昆明東郊垃圾循環流化爐調試技術

張寬友

Debugging technology for rubbish cycle vessels boiler of kunming dong jiao

Zhang Kuanyou

CPI Yuanda Environmental-Protection Engineering Co., Ltd., Chongqing 401122;

摘要：本文針對昆明東郊垃圾焚燒循環流化床鍋爐，對鍋爐的冷態調試、點火方式、燃燒調整作詳盡的介紹和分析。

Abstract: The article describes the initial debugging and fire way and burning adjustment detaily for the rubbish cycle vessels boiler of kunming dongjiao。

關鍵詞：垃圾循環流化床 冷態調試燃燒調整

Key words: Rubbish cycle vessels boiler; Initial debugging; Burning adjustment

1前言

昆明東郊TG-41.5/3.82-LG-550垃圾焚燒爐是由浙江大學熱能工程研究所與南通萬達鍋爐股份有限公司在已有循環流化床垃圾焚燒爐成功運行經驗的基礎上開發的異重循環流化床燃燒方式。本鍋爐為單鍋筒，自然循環，垃圾和煤混燒，高溫系統返料。爐膛由膜式水冷壁組成，下部是一個下小上大的倒錐形燃燒段即密相區。底部為水冷布風板，面積約9.23m2，布風板上布置風帽，布風板下為一次風室。燃料垃圾顆粒度小于150mm，不可燃硬物小于30mm。煤顆粒度0~13mm，大于10mm的顆粒不能超過8%，小于2mm的顆粒不超過15%。煤與垃圾混合后的低位發熱量為5921.7 KJ/kg。燃燒后的煙氣依次流過低溫過熱器、高溫過熱器、對流過熱器、高溫省煤器二級、高溫省煤器一級、空氣預熱器、低溫省煤器，除塵后由煙囪排向大氣。本爐關鍵控制點在于低溫過熱器溫度控制，而低溫過熱器的溫度控制是通過爐膛燃燒調整來達到目的。

2冷態特性試驗

鍋爐安裝工作結束經驗收合格后，應對鍋爐進行冷態試驗。冷態試驗的目的在于掌握鍋爐的特性，為調試及熱態運行提供必要的理論數據支持，主要體現在以下幾方面：

測試鍋爐一次風機、二次風機、返料風機、引風機的出力是否符合設計要求，一次風量及風壓能否滿足床料流化燃燒的要求。

測定布風板的阻力特性和料層阻力特性。

檢查床內各處流化質量，并提出消除流化質量不良的處理措施。

測定料層厚度，繪制送風量與料層厚度的阻力特性曲線，確定冷態臨界流化風量，以便指導點火過程，為熱態運行提供參數依據。

觀察返料系統左右側的風壓及風量，檢查返料灰能否正常返回燃燒室。

試驗包括以下內容：點火油槍霧化試驗、布風板均勻性試驗、布風板阻力特性試驗、料層阻力特性試驗、料層厚度測定、料層厚度與阻力特性曲線等。

2.1布風板風量均勻性試驗

試驗的目的在于檢查布風板各處出風量是否一致，若不一致，則采取相應的處理措施。先檢查布風板安裝的平面度，若平面度符合要求，在布風板上均勻布置一層顆粒度小于3mm的床料—細砂，厚度以超過風帽100mm為宜，啟動一次風機，風量由小到大逐漸調整，每次觀察細砂被吹起的情況，各處是否高度大致一致。若各處細砂吹起的高度基本一致，說明布風板各風帽的風量基本相等，布風板出風均勻。這是觀察布風板風孔出風量是否均勻的一方面。另一方面急停一次風機，觀察料層是否平整。若料層平整，也說明各處風帽出風量基本相等。若存在高低柱狀現象，則檢查布風板各處風帽布置是否均勻，各風帽出風孔數量及大小是否一致。若不一致，則采取相應的處理措施。

