木炭點(diǎn)火在小型循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用

張 峰，張 永，王秀娟

（山東華聚能源公司南屯礦電廠，山東 鄒城 273515）

一、引言

循環(huán)流化床鍋爐是一種高效、節(jié)能、低污染的鍋爐，應(yīng)用廣泛。但其存在點(diǎn)火時(shí)間長(zhǎng)、耗油量大、費(fèi)用高、污染大等問(wèn)題，尤其在新建鍋爐調(diào)試過(guò)程中，點(diǎn)火成功率低是常見(jiàn)現(xiàn)象。華聚能源公司南屯礦電廠通過(guò)鉆研探索，提出循環(huán)流化床鍋爐木炭點(diǎn)火法，提高了鍋爐點(diǎn)火的安全性，降低了鍋爐點(diǎn)火費(fèi)用，為鍋爐安全、環(huán)保、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行創(chuàng)造了有利條件。

二、鍋爐點(diǎn)火原理與點(diǎn)火方式簡(jiǎn)介

1.鍋爐點(diǎn)火原理與點(diǎn)火方式

(1)鍋爐點(diǎn)火是指通過(guò)某種方式將燃燒室內(nèi)的床料加熱到一定溫度，直到給煤機(jī)能夠連續(xù)的進(jìn)給燃料，并穩(wěn)定燃燒。

(2)整個(gè)點(diǎn)火過(guò)程分底料加熱、底料著火爆燃、過(guò)渡到正常運(yùn)行參數(shù)三個(gè)階段。

2.循環(huán)流化床鍋爐常用點(diǎn)火方式

(1)固定床點(diǎn)火。即用木材或木炭點(diǎn)火，一般用于蒸發(fā)量2 0 t/h以下的小型鍋爐。固定床點(diǎn)火方式的床料存在固定床、微沸騰、流化態(tài)三種狀態(tài)，其床料的前期加熱是在固定狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)的，在鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中，床料存在狀態(tài)從固定床向瞬間微沸騰、全部流化轉(zhuǎn)變。所需床料量相對(duì)較少，所需熱容量相對(duì)較小，即床料的加熱、床溫保持和持續(xù)溫升所需的熱容量較少。

固定床是床料前期加熱時(shí)的形態(tài)，指在床料上部堆燃木炭(木柴)以加熱床料，鍋爐的風(fēng)機(jī)等輔助設(shè)備并不開(kāi)啟運(yùn)行，床料固定不動(dòng)。

微沸騰即床體表面沸騰，床料內(nèi)部產(chǎn)生床體移動(dòng)混合，但床體未整體完全流化起來(lái)。此過(guò)程是床料由固定狀態(tài)向流化狀態(tài)的過(guò)渡階段，在鍋爐整個(gè)的起火過(guò)程中所占時(shí)間極短但又極為關(guān)鍵。

流化態(tài)是指整個(gè)床料完全流化起來(lái)，氣固完全混合在這個(gè)過(guò)程中，首先是料層上部的木炭充分與床料混合使床料受熱均勻，熱量分布均勻，同時(shí)向爐膛內(nèi)投撒煙煤以逐步提高床料溫度使之達(dá)到控制要求。

缺點(diǎn)：需要燃燒充足的木炭以提供足夠的熱容量；鍋爐點(diǎn)火能否成功，較大程度取決于起火后的床溫控制，要求操作人員具有較多的經(jīng)驗(yàn)。

(2)流態(tài)化點(diǎn)火根據(jù)油氣進(jìn)入爐膛位置不同分為床上點(diǎn)火、床下點(diǎn)火、床上床下混合點(diǎn)火。

主要特點(diǎn)：在流化狀態(tài)下完成床料的預(yù)熱、逐步升溫和煤的加熱至完全燃燒過(guò)程，與固定床相比適用于容量較大的循環(huán)流化床鍋爐。鍋爐點(diǎn)火的同時(shí)爐膛與物料循環(huán)系統(tǒng)同時(shí)加熱，由于鍋爐用柴油點(diǎn)火，產(chǎn)生熱油煙氣量大熱量被部分煙氣和物料帶走，使得在提高爐膛溫度的同時(shí)不斷提高物料循環(huán)系統(tǒng)溫度。

缺點(diǎn)：可因操作不當(dāng)，油壓控制一次達(dá)到最大值，而不是逐步、緩慢、階段性地提高油壓，總體上供油量大，燃燒劇烈，容易出現(xiàn)溫升過(guò)快現(xiàn)象。由于僅用燃油加熱底料和達(dá)到很高的溫度值，造成加熱底料需使用大量的燃油，點(diǎn)火過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)，點(diǎn)火費(fèi)用高，不利于環(huán)保。在油點(diǎn)火過(guò)程中，為防止損壞除塵器和出現(xiàn)尾部燃燒等現(xiàn)象，需要關(guān)閉除塵器。

