循環(huán)液化床鍋爐啟動過程的問題及對策分析

張勁銳 張明智

（哈爾濱電站設(shè)備成套設(shè)計研究所，黑龍江 哈爾濱 150046）

前言

某電廠2臺DG450/9.81-1型CFB鍋爐，它的燃燒設(shè)備由燃燒室、給料裝置、分離裝置、回送裝置、燃油點(diǎn)火裝置等主要部件組成。燃燒室底部是由水冷壁管彎制圍成的水冷風(fēng)室，通過膨脹節(jié)與風(fēng)道點(diǎn)火器相連，有2臺風(fēng)道高能點(diǎn)火燃燒器，爐膛密相區(qū)水冷壁前后墻上還分別設(shè)置了2只床上點(diǎn)火油搶，用于鍋爐啟動點(diǎn)火和低負(fù)荷穩(wěn)燃。一次風(fēng)由點(diǎn)火風(fēng)道進(jìn)入燃燒室底部的水冷風(fēng)室，進(jìn)而通過布風(fēng)板、風(fēng)帽，提供足夠的流化風(fēng)。

1 啟動過程的問題及原因分析

1.1 床料的選擇

床料作為一個蓄熱體，在循環(huán)流化床鍋爐的點(diǎn)火過程中具有很重要的作用，床料一般要經(jīng)過加熱升溫、快速引燃和向穩(wěn)定狀態(tài)過渡等幾個階段。從DG450/9.81-1型循環(huán)流化床鍋爐的啟動升溫曲線可以看出，床料的加熱是一個相對較長、較平穩(wěn)的過程，升溫的熱量來自于床下熱煙氣。在以往啟動過程中，有時擔(dān)心啟動過程中出現(xiàn)其他問題，增加啟動時間，使得在并網(wǎng)初期只剩下較少的床料，大部分床料以被吹走，所以選擇較厚的床料啟動。但是由于床料多，爐膛床壓就比較高，點(diǎn)火初期升溫速度還比較好控制，可以按照升溫曲線進(jìn)行。隨著床溫的增加，由于床料太厚，要使床料正常流化，需要較大的流化風(fēng)，加熱床料提高床溫需要更多的熱量，這就需要增加風(fēng)道高能點(diǎn)火燃燒器出力，根據(jù)規(guī)程要求，將床下風(fēng)道點(diǎn)火器出口煙氣溫度控制在982℃且風(fēng)室風(fēng)溫在870℃以下，這時還應(yīng)考慮到點(diǎn)火風(fēng)道中耐火材料的承受能力，根據(jù)廠家的要求，風(fēng)道壁溫要小于1300℃，由于高能點(diǎn)火燃燒器周界風(fēng)量小，風(fēng)道點(diǎn)火燃燒器出口煙溫得不到很好的控制，經(jīng)常處于超溫狀態(tài)，燒壞點(diǎn)火風(fēng)道。由于加熱床料需要較長的時間，所以既增加了點(diǎn)火時間，又增加了耗油量。

1.2 點(diǎn)火風(fēng)道爆燃

運(yùn)行人員在點(diǎn)火過程中，為提高床溫溫升率，縮短點(diǎn)火時間，使用流化風(fēng)量較小，床料得不到良好的流化，啟動燃燒器燃燒不良，燃油不能充分燃燒，產(chǎn)生的油氣不能及時吹進(jìn)爐膛抽走，點(diǎn)火風(fēng)道內(nèi)積聚大量油氣，常造成啟動燃燒器滅火。點(diǎn)火初期往往用1只點(diǎn)火燃燒器，待此燃燒器滅了以后，風(fēng)道不進(jìn)行充分的吹掃，就緊急點(diǎn)另1只點(diǎn)火燃燒器，此時由于風(fēng)道有大量的油氣，有充分的空氣（流化風(fēng)），一但遇到明火，會使點(diǎn)火風(fēng)道內(nèi)油氣爆燃，造成點(diǎn)火風(fēng)道損壞。

1.3 主蒸汽壓力偏高，主蒸汽溫度低

在點(diǎn)火過程中，壓力上升較快，溫度上升較慢，當(dāng)壓力達(dá)到汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)要求時，溫度卻達(dá)不到。只能緩慢升溫，增加了點(diǎn)火時間。

1.4 主蒸汽壓力、溫度急劇升高

床溫達(dá)到750℃左右時，燃煤易發(fā)生爆，床溫變化率大幅上升。在幾次調(diào)峰啟動過程中，床溫600℃時開始試投煤，此時燃煤得到加熱、干燥，揮發(fā)，分析出燃燒，夾帶少量的細(xì)顆粒燃燒。床溫從600~750℃，床溫雖然不斷升高，但燃煤顆粒并沒完全燃燒，當(dāng)揮發(fā)分析出時，煤顆粒的表面積最小，此時隨著煤粒內(nèi)部氣相物質(zhì)的逐漸析出煤粒開始膨脹，有時會在煤粒中形成很高的壓力，使煤粒產(chǎn)生破損，即產(chǎn)生煤粒的一級破碎。使床內(nèi)積聚著大量的易燃焦碳，當(dāng)床溫達(dá)到750℃左右時大量的焦碳顆粒開始燃燒，造成床溫變化率大幅上升，床溫跳躍式升高。主蒸汽壓力、溫度急劇升高。