2.2布風板阻力特性試驗

布風板阻力特性試驗是在布風板上不鋪床料的情況下進行的。為使空氣按照設計要求通過布風板，形成穩定的流化床層，布風板必須有一定的阻力。布風板阻力由風帽進口局部阻力、通道阻力、風帽局部阻力組成。其中風帽進口阻力、通道阻力較小，最大阻力在風帽出口處。測定時，關閉風室人孔并嚴密，爐門人孔并嚴密，排渣管、放灰管關閉嚴密。啟動引風機、一次風機，逐漸緩慢地調整一次風機進口風門開度和引風機開度，使爐膛出口處負壓調整為-20Pa。對每次調整的送風量，從風室靜壓計上讀出風室的壓力，從布風板上部靜壓計上讀出布風板上部的風壓，每次試驗數據均記錄下來，直到一次風門開度調整到100%。再將一次風機靜葉開度從100%逐漸往回調，調整到最小開度。每次調整均保持爐膛出口處壓力為零，記錄每次調整的一次風機參數、風室壓力、布風板上部壓力、引風機靜葉開度。布風板下部風室壓力減去布風板上部壓力，其差值即為布風板在某一風量下的阻力。將上行程下行程數據繪制成曲線，以便在運行過程中，根據風室壓力和布風板上部壓力的差值估算料層的厚度。

布風板阻力特性曲線如下圖所示：

2.3料層阻力試驗

在布風板上鋪放一定厚度的料層，測定不同風量下的風室靜壓。以后每改變一次料層厚度，重復進行一次風量與風室靜壓關系的測定，風室壓力減去布風板上部風壓的值，再減去布風板阻力，即為該料層厚度在該風量下的阻力值。

料層阻力=風室壓力—布風板阻力—布風板上部壓力

根據以上公式，將每次試驗的數據均記錄下來，繪制成相應的上下行關系曲線圖。

2.4臨界風量的確定

在進行料層阻力試驗時，在工頻狀況下隨著一次風機進口擋板開度的逐漸加大，流化風壓力及風量呈時有時無變化，這時可以看到布風板上的局部區域的床料無規則的鼓泡，這是因為風量小，動力不足，空氣形成不了有效的通道。隨著風量逐漸加大，被吹起的床料越來越多，當達到某一風量時，床料剛好全部沸騰起來此時的一次風量就是臨界風量。為驗證是否確實達到臨界風量，在維持爐膛出口負壓為-20Pa的情況下，打開爐門，用一根輕質的桿插入沸騰的料層中前后左右移動。移動中，感受各個方向阻力，如果各方向阻力較小，大小基本一致，說明料層已經完全流化，此時的風量即為臨界流化風量，也可以通過風室風壓和風量的變化加以觀察，當風壓和風量從時有時無狀態剛好轉為穩定狀態時，此時的風量即為臨界風量。根據對料層400mm、600mm、800mm的臨界風量試驗。400mm料層對應的臨界風量為17000m3/h，600mm料層對應的臨界風量為19800m3/h，800mm料層對應的臨界風量22450m3/h。點火階段及熱態運行中的風量必須大于對應的臨界風量。這里需要注意的是，由于給煤機的密封風、輸煤風、播煤風和垃圾鏈板機的密封風、播垃圾風均是由一次風機提供，而流化風量的測點位置在其上述各風管分支管之前，在做試驗之前，應將上述密封風、送煤風、播煤風、播垃圾風完全開啟。若未開啟或者部分未全開作試驗，測出的臨界風量是不準確的。當上述閥門全開后，此時的流化風量將會小于臨界流化風量，很可能引起料層達不到完全流化狀態。

臨界風量確定曲線如下圖所示：

圖中斜線與水平直線的交點即為臨界流化風量。

2.5料層均勻性試驗

當進行料層阻力試驗時，流化風量大于臨界流化風量的情況下，此時投入返料風機，投入MFT大聯鎖，停止返料風機，此時一次風機、引風機均停止，觀察料層表面是否平整。若平整，說明各處料層流化效果好，達到完全流化狀態。若不平整，則應找出不平整的原因和消除。

