300MW循環(huán)流化床鍋爐啟動燃燒調(diào)整及優(yōu)化探析

李京榮

摘 要：隨著時代的進(jìn)步和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國火電事業(yè)發(fā)展迅速，在火電廠中，300MW循環(huán)流化床鍋爐是非常重要的組成部分，它發(fā)揮著巨大的作用。但是在長期的實(shí)踐研究中，在啟動循環(huán)流化床鍋爐的過程中，點(diǎn)火爆燃和結(jié)焦事故經(jīng)常的出現(xiàn)，給火電廠的正常運(yùn)行造成了較大的影響。針對這種情況，就需要對事故發(fā)生原因進(jìn)行分析，應(yīng)用一系列有針對性的預(yù)防解決措施，促使鍋爐能夠安全啟動。本文簡要分析了300MW循環(huán)流化床鍋爐啟動燃燒調(diào)整及優(yōu)化，希望可以提供一些有價值的參考意見。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床；啟動；爆燃；結(jié)焦

中圖分類號：TK227 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

蒙西發(fā)電廠1、2號機(jī)組采用上海鍋爐廠有限公司將法國ALSTOM公司循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)給引進(jìn)過來，并且進(jìn)行了消化吸收，設(shè)計(jì)出來300MW 亞臨界機(jī)組循環(huán)流化床鍋爐，型號為SG-1057/17.4-M803型鍋爐，是國內(nèi)首批投運(yùn)的300MW循環(huán)流化床鍋爐。具體來講，啟動循環(huán)流化床鍋爐的步驟是這樣的，借助于外部熱源，提升床層上的物料溫度，使其達(dá)到煤的著火點(diǎn)溫度，這樣煤就會迅速著火，并且保證床層溫度始終高于煤的著火溫度，促使鍋爐能夠正常的運(yùn)行。對于國內(nèi)的循環(huán)流化床鍋爐，通常將床下風(fēng)道燃燒器和床上油槍給應(yīng)用過來，并且應(yīng)用的是聯(lián)合啟動形式。在啟動時，首先利用風(fēng)道燃燒器來進(jìn)行加熱，保證流化床的溫度不低于500℃，將床上油槍投入進(jìn)來，以便繼續(xù)加熱，保證不低于600℃，然后將給煤機(jī)投入進(jìn)來，對床溫逐步提升，之后對油量進(jìn)行減少，直到全部停止。通過研究發(fā)現(xiàn)，還有諸多漏洞和問題存在于循環(huán)流化床鍋爐啟動控制方面，啟動事故很容易發(fā)生，因此，就需要引起人們足夠的重視，積極研究，采取針對性的控制預(yù)防措施，以便促使鍋爐能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

1 現(xiàn)狀分析

通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，如今，國內(nèi)還沒有對循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行方面的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行制定，還有諸多的漏洞存在于運(yùn)行過程中，比如對投煤溫度過度降低、啟動冷爐之前，將引燃煤添加進(jìn)來等，這樣都很容易出現(xiàn)一系列的事故。在2006年，有尾部煙道爆燃事故發(fā)生于國內(nèi)某電廠的200MW循環(huán)流化床鍋爐啟動過程中，損壞了相關(guān)的設(shè)備；在2007年，某電廠在啟動鍋爐之前，因?yàn)橛行孤秵栴}出現(xiàn)于風(fēng)道燃燒器進(jìn)油速斷閥中，這樣就有大量的油積存于點(diǎn)火風(fēng)道，人們發(fā)現(xiàn)比較的及時，沒有重大事故出現(xiàn)。

2 啟動過程中的易發(fā)事故

通常情況下，我們將油、天然氣和液化石油氣等應(yīng)用到循環(huán)流化床鍋爐點(diǎn)火器中，但是風(fēng)道燃燒器只有比較狹小的空間，霧化過床上燃油之后，會混合床料，不容易擴(kuò)散這些可燃?xì)怏w，很容易導(dǎo)致爆炸燃燒事故發(fā)生于鍋爐點(diǎn)火過程中。在初始投煤的過程中，因?yàn)榇矝]有較高的溫度，投入燃煤之后，無法及時著火，聚集了燃燒，但是溫度一旦超過了著火點(diǎn)，就會突然燃燒，瞬間升高床的溫度，嚴(yán)重的話，會有爐膛結(jié)焦問題出現(xiàn)。

