300MWCFB鍋爐節能啟動方式的探討

摘 要：以內蒙古京泰發電有限責任公司兩臺DG1089/17.4-Ⅱ1型循環流化床鍋爐運行啟動過程中進行的節能措施為切入點，總結循環流化床鍋爐啟動節能的創新措施，以提供普遍的借鑒經驗。

關鍵詞：最低流化風量 節油 節電

中圖分類號：TM621.2文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（b）-0110-01

1 啟動過程能耗大的原因

1.1 風量及風溫

循環流化床鍋爐在啟動過程中，需足夠的一次風量保證爐內床料處于流化狀態，然后靠燃油來加熱床料，使其達到煤的著火溫度，因此啟動時要使燃油燃燒的熱量盡可能的被床料吸收是啟動節油的關鍵。但一次風量過大，大量的熱量將被帶出爐膛造成損失，將床料加熱至投煤溫度所需熱量增加，風機耗電量增加，因此合理的啟動風量能夠節約燃油及耗電量。再有北方地區由于冬季環境溫度低，需更多的熱量加熱一次風，如提高入爐冷風的溫度，也可節約一定量的燃油。

1.2 升溫升壓速度

循環流化床鍋爐爐膛、旋風分離器、回料器等部位有大量的保溫、防磨澆注料，鍋爐啟動過程中如爐膛溫度上升過快將因金屬與澆注料膨脹系數不一致而導致澆注料脫落。

1.3 投煤溫度

投煤溫度過高導致燃油時間延長，耗油量增加。

1.4 投油時間

鍋爐啟動后期隨著機組負荷及爐膛溫度的升高將逐步退出油槍運行，如油槍退出過早，床溫過低，不能維持正常的燃燒，導致啟動失敗；如油槍退出過晚，將導致油耗增加。所以適時退出油槍運行能夠節約大量燃油。

1.5 床料多少及粒徑大小

爐內床料多少決定了達到投煤溫度前的總吸熱量，床料粒徑分布也決定了同一次風量下床料換熱能力的強弱（床料熱量損失的大小），同時床料多、粒徑大會導致風機壓頭升高，電耗增加，因此合理選擇啟動床料多少及粒徑大小也是節油、節電啟動的一個重要方面。

2 節能啟動改進措施

2.1 合理降低一、二次風量

循環流化床鍋爐在啟動時一般要使一次風量（流化風）稍高于最低流化風量，以保證點火安全，同時在滿足床料升溫的條件下盡量降低排煙所帶走的熱量。最低流化風量是根據鍋爐投運前的流化試驗所確定，但該試驗通常都是在常溫下進行的。一次風量測點一般布置在空氣預熱器出口管道上油燃燒器之前。現實的點火過程中，一次風進入點火風道經過燃油加熱后，空氣體積要大大膨脹（由于一次風機出口后到點火風道的壓力可視為恒定，根據蓋·呂薩克定律V1/T1=V2/T2計算），空預器出口的流化風量要遠遠的小于進入爐膛的實際流化風量（體積流量），這樣的結果是大量熱量將隨著排煙損失掉。

2.2 鍋爐的預熱

冷態啟動時，鍋爐上水溫度一般控制于70℃左右，上水過程由于受熱面的散熱冷卻，實際進入鍋爐汽包的水溫約35℃左右（根據環境溫度變化有所變化），遠遠低于70℃，進入汽包的水溫越低，鍋爐啟動時間即越長，燃油耗量也越大。因此，在確定啟動并網時間后，提前于合理的時間投入爐底加熱預熱鍋爐可縮短啟動時間。對于循環流化床鍋爐投入爐底加熱還可以對床料有一定的預熱作用，這樣可以在啟動過程中使床溫的起點較高，縮短床料的加熱時間。所以循環流化床鍋爐投入爐底加熱的意義要大于煤粉爐。