2.6油壓油量試驗

準備一容積≥50公斤的油桶，選取一定直徑的霧化片，開啟油泵，在不同油壓下，稱量出不同進油油壓時的噴油量。將不同直徑和油壓的油量繪制成相應的曲線。如下圖：

點火過程中，根據上述曲線確定最佳的點火油用量。

3床下點火

昆明東郊垃圾鍋爐采用床下點火方式，點火油采用#0輕柴油。床下點火具有點火快、省力、省油等特點，使用較為廣泛。床下點火必須根據冷態試驗參數進行確定，最關鍵的一環是必須確定料層厚度，料層太厚，雖然著火初期比較穩定，但所需的流化風量較大，升溫時間長，還容易出現加熱不均的現象，甚至造成局部區域低溫結焦。料層太薄，著火時間短，省油，但布風不均勻，底料局部可能被擊穿，造成結焦，著火初期易受斷煤或堵灰的影響，發生結焦或滅火事故。

根據對400mm、600mm、800mm三個不同料層的阻力特性試驗，考慮到煮爐階段采用燃油方式，床溫在某一階段需維持較長時間，床溫的調整靠油量大小調整，選擇600mm的料層為宜。若采用800mm料層厚度的床料，一次風量較大，油量較大，由煙氣帶走的熱量損失較多，因此選擇600mm料層厚度為最佳。床料的粒徑一般在0~13mm之間，床料粒徑太細，容易被流化風帶走，會使床料層厚度越來越薄，床溫難以控制。床料太粗，需要的流化風量較大，點火升溫時間長，而且可能很困難。床料的熱值選擇，一般來講，床料中的細顆粒一般在料層的上部，起著引火源的作用，粗顆粒在料層的下部，其顆粒燃燒后儲存熱量。床料的熱值一般應維持在2093—4186KJ/Kg，熱值太高，點火時升溫太快，難以控制，還容易造成超溫結焦。熱值過低，升溫困難，易發生揮發份析出燃燼，床溫有可能仍然達不到著火溫度。

點火階段分為床料預熱、著火和過渡階段。首先將引風機、一次風機靜葉開度調整到小于5%，啟動引風機、一次風機，同時調整引風機、一次風機靜葉開度，將風量調整到試驗確定的臨界流化風量對應的開度，保持爐膛出口處負壓為-20Pa,當一次風機運行3~5分鐘之后，啟動一臺返料風機。以上準備作好后，下一步工作就是點火。啟動一臺點火油泵，通過調整回油調節閥，將油槍油壓調整到1.8MPa,啟動點火油系統。點火前將點火器環形風門開度調整為10%，點火器油槍后部的助推風手動門全開，啟動點火程控點火，點火后將點火器環形助推風門開度加大到100%開度。否則，若風量不夠，油燃燒產生的熱量將大量積存在點火器至風室內，嚴重時燒壞風室測溫元件、布風板風帽等。風量加大后，風將油燃燒產生的熱量送至風室，穿過風帽加熱料層。同時助推風量大，火焰射流作用強，將油燃燒產生的熱量迅速帶走，同時空氣量大，氧量高有利于油的穩定燃燒。點火過程中注意觀察床溫的變化，一般床溫維持在800~900℃之間。若床料溫升太快，通過加大流化風量和降低點火油壓來達到目的。一般應保證床料緩慢升溫，升溫速率≤100℃。當床溫達到500℃時，此時通過二臺給煤機，交替間斷向爐內少量給煤。給煤后注意觀察床溫的變化和爐膛出口煙氣中氧量的變化，一般情況下，剛開始投煤時，由于煤溫度較低和帶水分，水分在吸熱過程中蒸發吸收熱量，床溫將會暫時降低。等待約10分鐘，床溫會逐漸升高，爐膛出口煙氣中氧量會逐漸減少。這是因為投入爐中的煤開始燃燒，產生熱量，同時消耗掉流化風中氧量的緣故。隨著床溫的逐漸升高，給煤機給煤量逐漸加大，給煤機的給煤方式逐漸由間斷給煤變成連續運行，當床溫達到700℃時，此時停止油槍，調整煤量和風量配比，維持煤正常燃燒。特別需要說明，當床溫達到500℃，給煤機間斷給煤時，一定要做到少量給煤，給煤后觀察床溫和爐膛出口煙氣氧量。如果投煤太多，一旦煤著火燃燒，床溫將快速升高，難以控制。另一方面，當煤著火后，應逐漸加大流化風量，滿足煤燃燒需要的風量，同時防止局部高溫結焦。當鍋爐負荷達到30~40％時，啟動二次風機提供二次風助燃，達到穩定燃燒狀態。至此，點火過程結束。一般來講，一次點火成功與否在于床層的厚度、床料的篩分特性、床料性質及配比，操作中的風量控制也是關鍵。每一種不同形式的循環流化床，其點火方式是有差別的，這需要運行管理人員在實踐中不斷摸索和總結，以便確定最佳的點火方案。