2 采取的措施

2.1 在床料的選擇上，初始床料可以是粗石灰石也可以是爐渣，粒徑為0～6mm。加入量為850～900mm床高。床料添加完畢后，應(yīng)做流化實驗，檢驗流化是否正常。按規(guī)定依次啟動各風(fēng)機(jī)，然后調(diào)整流化風(fēng)量，隨著流化風(fēng)量的增加，床面才開始出現(xiàn)鼓泡現(xiàn)象，最終達(dá)到初始流化狀態(tài)，記錄最小流化風(fēng)量，以便在點(diǎn)火、運(yùn)行時做為參考。床料的粒徑分布應(yīng)該合理，符合鍋爐廠提供的粒徑寬篩分要求。床料過細(xì)，不利于蓄熱；床料過粗，會延長加熱時間。另外床層不能太薄，床層太薄不僅不利于蓄熱，而且容易造成床面吹穿，流化不良，對后期著火及帶負(fù)荷不利。選擇了合適的床料量和床料粒度，在點(diǎn)火過程中，基本可以按照給定的升壓曲線進(jìn)行，點(diǎn)火燃燒器的出力得到了控制，風(fēng)道點(diǎn)火燃燒器出口煙溫也控制在合理的范圍內(nèi)，縮短了點(diǎn)火時間，避免了燒壞點(diǎn)火風(fēng)道，節(jié)省了點(diǎn)火用油。

2.2 點(diǎn)火風(fēng)道的防爆。根據(jù)流化實驗確定的最小流化風(fēng)量，在吹掃和點(diǎn)火過程中，流化風(fēng)量不小于最小流化風(fēng)量，以保持點(diǎn)火風(fēng)道到爐膛的通風(fēng)良好。點(diǎn)火前爐膛吹掃5min，按程序啟動點(diǎn)火燃燒器，調(diào)整油量，觀察燃燒情況，調(diào)到最佳燃燒狀況。當(dāng)點(diǎn)火燃燒器滅火時，及時切除燃料，吹掃5min，待將油氣充分吹掃干凈后，方可再次啟動點(diǎn)火燃燒器，包括啟動另外1只。2只點(diǎn)火燃燒器啟動時間間隔應(yīng)在5min以上，并且運(yùn)行中的點(diǎn)火燃燒器應(yīng)燃燒良好。

2.3 循環(huán)流化床鍋爐在啟動過程中的升溫

為提高啟動過程中主蒸汽溫度的溫升率，加大了汽輪機(jī)電動主閘門門前疏水管管徑，加大了總的排汽量。同時在點(diǎn)火初期將旋風(fēng)分離器的向空排汽打開，以增大總的排汽量。通過增大總的排汽量，升溫、升壓基本上按照鍋爐廠給定的曲線進(jìn)行。值得注意的是，隨著壓力、溫度的升高，要密切監(jiān)視過熱器的壁溫，隨時關(guān)閉旋風(fēng)分離器的向空排汽，避免過熱器超溫。

2.4 防止爆燃及發(fā)生暴燃后采取的對策

當(dāng)床溫達(dá)到600℃時，達(dá)到投煤條件，此時可以，在左右爐膛區(qū)域各啟動1臺給煤機(jī)，并將出力調(diào)至爐膛額定燃料量的50%，進(jìn)行一次3~5min的給煤，然后停止給煤機(jī)，觀察氧量變化及床溫變化，當(dāng)床溫先降后升并且逐漸增大，氧量開始下降時可判斷燃煤已經(jīng)著火。在此階段主要以揮發(fā)分析出與燃燒為主，化學(xué)反應(yīng)速率遠(yuǎn)低于擴(kuò)散速率，揮發(fā)分析出后形成的多孔大顆粒焦碳在此工況下也開始燃燒，無孔大顆粒焦碳則不能燃燒，所以此時不能連續(xù)給煤，應(yīng)采用脈動的給煤方式進(jìn)行，使床溫緩慢上升，避免聚集大量未燃燒的焦碳顆粒。隨著床溫的逐漸升高，焦碳處于動力燃燒或過度燃燒工況，此時焦碳內(nèi)部的小孔增加，這樣就削弱了焦碳內(nèi)部的連接力，當(dāng)連接力小于施于焦碳的外力時，焦碳產(chǎn)生碎片即二級破碎，二級破碎是在揮發(fā)份析出后的焦碳燃燒階段發(fā)生的，控制好此階段的床溫上升速率，就能避免焦碳爆燃，避免床溫階躍，此時床溫達(dá)到750℃左右，可以連續(xù)給煤。如果沒控制好升溫速度，發(fā)生床溫大幅升高時，不要盲目的大幅加大流化風(fēng)，應(yīng)在調(diào)節(jié)流化風(fēng)的同時觀察床溫變化率，待床溫變化率上升變緩，可停止加流化風(fēng)。接下來會發(fā)現(xiàn)床溫變化率有下降趨勢，此時應(yīng)注意及時補(bǔ)充相應(yīng)的煤量，否則會由于循環(huán)流化床的熱慣性，使床溫下降較快，如果調(diào)節(jié)不及時，會使床溫出現(xiàn)多次反復(fù)，影響升溫升壓。

3 結(jié)束語

通過對循環(huán)流化床點(diǎn)火過程各階段的分析，針對點(diǎn)火過程中出現(xiàn)的問題，找出了相應(yīng)的對策，避免了燒壞點(diǎn)火風(fēng)道、點(diǎn)火風(fēng)道爆燃、床溫階躍變化等事故的發(fā)生，有效的縮短了鍋爐啟動時間，節(jié)省了啟動用油。由于循環(huán)流化床鍋爐較大的熱慣性，所以在投煤以后煤量變化所造成的擾動有一定的遲滯性，所以要根據(jù)煤量、風(fēng)量的變化總結(jié)其變化規(guī)律，更好的指導(dǎo)鍋爐的啟動，使鍋爐啟動按照鍋爐廠給定的升溫升壓曲線進(jìn)行。

[1]岑可法，倪明江等.循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計與運(yùn)行[M].中國電力出版社，1997.

[2]劉德昌.流化床燃燒技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用[M].中國電力出版社，1998.