3 啟動事故發(fā)生的原因

3.1 點(diǎn)火爆燃事故

通過研究發(fā)現(xiàn)，有爆燃發(fā)生于爐膛內(nèi)，主要是因?yàn)橛锌扇蓟旌衔锓e累在爐膛的優(yōu)先空間內(nèi)，或者是在鍋爐通道、煙風(fēng)道等處積累，導(dǎo)致爆燃事故的出現(xiàn)。根本原因在于人們沒有科學(xué)合理的運(yùn)行操作，沒有合理的設(shè)計(jì)設(shè)備或控制系統(tǒng)等等?？扇嘉锏木奂潜及l(fā)生的基礎(chǔ)，通過這些分析，我們可以對爆燃事故的發(fā)生條件進(jìn)行歸納：

首先是在沒有燃燒的爐膛中泄露了輔助燃料，這些累積的可燃物被火花或者其他的點(diǎn)火源所點(diǎn)燃。對輔助材料進(jìn)行了多次重復(fù)，但是沒有點(diǎn)燃，并且也沒有進(jìn)行吹掃，那么就很容易累積爆炸混合物。其次是爐膛突然熄火，經(jīng)過恢復(fù)之后，就會被重新引燃聚集的可燃物。爐膛沒有足夠的流化風(fēng)量，有一些部位積累了可燃物質(zhì)，不容易發(fā)現(xiàn)和清掃。

3.2 啟動結(jié)焦事故

在具體的實(shí)踐過程中，我們經(jīng)常遇到的一種燃燒事故就是結(jié)焦事故，這種事故可以發(fā)生于點(diǎn)火或者運(yùn)行過程中，有著多方面的原因。直接原因是局部或者整體溫度比灰熔點(diǎn)或者燒結(jié)溫度要高，結(jié)焦又可以劃分為兩種，分別是高溫結(jié)焦和低溫結(jié)焦。如果灰渣變形溫度比床層整體溫度要低，因?yàn)榫蜁芯植砍瑴鼗蛘呔植繜Y(jié)問題出現(xiàn)，我們將其稱之為低溫結(jié)焦。而有著較高的穿層整體溫度，流化正常，有結(jié)焦現(xiàn)象出現(xiàn)，那么就稱之為高溫結(jié)焦，高溫結(jié)焦的原因就是超溫。有結(jié)焦事故出現(xiàn)于啟動過程中，流化不良和床層超溫是根本原因。具體來講，包括這些方面的內(nèi)容：

首先是在點(diǎn)火過程中，沒有較高的負(fù)荷，因?yàn)闆]有較高的風(fēng)量，床層流化不良，導(dǎo)致低溫結(jié)焦問題的出現(xiàn)。布風(fēng)系統(tǒng)沒有較高的質(zhì)量，或者堵塞到了風(fēng)帽，影響到局部流化，也會導(dǎo)致低溫結(jié)焦的出現(xiàn)。有著較大的入爐煤粒度，影響到了局部流化，會有低溫結(jié)焦產(chǎn)生。其次是在投煤的過程中，沒有較高的床溫，沒有及時燃燒入爐煤，聚集了可燃物，如果滿足了溫度條件，就會瞬間引燃，升高床層溫度，導(dǎo)致高溫結(jié)焦問題的出現(xiàn)。某公司在啟動機(jī)組的過程中，將床料加入到爐膛中，進(jìn)入了少量積煤，溫度條件滿足之后，溫度瞬間升高，經(jīng)過快速的停油和加風(fēng)，方得到有效控制。

4 啟動安全控制措施

4.1 點(diǎn)火爆燃事故防范措施

通過上文的敘述分析我們已經(jīng)得知，因?yàn)闆]有科學(xué)的運(yùn)行操作，或者是沒有合理進(jìn)行設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，導(dǎo)致爐膛爆燃事故出現(xiàn)。要想避免有爆燃事故發(fā)生于循環(huán)流化床鍋爐點(diǎn)火過程中，就需要對安全啟動程序進(jìn)行科學(xué)的制定，對點(diǎn)火設(shè)備試運(yùn)程序進(jìn)行完善，對熱控邏輯保護(hù)進(jìn)行完善，結(jié)合具體情況，制定針對性的措施。具體來講，包括這些方面的內(nèi)容：