當油槍退出，通過煤燃燒床溫穩定后，此時可開始向爐內投垃圾。初期階段，垃圾的投運量應做到少量多次，同時增加一次風量和二次風量，觀察床溫的變化。投垃圾階段應注意，由于垃圾吸熱快，易燃燒的特點，在垃圾投至爐內后，床溫會有一定的快速降低，降低幅度由投入的垃圾品質、垃圾量多少決定。正常情況下，在22.9t/h垃圾投入爐內的情況下，床溫降低的幅度約6~15℃,但垃圾著火后溫升速度較快。

為保證鍋爐均勻受熱避免過大的熱應力，冷態啟動時間宜控制在6~8小時之間。鍋爐冷態升溫曲線圖如下：

4燃燒調整

4.1床溫的調整控制

本循環流化床鍋爐正常運行時的爐膛溫度一般控制在800~900℃，目的是有效地控制NOx的產生。實際操作運行中，很可能引起結焦事故。一旦結焦，嚴重影響鍋爐設備的安全經濟運行，且易損壞布風板風帽、爐墻及水冷壁等。

結焦分為低溫結焦和高溫結焦兩種方式。低溫結焦一般發生在點火升溫階段，如果床料較薄且不均勻，煤播撒不當，易在局部形成高溫，此時因流化風量不足，熱量傳遞不及時，在局部形成焦塊。高溫結焦也通常發生在點火升溫階段。升溫時煤發生爆燃，床溫迅速上升，當達到灰熔點以上溫度時，使爐膛結成一個整體的焦塊。

根據已有同類爐型運行經驗，影響結焦的主要因素有以下幾點：

爐膛床溫超高，超過了燃料煤灰熔點溫度；

料層太厚不均勻，流化風量過大或者過小；

點火底料厚度較厚，熱值較低、粒度較大，灰熔點低；

儀表準確性較低，造成流化風量過大或者過小，料層厚度顯示不正確。

在點火升溫階段，通過兩種方法調整床溫溫升速度，從而防止結焦。第一種方法調整流化風量，若床溫上升速度較快，此時可以加大流化風量，由風將熱量帶走。這樣調整是不經濟的，因為熱量有一部分被風帶走，熱量損失較多。風量加大返料灰量加大，同時逃溢的灰量也較多，有可能造成床料越來越薄。另一種方法在保證油槍穩燃的情況下，降低油壓，從而減小火焰強度。在投入燃料的初期階段，要做到少量多次，多觀察參數變化。燃料投入后，由于燃料需吸熱，床溫會因燃料的投入降低，但當燃料著火燃燒后，產生大量的熱量，床溫將會快速上升。燃料投入越多，發生爆燃的可能性越高，床溫溫升越快。根據運行經驗，如果燃料爆燃，根據爆燃的程度不同，采取的措施也不同。若投入燃料不多的情況下的爆燃，估計不會超溫的情況下，可以不調整。估計超溫但幅度不會太大的情況下可以采取加大風量的方式，讓風把熱量帶走。但若投入燃料太多情況下的爆燃，千萬不能盲目加大風量，此時加大風量的后果反而是加速燃料的燃燒，床溫會升得更高。此時的調整方法是適當減少料層厚度和增加返料灰量或者二者結合調整。實際運行中采用哪種調整方法，需要運行人員在實踐中摸索。昆明東郊垃圾焚燒電廠鍋爐的調整相對容易一些，煤和垃圾按照一定的比例摻燒，風量配比5:5。煤主要用來穩定床溫，垃圾用來提升負荷。在床溫較高時，通過減少垃圾量降低床溫，若床溫繼續升高，采用減煤減風的方式甚至采取短時人為斷煤的方式降低床溫。

