不易灭火、可燃用燃料范围宽，在难燃煤种、低热值煤种掺配燃烧利用方面发挥了重要作用。

1 燃用无烟煤

国家产业调整供给侧改革，燃煤锅炉用煤相对紧张，锅炉设计煤种无法保证，合理控制入炉煤价格，拓宽CFB锅炉用煤范围；同时山西晋城、福建龙岩等地无烟煤储量丰富，煤炭低廉，有效降低发电供热成本，燃用无烟煤是有可以的。

厂燃用是山西晋城无烟煤矿业的成庄矿和寺河矿，在燃用无烟煤时出现各种各样的现象，如：床温高、床压低、带负荷困难、飞灰含碳量高、启动困难等，锅炉点火时会因运行人员操作不当时可能出现爆燃的现象，导致受热面短时温度上升过快，结合流化床燃烧特点，根据负荷曲线，合理掺烧无烟煤。

1.1 无烟煤特性

无烟煤是具有最长的地质年龄和最高的碳化程度煤种，其表面颜色为黑色，断口面有金属光泽，用手指摩擦无烟煤不致染污；且不易破碎，燃烧时火焰短而少烟，便于运输和贮存；固定碳的含量高达90%以上，挥发分、水分、灰分含量低，工业分析见表1。

表1该厂无烟煤的工业分析

通过以上分析，可以看出无烟煤的发热量高，意味着C含量高而其它元素如H、O、N、S等含量较小，在受热裂解时，就会放出较少的挥发份，着火困难不易燃尽，燃烧效率低。

1.2 锅炉和输煤系统概况

电厂拥有2台135 MW CFB锅炉，与东方汽轮机N135-13.24/535/535型汽轮机和山东济南发电设备厂WX21Z—OJS.461.401型135MW密闭循环式空气冷却发电机配套。锅炉详细参数见表2。

表2锅炉铭牌

CFB锅炉采用床下点火。左右两侧点火风道中各配备一只油枪燃烧器，点火增压风机负责提供燃烧用风，两只油枪的每小时最大耗油量2.5 t。两只油枪将床温加热至600 ℃后，启动给煤机调整给煤量，温升率控制在1.5 ℃/min内，最大不超3 ℃/min。油燃烧器详情见表3。

表3油燃烧器技术特性

这个厂以铁路来煤为主，汽车来煤为辅，铁路来煤卸煤是通过二台门式斗链卸车机加二台桥式抓斗起重机。采用皮带式进行输送煤炭，由A、B侧组成，运行方式为一运一备。皮带输送煤量400 t/h，V=2.0 m/s。能够满足掺烧输送能力。

2 优化运行参数提高锅炉效率

燃煤电(热)厂主要成本是煤炭，根据当前煤炭市场行情，加上车板费，其燃料成本高达70%以上；同时面对电价竞价上网、锅炉利用小时降低、检修维护材料成本高，燃煤发电厂生存环境严峻，合理掺烧是有必要的，能够有效降低发电成本，当燃用非设计煤种(无烟煤)会带来一系列的问题，因其煤种低位发热量、灰分、挥发分发生改变，会影响CFB锅炉相关参数，如：床温、床压、飞灰含碳、灰渣、辅机电耗、受热面磨损、锅炉效率等。为保证锅炉安全经济运行，对床层压力、床层温度、飞灰含碳和转机电耗等重要参数，进行必要优化调整，使之满足安全可靠节能环保要求。

2.1 掺烧掺配简析

CFB掺烧方式是将不同煤种按照一定的原则均匀混合在一起，与煤粉炉分仓掺烧完全不同。CFB锅炉如果掺烧不当的话，CFB锅炉会出现效率降低、床温升高、床压降低、煤耗增大、风机电耗上升、环保排放超标等情况，因此掺烧的合理性十分重要。

根据CFB锅炉蒸发量和燃烧情况，制定合理配煤的方案，使CFB锅炉在安全经济环保的条件下可靠运行。卸煤时堆煤，按照煤炭低位发热量和全硫，分区域存放，使用推煤机和抓斗均匀掺配；锅炉上煤时掺烧，使用抓斗取煤，将无烟煤和烟煤充分混合在同一条输煤皮带上进行掺配。无烟煤掺烧比例按照1∶1(全硫小于0.7)；1∶2(全硫大于0.7小于1.0)；1∶3(全硫大于1.0小于2.5)。

2.2 优化床压以满足锅炉负荷

CFB锅炉带负荷依靠循环物料，物料主要包含煤炭、石灰石颗粒、亚硫酸钙、硫酸钙、燃烧后生成的灰分等，这些固体物料是CFB锅炉重要传热介质。锅炉负荷增加时，物料向炉膛内受热面(水冷壁、屏过及屏再等)传递热量增加，使锅炉的产汽量上升；如果此时炉膛内物料不够，受热面吸收热量不足，导致炉膛内传热率低，锅炉蒸发量不能满足生产要求。

当燃用无烟煤时，锅炉带同样的负荷，给煤量减少，灰分量变小，床压降低，物料会减少，不利于锅炉带满负荷。床层压力低时，物料量少，储热量也少，炉膛密相区和稀相区内物料循环率低，锅炉带负荷困难。为保证锅炉正常带负荷，锅炉运行中应将床压控制在11～12 kPa，床压控制通过冷渣器转速调整或返料器底部排放细灰。