4.1.1 完善熱控邏輯保護(hù)

首先，對爐膛吹掃邏輯進(jìn)行完善，相較于煤粉鍋爐，循環(huán)流化床鍋爐存在著較大的差異，在鍋爐點(diǎn)火之前，需要對爐膛、外置床以及點(diǎn)火風(fēng)道進(jìn)行吹掃，在吹掃計(jì)時之前，需要保證入爐風(fēng)量比30%設(shè)計(jì)總風(fēng)量要大，但是因?yàn)槿霠t一二次風(fēng)有著不同的作用，本公司結(jié)合具體情況，更改了吹掃邏輯，將一次風(fēng)量大于最小流化風(fēng)量且總風(fēng)量大于百分之三十設(shè)計(jì)總風(fēng)量作為吹掃條件，并且增加相應(yīng)的邏輯，如在吹掃過程中，禁止手動操作一二次風(fēng)量擋板，將強(qiáng)制吹掃按鈕給取消掉。保證可以順利進(jìn)行吹掃，對氣體進(jìn)行有效的置換，避免有點(diǎn)火爆燃事故出現(xiàn)。

其次是對床上油槍、給煤線啟動允許、跳閘保護(hù)邏輯進(jìn)行完善。因?yàn)闆]有點(diǎn)火裝置存在于床上油槍中，投入之后，加熱依據(jù)的是床料和熱風(fēng)，因此，如果有故障出現(xiàn)于速斷閥中，就無法對風(fēng)道燃燒器狀態(tài)正確反應(yīng)，我們將其更改為進(jìn)油速斷閥、霧化閥開且檢測到火焰，這樣床上油槍運(yùn)行的安全性就可以得到保證。用進(jìn)油速斷閥、霧化閥開且油槍推進(jìn)到位作為床上油槍的運(yùn)行信號，替代原來的進(jìn)油速斷閥開。

然后是對油槍油壓、霧化蒸汽壓力高和低跳閘保護(hù)邏輯進(jìn)行完善，我們將保護(hù)動作延時增加了過來，將第一支油槍投入到每條燃油管道時，保護(hù)動作可以延時10s，其他保護(hù)動作則延時5s。更改之后，可以避免有頻繁動作出現(xiàn)于油槍投停過程中。

再次是原來手動吹掃油槍，并且OFT動作后，吹掃扔能進(jìn)行。那么運(yùn)轉(zhuǎn)員的操作就會直接決定到手動吹掃，無法保證每次使用了油槍之后，都能夠吹掃；針對這種情況，我們將跳閘后自動吹掃邏輯給增加了過來。NFT動作后，滅火之后，依然將燃料送入懂啊爐膛中，那么嚴(yán)重的話，就會有爆燃事故出現(xiàn)，因此，就對吹掃閉鎖條件進(jìn)行了增加。

最后是按照原來的邏輯，MFT、OFT動作之后。對所有油槍速斷閥和霧化閥進(jìn)行關(guān)閉，但是卻無法聯(lián)鎖關(guān)閉風(fēng)道、床上燃燒供油母管速斷閥，沒有開啟回油電動門，爐前各個燃油管道依然處于沖壓狀態(tài)，如果有故障出現(xiàn)于進(jìn)油速斷閥中，燃料無法及時的切斷，很容易導(dǎo)致事故發(fā)生。因此，我們對MFT、OFT動作聯(lián)鎖關(guān)閉風(fēng)道及床上燃油供油母管速斷閥進(jìn)行了增加，對回油電動門聯(lián)鎖開啟，以便保證可以可靠的進(jìn)行滅火保護(hù)動作。

4.1.2 完善點(diǎn)火設(shè)備及試運(yùn)程序

眾所周知，風(fēng)道燃燒器以及床上油槍是鍋爐的主要點(diǎn)火設(shè)備，點(diǎn)火以及火焰監(jiān)測裝置位于風(fēng)道燃燒器中，在具體實(shí)踐中，存在著一些安全隱患。包括這些方面的內(nèi)容：