返料灰量及其溫度與燃燒調整也有關系。返料灰溫度可以起到調節料層溫度的作用。對于采用高溫分離器的循環流化床鍋爐，一般控制返料溫度高于料層溫度20~30℃，可以保證鍋爐穩定燃燒，同時起到調整燃燒的作用。返料溫度通過調整給煤量、垃圾量和返料風量來調節。若返料溫度高，可適當減少給煤量、垃圾量并加大返料風量來調整。

總之，控制床層溫度的穩定，是防止結焦的關鍵所在。而影響床溫的因素主要是煤和垃圾發熱量、風量和返料灰量。煤和垃圾的品質變化也會引起床溫的變化，煤的粒徑大小會影響返料灰量的變化。在負荷不改變時，風量加大，床溫也會發生變化，一般情況下會降低。鍋爐床溫的控制主要是通過調整燃料量和風量來實現，基本不采用調整返料灰量的方法。變負荷情況下，嚴格控制床溫在規定范圍之內，按照加負荷時先加風后加燃料，減負荷時，先減燃料再減風的調整方法，燃燒調整應做到“少量多次”，避免床溫大起大落變化。

4.2一二次風量的調整

一次風的主要作用是保持床料良好的流化狀態，同時提供燃料所需的氧氣。二次風的作用主要是增大煙氣的擾動，減小熱偏差，降低床溫，提高爐膛出口處煙氣溫度，同時提供燃燒所需的氧氣。一次風、二次風的調整原則如下：

風溫

風溫越高，越容易使燃料在燃點較低的揮發份盡快燃燒，對鍋爐的燃燒越有利。

風量

風量越大，帶走的熱量越多，排煙損失越大。同時也使風速過快磨損增加。但風量也不能小到不能流化的狀態。流化不好就容易出現結焦現象。太小，燃料不能很好燃燒，機械不完全燃燒損失增加，排煙速度減小，受熱面容易積灰。各爐型及阻力不一樣，沒有一個統一的數字可以借鑒，只有針對不同的鍋爐，不斷摸索，找到最佳的風量值。本鍋爐在額定負荷下一次風量達到39501m3/h，二次風量達到28000m3/h，這是根據燃料的不同情況進行調整的。

配比

二次風對鍋爐負荷的調節有較大的影響，對于垃圾焚燒爐，二次風與一次風比例為5:5，但這不是固定不變的，需要根據不同情況進行調整。在煤和垃圾較濕的情況下，可適當增加一次、二次風量比，使燃料盡快燃燒。對于煤粉較多的煤，二次風量應適當減小，避免爐膛出口處煙溫過高。對于昆明焚燒垃圾的鍋爐來說，由于主要燃料為垃圾，較輕，易燃燒，因此，二次風量不宜過大。顆粒度較大的煤，既要增加一次風量，保證其流化狀態，又要增加二次風量，降低床溫，提高爐膛出口處的煙氣溫度。總之，對不同的燃料，通過對一二次風的不同調整，能找到一個最佳的風量配比參數，既保證床料流化，降低床溫，又保證爐膛出口處的煙氣溫度，提高鍋爐負荷。

5結束語

通過對昆明東郊垃圾焚燒爐的調整試運可以得出：冷態試驗是點火和熱態運行重要的參考依據；流化風量必須大于臨界流化風量；控制給煤量和風量是控制床溫的關鍵；垃圾主要提升負荷。在調整燃料比例時，必須調整一、二次風配比達到鍋爐經濟穩定運行狀態。

參考文獻

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