三、兩種點(diǎn)火方式的經(jīng)濟(jì)性比較

1.40t/h循環(huán)流化床鍋爐固定床點(diǎn)火所需費(fèi)用

(1)加熱底料時(shí)鍋爐各輔機(jī)未開(kāi)啟，需要木炭300kg，按3元/k g計(jì)，費(fèi)用為900元。

(2)鍋爐起火到床體溫度正常需要煙煤100kg，按468元/t計(jì)，費(fèi)用為4 6.8元。

40t/h循環(huán)流化床鍋爐一次點(diǎn)火費(fèi)用總計(jì)為946.8元，點(diǎn)火方式比較經(jīng)濟(jì)。

2.40t/h循環(huán)流化床鍋爐流態(tài)化點(diǎn)火所需費(fèi)用

(1)鍋爐起火到投煤需用柴油1.5～2 t，按6290元/t計(jì)，費(fèi)用為9435～12580元。

(2)鍋爐起火到床體溫度正常需要煙煤100k g，按468元/t計(jì)，費(fèi)用為46.8元。

(3)鍋爐起火自并入系統(tǒng)運(yùn)行，一次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、高壓風(fēng)機(jī)均運(yùn)行，耗電約1000kW·h，按0.50元/kW·h計(jì)，費(fèi)用為500元。

40t/h循環(huán)流換床鍋爐流態(tài)化一次點(diǎn)火費(fèi)用總計(jì)約10000～13000元，點(diǎn)火方式不經(jīng)濟(jì)。

木炭為可再生資源，石油為不可再生資源，使用木炭點(diǎn)火，能節(jié)約石油資源，并減少點(diǎn)火過(guò)程的污染物排放。

四、創(chuàng)新總結(jié)的木炭點(diǎn)火操作規(guī)程

南屯礦電廠鍋爐原設(shè)計(jì)為床上油點(diǎn)火方式，為節(jié)約用油，提高能量利用效率，鍋爐點(diǎn)火技術(shù)攻關(guān)小組，經(jīng)過(guò)多次摸索木炭點(diǎn)火方式，成功總結(jié)出了新的木炭點(diǎn)火方式，主要特點(diǎn)為薄料層，高碳火快速啟動(dòng)。其詳細(xì)操作規(guī)程如下。

1.爐膛清理

點(diǎn)火前爐膛清理是點(diǎn)火啟動(dòng)操作比較重要的環(huán)節(jié)，爐膛清理要徹底、干凈，防止風(fēng)帽眼被堵塞，必要時(shí)可用小鐵針逐個(gè)清理，檢查風(fēng)帽是否牢固，風(fēng)帽孔的位置是否正確無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.底料填充

底料是循環(huán)流化床鍋爐主要蓄熱體和載熱體，其性質(zhì)直接影響鍋爐點(diǎn)火的成功率。點(diǎn)火底料為0～8mm爐渣，粒度合理，必須過(guò)篩，將過(guò)細(xì)和大塊的爐渣清除；同時(shí)爐渣的含炭量不超過(guò)3%，含炭量過(guò)高床溫上升過(guò)快，容易在點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)結(jié)焦。點(diǎn)火底料的厚度在350～450mm為宜。

爐膛填入床料后，開(kāi)啟引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)，確定流化狀態(tài)時(shí)的風(fēng)量、風(fēng)室風(fēng)壓，停風(fēng)，鋪平底料。

3.木炭填入

冷態(tài)試驗(yàn)結(jié)束后，將木炭(300kg左右，相當(dāng)于200kg輕質(zhì)柴油熱量)填入爐膛。填木炭時(shí)應(yīng)注意：

(1)木炭均勻鋪撒布滿全床。

(2)木炭大小應(yīng)均勻，可將木炭拍碎至拳頭大小，易燃盡。

4.點(diǎn)火啟動(dòng)

(1)啟動(dòng)電除塵，各電場(chǎng)升壓到額定值。

(2)在爐門(mén)口堆一堆木炭，用少量的廢油棉紗之類(lèi)的引火物引火，引燃后的木炭用鍬撒進(jìn)爐膛，然后繼續(xù)燒炭，在爐床自然燃燒，保持負(fù)壓-20Pa左右。

(3)啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)，此時(shí)為了不使熱量被引風(fēng)機(jī)帶走，可適當(dāng)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)，調(diào)整爐膛內(nèi)負(fù)壓，進(jìn)一步促進(jìn)木炭燃燒。

(4)待引風(fēng)機(jī)電流穩(wěn)定后，為防止二次風(fēng)管堵塞，先開(kāi)啟二次風(fēng)機(jī)并保持最小。

(5)啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī)，維持低轉(zhuǎn)速，床層表面出現(xiàn)飄動(dòng)不定的紅色火浪。

(6)床溫達(dá)到300℃時(shí)，逐漸加風(fēng)，床層上不斷出現(xiàn)紅色火焰，火浪躍于整個(gè)床面。

(7)床溫達(dá)到400℃時(shí)，沸騰的床料出現(xiàn)暗紅色，此時(shí)應(yīng)添加引子煤，加大風(fēng)量至冷態(tài)臨界風(fēng)量的60%。