首先是進(jìn)油速斷閥內(nèi)漏問題，要想對這個問題進(jìn)行解決，就需要采取一系列的措施，促使檢修工藝水平得到提升，對檢修文件包制度進(jìn)行健全和完善，嚴(yán)格控制檢修質(zhì)量。油槍每次檢修之后，充油試驗(yàn)都是需要進(jìn)行的，以便對進(jìn)油速斷閥的嚴(yán)密性進(jìn)行驗(yàn)證；要對各個燃油流量計(jì)的測量精度進(jìn)行提升，將小量程油壓表給應(yīng)用過來，如果有泄露問題出現(xiàn)，可以及時采取針對性的應(yīng)對措施。

其次是火焰監(jiān)測裝置“偷火”問題，通過調(diào)查，有兩只風(fēng)道燃燒器分別配置于循環(huán)流化床鍋爐兩側(cè)點(diǎn)火風(fēng)道，它們有三米左右的距離，因?yàn)轱L(fēng)道沒有較大的體積，如果任何一只著火，都會被另一只的火焰監(jiān)測裝置檢測到。針對這種情況，我們對火檢探頭的角度和位置等進(jìn)行了調(diào)整，促使火焰監(jiān)測裝置能可靠的運(yùn)行。另外，對風(fēng)道燃燒器火焰電視進(jìn)行了增設(shè)，對其燃燒情況有效的監(jiān)視，避免出現(xiàn)一些事故。

4.1.3 制定安全啟動相關(guān)規(guī)定

首先，對反事故措施進(jìn)行制定，讓操作人員對啟動注意事項(xiàng)進(jìn)行明確，嚴(yán)格依據(jù)鍋爐點(diǎn)火操作程序來進(jìn)行操作。

其次對保護(hù)投退管理制度進(jìn)行構(gòu)建，我們結(jié)合具體情況，對保護(hù)投退規(guī)定進(jìn)行了制定，在投退保護(hù)之前，需要經(jīng)過值長投以，并且將保護(hù)名稱、批準(zhǔn)人、執(zhí)行人等相關(guān)信息詳細(xì)記錄于保護(hù)登記本中，總工程師批準(zhǔn)之后，方可以投退主保護(hù)。在每次啟動機(jī)組之前，都需要有工作人員對保護(hù)投退情況進(jìn)行復(fù)核檢驗(yàn)，在啟動之前，將所有的保護(hù)給投入進(jìn)來。

然后是邏輯保護(hù)傳動規(guī)定，要將邏輯保護(hù)傳動規(guī)定給嚴(yán)格執(zhí)行下去，在對保護(hù)傳動項(xiàng)目進(jìn)行確定時，需要將停機(jī)時間以及檢修項(xiàng)目等充分納入考慮范圍，促使保護(hù)能夠準(zhǔn)確動作。

4.2 啟動結(jié)焦事故防范措施

4.2.1 保證流化質(zhì)量

在上文的敘述分析中，我們已經(jīng)得知，低溫結(jié)焦事故發(fā)生的主要原因在于流化不良，只有保證了流化治療，方可以避免有結(jié)焦事故出現(xiàn)。首先，要對鍋爐啟動床料合理的配置，要篩選啟動床料，保證粒度符合相關(guān)要求。如果啟動床料有著太粗的顆粒，就容易發(fā)生流化不良事故，而要想正常流化，就需要對風(fēng)量進(jìn)行加大，那么風(fēng)就會帶走更多的點(diǎn)火熱量，影響到床料的升溫，需要較長的加熱時間。如果是較細(xì)的顆粒，在啟動的過程中，煙氣就會帶走大量的細(xì)小顆粒，加快了床料的損失速度，增加了點(diǎn)火過程的控制難度，結(jié)焦問題也容易出現(xiàn)。通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，6mm以下是顆粒的最合理標(biāo)準(zhǔn)。同時，要均勻的分布打消顆粒，在初期，通常將小顆粒應(yīng)用過來，后期，則是應(yīng)用大顆粒。如果大顆粒占的比例超過了1/10，那么初期點(diǎn)火難度就會加大，并且床內(nèi)結(jié)焦也很容易出現(xiàn)。為了促使床料顆粒粒度要求得到滿足，就需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以便得出最佳的啟動顆粒粒徑。