2.3 优化床温提高燃烧效率

CFB锅炉床温高低，影响床料结焦安全性和环保指标排放及锅炉燃烧效率改变，所以燃用无烟煤时，首先考虑锅炉安全环保可靠运行，其次考虑经济运行。当燃用无烟煤时，无烟煤工业分析得出灰熔点变形温度是1 350 ℃，要控制料层床温始终低于灰熔点150 ℃以上，不发生高温结焦事故。无烟煤的低位发热量高达6 500 kcal，对炉膛内受热面传热影响较大，屏式受热面和床层温度出现超温现象，控制受热面不超温，保证锅炉燃烧效率，根据灰熔点温度，经过多次摸索，优化床温在890～950 ℃之间，平衡了安全和经济二者的关系。

2.4 优化一二次配风方式降低飞灰含碳

飞灰含碳对于CFB锅炉影响严重，这些未燃尽飞灰在尾部受热面上积聚，达到可燃条件时会发生飞灰再燃烧事故，损坏省煤器和空预器；由于无烟煤可燃基挥发分一般在6.5%～10%范围，可以看出挥发分很低，难于着火和飞灰含碳量高，飞灰含碳达到一定时，机械热损增大，影响锅炉经济性。

飞灰含碳高的一般原因有挥发分低、燃烧时间不够、含氧量不足、分离器效率低、燃煤粒径分布不合理等方面。降低飞灰含碳量方法有，提高燃烧温度，加快挥发分析出，促进燃烧；优化一、二次配风方式，调整一次风量在13～16万，保证一次流化风量安全，减少夹带和扬析，调整二次风压6 kPa，增加二次的刚性，消除贫氧区，二次风量根据氧量调整，实现分级送风，从而降低飞灰含碳量。利用检修时对分离器中心筒进行检查应完好无变形；定期对粗碎和细碎及滚筒筛进行检查装置设备完好无磨损。

2.5 优化送风量降低风机电耗

CFB锅炉风机电耗占厂用电的60%左右，合理降低风机电耗是有必要的，另外风量的增大导致锅炉受热面磨损加剧，增加受热面爆管概率。

一次风机作用充分流化床料、提供一定的氧气、冷却床层温度；二次风机要求风速大于一次风速，实现分级燃烧控制还原气氛，调节氧量。在床料充分流化的条件下(床温正常、排渣良好)，优化一次风量，减少一次风机电耗，同时磨损量与风速三次方成正比，减少受热面磨损量，提高锅炉安全可靠运行；将下二次风门关至50%，上二次风门全开100%，优化二次送风量，增强二次风穿透扰动效果，实现分级燃烧，控制环保指标；合理降料层阻力，减少风机出口阻力，即减少风机电耗。

3 掺烧无烟煤对锅炉点火启动时影响

燃用设计煤种时，可燃基挥发分在25%～28%烟煤着火容易，床层温度在450 ℃时开始脉冲投煤。该厂在燃用无烟煤点火时，床温550 ℃开始脉冲投煤，因着火困难，未燃烧的煤积聚起来，后期出现床温变化率达35 ℃/min出现爆燃现象，汽温、汽压大幅度上升，超过温升曲线范围，汽轮机差胀超标跳机，锅炉受热面出现严重热偏差，严重威胁机组安全运行。

3.1 燃用无烟煤点火的操作要点

CFB锅炉点火启动前，保证布风板上有合格的床料。启动物料较厚时，物料多，需要的热量也多，油枪耗油量增多，延长启动时间；启动物料较薄时，物料少，容易导致布风板过热，严重时床料结焦，所以启动物料厚度决定锅炉启动速度和安全性，通常控制启动物料厚度在650～800 mm，床料粒度在9 mm以下，启动物料中含碳量小于1%，保证锅炉安全和经济运行。点火前对给煤机入口煤进行化验挥发分含量；点火前油枪雾化试验合格；炉膛安全监控系统投入正常。

一、二次配风非常重要。若是配风不合理，风量过大，热量和床料损失多，床温上升率达不到要求，影响启动点火时间，耗油量增加；风量过小，冷态床料流化不均匀，容易产生床层结焦，据统计分析CFB锅炉结焦60%的情况发生在点火投煤阶段，点火初期控制一次风量10万/小时，二次风量3万/小时，二次风门开至20%，可以合理平衡安全与经济之间的关系。

首先启动一侧油枪，半个小时后切换另外一侧，控制床温升速率80～100 ℃/h，点火后加强对点火风道巡视；床温升至450 ℃时暖炉60分钟，使锅炉金属和浇注料膨胀均匀；床温超过500 ℃时，增加一次风量至临界流化风量以上(12万)，使床料流化，建立物料循环；床温升至595 ℃时，准备启动给煤机进行点动投煤，控制给煤机最小的流量，在炉前墙倾听落煤管内的声音，监视烟气含氧量和床温变化率，控制最大不超变化率3 ℃/min；床温达到690 ℃时，就地通过观火孔能够看到火星，缓慢增加一次风量至13万/小时，同时增加煤量，监视烟气含氧量有无降低及床温变化率增大现象，根据氧量变化率运行人员及时调整给煤量；按上述操作缓慢将床温升至890 ℃，全面检查锅炉整体膨胀情况。

通过以上可以看出来，把握好以下操作要点，床料厚度和粒度合格、油枪着火良好、一二次配风合理、暖炉时间足够、投煤时机适当，控制住以上要点，能够有效避免锅炉在点火过程中出现爆燃和结焦事故，使锅炉安全稳定投入运行。

4 结束语

根据CFB锅炉的特点，燃用性价比高的无烟煤，从而提高发电企业的经济效益。该厂在燃用无烟煤点火时对出现爆燃现象进行认真总结，经过摸索和大量的试验，成功解决了由于无烟煤的热值高挥发份低，点火困难问题；由于煤质偏离设计煤质较大，通过不断优化运行参数，锅炉可以状态良好稳定运行，为同类型电厂在掺烧无烟煤时，提供了一定经验。