(8)床溫達(dá)到500℃時(shí)，開(kāi)啟給煤機(jī)進(jìn)行機(jī)械間斷給煤，根據(jù)床溫調(diào)整給煤量，使床溫均勻上升。

(9)床溫達(dá)到600℃時(shí)，爐內(nèi)出現(xiàn)紅色浪濤，根據(jù)鍋爐沸騰和木炭加熱底料的情況，可逐步到達(dá)臨界流化風(fēng)量，利用耙子攪拌底料，加速床料間的熱傳遞。

(10)床溫達(dá)到700℃時(shí)，根據(jù)床溫變化情況可適當(dāng)添加引子煤補(bǔ)充加熱冷料所需熱量。

(11)啟動(dòng)給煤機(jī)。因料層升溫很快，有可能使床溫過(guò)高導(dǎo)致結(jié)焦，所以這個(gè)階段一定要及時(shí)準(zhǔn)確、給煤恰當(dāng)、風(fēng)量及時(shí)調(diào)節(jié)，使料層溫度平穩(wěn)地升高，達(dá)800℃時(shí)即可關(guān)爐門(mén)，開(kāi)動(dòng)給煤機(jī)送入正常的燃料，同時(shí)加大風(fēng)量使料層能正常流化，利用給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速變化來(lái)控制溫升，直到進(jìn)入正常運(yùn)行溫度，到此啟動(dòng)過(guò)程即告完成。

(12)床溫達(dá)到850～900℃時(shí)，開(kāi)啟高壓風(fēng)機(jī)，投入返料器運(yùn)行。

(13)鍋爐點(diǎn)火完畢，根據(jù)床溫變化的情況，合理加風(fēng)、加煤維持鍋爐的正常運(yùn)行。

5.操作要點(diǎn)

在整個(gè)給煤、加風(fēng)過(guò)程中，掌握風(fēng)量是點(diǎn)火的關(guān)鍵。如發(fā)現(xiàn)風(fēng)量過(guò)大，有滅火危險(xiǎn)時(shí)應(yīng)立即減風(fēng)或停止送風(fēng)，待料層表面的煙煤開(kāi)始燃燒時(shí)，再開(kāi)動(dòng)風(fēng)機(jī)少量加風(fēng)，并向有火苗的地方撒入少量煙煤屑，使料層重新升溫。但應(yīng)隨時(shí)注意用爐鉤試探料層底部是否結(jié)焦，如有焦塊，應(yīng)及時(shí)鉤出。當(dāng)床溫升高到500℃以上時(shí)可適當(dāng)加大送風(fēng)量，此時(shí)應(yīng)觀察燃燒火焰，一般床溫在500℃以下時(shí)，床內(nèi)底料還沒(méi)紅光，600～700℃時(shí)呈暗紅色，并由暗紅向紅轉(zhuǎn)變，越來(lái)越明亮。為了防止點(diǎn)火時(shí)“低溫結(jié)焦”和“高溫結(jié)焦”，引燃煙煤投入方式要少量、勤給、均勻播散，加風(fēng)流化后要用爐鉤勤扒床料，使床溫盡量均勻，平穩(wěn)緩慢升高。

在這期間底料顏色逐級(jí)變化如下。

(1)黑：說(shuō)明前期風(fēng)量大，適當(dāng)減風(fēng)，并繼續(xù)投木炭；

(2)微紅：主要是木炭在燃燒，稍稍加風(fēng)，微沸拋灑引子煤，并將發(fā)亮處打散；

(3)暗紅：料溫在逐步上升，控制拋灑引子煤，不要向明火上撒煤，向暗處拋灑；

(4)橘紅色：基本停止拋灑引子煤、打耙，查看流化程度，盤(pán)上給煤，待溫度上升交付盤(pán)上運(yùn)行；

(5)亮白：爐料超溫，應(yīng)停止給煤或加大一次風(fēng)；

(6)金黃發(fā)白發(fā)亮：立即加大一次風(fēng)，停止給煤，直到火色正?；虬l(fā)暗方可進(jìn)行正常操作。

在這期間打耙由重逐漸變輕，直到順暢。如果打耙發(fā)現(xiàn)太輕，說(shuō)明風(fēng)大了，可以據(jù)火色減風(fēng)，以免竄風(fēng)。

五、木炭點(diǎn)火經(jīng)濟(jì)效益分析

南屯礦電廠共有3臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐，根據(jù)計(jì)劃性停爐消缺安排，鍋爐平均運(yùn)行周期為50天左右，每年需啟動(dòng)鍋爐的次數(shù)為18次，采用薄料層高炭火快速啟動(dòng)點(diǎn)爐方法比流態(tài)化點(diǎn)火啟動(dòng)共節(jié)約費(fèi)用約為21.6萬(wàn)元。10多年來(lái)，該點(diǎn)火操作法節(jié)約資金達(dá)300多萬(wàn)元。木炭點(diǎn)火工藝可廣泛適用于35~75 t/h循環(huán)流化床鍋爐的啟動(dòng)工作。

[1]楊建華.循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備及運(yùn)行[M].2010年5月第二版，北京：中國(guó)電力出版社，2010.