其次，在每次啟動之前，布風(fēng)均勻性和臨界流化風(fēng)量實(shí)驗(yàn)都是必須要進(jìn)行的，避免因?yàn)椴硷L(fēng)裝置影響到正常的流化，并且保證有著準(zhǔn)確的風(fēng)量測量裝置，運(yùn)行風(fēng)量需要比臨界流化風(fēng)量要大。將任意側(cè)一次風(fēng)量低油槍跳閘保護(hù)給增加過來，這樣在啟動過程中，運(yùn)行風(fēng)量就比臨界流化風(fēng)量要大。對入爐煤粒度嚴(yán)格控制，保證爐膛中不會進(jìn)入大顆粒。

4.2.2 避免升溫過程中爆燃引起超溫

在這個方面，可以采取這些方面的措施，首先，要對投入床上油槍和投煤的溫度條件進(jìn)行嚴(yán)格控制，不能夠?qū)⑾嚓P(guān)的保護(hù)給解除掉。為了促使燃油得到節(jié)約，啟動速度得到加快，就需要對投煤溫度進(jìn)行降低，這樣就可以更加經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定的運(yùn)行。但是部分電廠沒有結(jié)合具體情況，對投煤溫度盲目的降低，那么就很容易發(fā)生嚴(yán)重的結(jié)焦事故。因此，在對投煤溫度進(jìn)行降低之前，需要將煤質(zhì)情況給充分納入考慮范圍，并且進(jìn)行多次的實(shí)驗(yàn)，保證可以立即點(diǎn)燃入爐煤，避免積聚大量的可燃物，否則爆燃結(jié)焦事故就很容易出現(xiàn)。結(jié)合法國公司的設(shè)計(jì)，我公司投煤為600℃，但是本公司燃煤有著較高的揮發(fā)分，通常達(dá)到了30%左右，那么就需要降低投煤溫度。因此，我們就進(jìn)行了試燒實(shí)驗(yàn)，另外，將啟動時機(jī)給多次利用起來，對投煤溫度逐漸的降低。實(shí)踐研究表明，如果爐膛中部床溫在510℃以上，將燃煤投入爐內(nèi)1.5s之后，就會逐漸降低氧量，三分鐘之后，又會逐漸升高溫度，那么就說明煤已經(jīng)著火。因?yàn)槊嘿|(zhì)因素的影響，需要將一定的安全裕度給留出來，那么就將540℃作為投煤溫度，這樣就可以更加經(jīng)濟(jì)的啟動，同時，啟動的安全性也可以得到保證。在每次啟動之前，需要對床料中可燃物含量進(jìn)行取樣測定，對啟動床料中可燃物比例嚴(yán)格控制，超過了相關(guān)比例，就需要對床料進(jìn)行置換。在初次投煤的過程中，需要將間斷給煤方式給應(yīng)用過來，根據(jù)氧量、床溫變化判斷著火情況。

結(jié)語

蒙西發(fā)電廠1、2號鍋爐2007年11月投產(chǎn)，至今共計(jì)經(jīng)歷23次啟動，各種啟動安全措施的有效實(shí)施，未發(fā)生一起安全事故，確保了鍋爐的啟動安全。

在電網(wǎng)負(fù)荷緊張的供電形式下，公司1、2號機(jī)組的每次安全啟動、按時并網(wǎng)發(fā)電、穩(wěn)定運(yùn)行有效保證了電網(wǎng)安全和正常供電，我們通過相互分析兄弟單位成功經(jīng)驗(yàn)的同時既長了見識也為300MW循環(huán)流化床鍋爐的啟動安全提供了很好的解決方案，成為300MW 循環(huán)流化床鍋爐安全啟動、穩(wěn)定運(yùn)行的范例，促進(jìn)了環(huán)保型大容量機(jī)組在國內(nèi)的發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李爍.循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)調(diào)試運(yùn)行與檢修實(shí)用手冊[M].長春：吉林科技出版社，2005.