2.3 選擇合適的啟動燃料

鍋爐啟動時隨著床溫的升高，單位耗油量大幅增加，因此啟動過程中，投煤的時間越早，啟動節油的效果越大，如上所述投煤溫度過低容易出現爐內爆燃結焦，所以必須根據實際情況選擇合理的投煤溫度，一般揮發份高的煤投煤溫度低一點，揮發份低的煤投煤溫度高一點。因此在有條件的廠，如啟動時間可控、燃料有選擇的余地，應儲備部分揮發分高、著火點低的煙煤或褐煤作為啟動燃料。待啟動正常后，再轉換為常規燃料。

2.4 投油時間

從點火至退出燃油時間越短，鍋爐啟動耗油量越少，所以盡快能早的退出燃油也是啟動節油的主要手段。

2.5 提高入爐冷風溫度

在啟動過程中，由于需大量的風進行流化以及助燃，因此進入爐膛的風溫也是控制燃油耗量的重要因素。在啟動風機的同時即投入一、二次風暖風器，以此盡量提高入爐風溫。

2.6 控制啟動床料粒度、床層厚度

啟動床料粒度分配要合理，大顆粒過多，所需的流化風量大，耗電量大，容易出現流化分層，后期升負荷速度慢，但離開床層的細顆粒較少，對流換熱量較少，加之粗顆粒的蓄熱能力大于細顆粒的蓄熱能力，使得密相區所占的熱量份額偏大，床溫容易提升，對啟動節油有利；小顆粒過多，啟動過程中，細顆粒可能會被大量帶入稀相區，參與到爐內大循環中，充分與稀相區的水冷壁進行換熱，后期升負荷速度快，但床溫上升速度就會變得很慢，達到最低投煤溫度需要很長時間，燃油耗量增加。所以合理床料粒度也是啟動成功、節油節電的重要手段。我廠目前啟動床料粒度控制（0.5mm以下約15%，0.5～5mm約75%，5～8mm約10%）。

床料是循環流化床鍋爐主要的載熱體，料層過薄，易造成布風不均，導致局部吹穿而使點火失敗，床料的溫度場也不均勻，結焦的可能性加大；料層過厚，雖然會增加床料在爐膛中的蓄熱能力，床溫相對穩定，但床料總蓄熱量加大，點火加熱時間過長，熱電損失增加。因此合理的選擇啟動床料的多少可以降低耗油、耗電量。根據我們實際摸索，啟動時床壓控制于5kPa，靜止的床料厚度約為600mm左右。當然，各廠的客觀條件不同，燃料選擇不同，啟動床壓的選擇還需根據自身的具體情況決定。

3 優化啟動方式后取得的節能效果

3.1 節油效果

我們對本廠鍋爐啟動方式按以上方法進行了優化，節油效果明顯。采用新方案之前，冷態啟動耗油在50～60噸/次。優化后幾次啟動耗油平均在15t/次。節油40t/次，按7000元/t柴油價格計，節約費用280000元。

3.2 節電的效果

我廠一、二次風機均采用變頻方式運行，風量采取非節流調整，因此風量與電流基本是線性關系。在采用降低流化風量及床壓的啟動方式后，由于冷風量及系統阻力大幅降低，風機耗電量也大幅降低。根據我們對比，啟動風量在20萬m3/h，一次風機電流在75A左右，啟動風量降至10萬m3/h，一次風機電流在50A左右，冷態啟動一次鍋爐耗電量約37500kWh，比優化前節電12500kWh。

4 結語

經我們對本廠鍋爐啟動方式的優化，實際節能效果明顯。現階段，大容量CFB鍋爐成為火力發電廠主力爐型已是主流趨勢，因此針對這一爐型的節能啟動已是急需解決的課題。我們通過這一啟動方式的優化，在一定程度上為循環流化床鍋爐的節能提出了新的思路。

參考文獻

[1]盧嘯風.大型循環流化床鍋爐設備與運行[M].北京：中國電力出版社，2006.

[2]劉德昌.循環流化床鍋爐運行及事故處理[M].北京：中國電力出版社，2006.