循環(huán)流化床鍋爐點(diǎn)火及其穩(wěn)定運(yùn)行的探索

楊 偉，楊 洪，李開楚，周華斌

（云南中寮礦業(yè)鉀鹽有限公司 昆明 650228）

循環(huán)流化床鍋爐點(diǎn)火及其穩(wěn)定運(yùn)行的探索

楊 偉，楊 洪，李開楚，周華斌

（云南中寮礦業(yè)鉀鹽有限公司 昆明 650228）

對(duì)一臺(tái)老撾境內(nèi)使用的循環(huán)流化床鍋爐存在的問題進(jìn)行分析，通過改造相關(guān)設(shè)備冷態(tài)流化試驗(yàn)分析和熱態(tài)運(yùn)行實(shí)踐，解決了循環(huán)流化床鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火的問題，提出了調(diào)節(jié)穩(wěn)定床溫的手段和控制參數(shù)。

循環(huán)流化床鍋爐；無煙煤；點(diǎn)火

我公司在老撾使用的循環(huán)流化床鍋爐型號(hào)為 DHX35-1.25-M，額定蒸發(fā)量35 t／h、額定壓力1.25MPa，點(diǎn)火方式采用輕柴油單油槍加熱床溫，溫度達(dá)到煤著火點(diǎn)后投用無煙煤，燃煤為老撾產(chǎn)無煙煤。2010年 12月投產(chǎn)試運(yùn)行，在試運(yùn)行及初期運(yùn)行過程中，出現(xiàn)點(diǎn)火燃燒器內(nèi)滴油、超溫、燃燒不穩(wěn)定、甚至熄火等問題，點(diǎn)火后加熱床溫難于達(dá)到無煙煤的燃點(diǎn)溫度，使得鍋爐點(diǎn)火至投煤階段時(shí)間過長甚至無法投煤。一次風(fēng)機(jī)裕量明顯不足，鍋爐床溫難于調(diào)節(jié)控制，導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，稍微有晃電發(fā)生，一次風(fēng)機(jī)就跳閘。煤的灰份含量高，返料灰須大量外排才能穩(wěn)定床溫。

通過對(duì)鍋爐點(diǎn)火和運(yùn)行相關(guān)參數(shù)的調(diào)整及鍋爐冷態(tài)流化數(shù)據(jù)分析，提高了點(diǎn)火成功率，逐步摸索出該循環(huán)流化床鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行的控制參數(shù)。

1 鍋爐燃煤

循環(huán)流化床鍋爐使用燃煤為老撾萬榮縣煤礦所產(chǎn)的無煙煤。發(fā)熱值約為15 645 kJ／kg，干燥基灰份45%，著火溫度在600℃以上，屬于很特殊的低熱值、高灰份無煙煤。鍋爐燃煤設(shè)計(jì)值和實(shí)際進(jìn)廠煤質(zhì)出入太大，使用此種煤，必然造成鍋爐點(diǎn)火困難，返料灰量大，對(duì)爐內(nèi)燃燒工況有較大影響。表1為鍋爐燃煤設(shè)計(jì)值和實(shí)際燃煤分析數(shù)值。

表1 鍋爐燃煤主要指標(biāo)Tab.1 M ain indicators of coal-fired boilers

2 點(diǎn)火存在的問題及解決方法

在鍋爐投用初期，鍋爐點(diǎn)火后床溫難于達(dá)到煤的燃點(diǎn)，只能達(dá)到460℃，造成無法投煤點(diǎn)火。之后，將油泵更換為油壓更高的燃油泵，但即使油壓達(dá)到2.0MPa以上，鍋爐床料溫度仍難以達(dá)到該煤的著火溫度（600℃）。曾經(jīng)采用過從料層上部爐膛人孔投入木碳來提高床溫的方法，鍋爐點(diǎn)火后點(diǎn)火筒內(nèi)溫度很短時(shí)間就升至1000℃以上。鍋爐在點(diǎn)火過程中頻繁發(fā)生點(diǎn)火筒滴油，筒內(nèi)燃油燃燒不穩(wěn)導(dǎo)致熄火或超溫現(xiàn)象，甚至發(fā)生過點(diǎn)火筒和爐床風(fēng)帽燒毀的事故。造成點(diǎn)火期間人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，點(diǎn)火成功率低。

經(jīng)分析，引起以上現(xiàn)象的因素主要為以下幾點(diǎn)：

1）燃油泵油壓偏低，單支燃油點(diǎn)火時(shí)燃燒器容量偏小，導(dǎo)致高溫的熱煙氣量不夠，致使料層升不到所需溫度。

2）設(shè)備管路不干凈，使燃油中夾帶有異物顆粒。當(dāng)燃油進(jìn)入點(diǎn)火油槍噴油嘴時(shí)，異物將油嘴孔堵塞，從而使油槍噴出的燃油量下降、霧化不全、線路偏斜，導(dǎo)致進(jìn)入點(diǎn)火筒內(nèi)霧化不良的柴油沉積于點(diǎn)火筒內(nèi)燃燒，從而發(fā)生點(diǎn)火筒滴油或點(diǎn)火筒超溫現(xiàn)象。

3）過早開啟風(fēng)室內(nèi)左右一次風(fēng)。一次風(fēng)與高溫?zé)釤煔獾貌坏接行Щ旌希沟酶邷責(zé)釤煔獗粩D壓在中部進(jìn)入爐床風(fēng)帽，導(dǎo)致風(fēng)帽過熱燒損。

4）燃油點(diǎn)火器點(diǎn)火風(fēng)和冷卻風(fēng)配比不當(dāng)，造成點(diǎn)火器筒內(nèi)燃燒不穩(wěn)或者超溫。

采用以下措施解決上述問題。

1）將型號(hào)為 WBZ125、壓力 1.25MPa的點(diǎn)火齒輪油泵更換成型號(hào)2CY1.08、流量1.08 m3／h、壓力 2.5MPa的齒輪油泵。

2）對(duì)儲(chǔ)油箱進(jìn)行徹底清洗，將內(nèi)部雜物清理干凈。增設(shè)油泵出口藍(lán)式過濾器，對(duì)油泵進(jìn)油口過濾網(wǎng)進(jìn)行清洗，以防雜物堵塞油管路及油槍影響油壓不穩(wěn)定。

3）鍋爐點(diǎn)火前一般在布風(fēng)板上均勻鋪上400～450 mm厚、粒度為 0～5 mm的爐渣（床料）。點(diǎn)火時(shí)，待燃油點(diǎn) 著后將油壓控制在1.2MPa左右。此時(shí)對(duì)點(diǎn)火風(fēng)及點(diǎn)火筒冷卻風(fēng)門進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，使點(diǎn)火筒內(nèi)火焰燃燒穩(wěn)定，溫度不超過1000℃。根據(jù)床溫上升情況，每隔0.5 h將點(diǎn)火油壓上調(diào) 0.2～0.3MPa。點(diǎn)火0.5 h后，打開羅茨風(fēng)機(jī)放空閥并啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)，對(duì)返料器進(jìn)氣閥進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)爐溫上升狀況，不斷對(duì)返料器進(jìn)風(fēng)壓力進(jìn)行調(diào)整。控制點(diǎn)火器出口熱風(fēng)溫度不超過850℃，待床溫上升至 550～570℃時(shí)，全開油槍閥門，快速提升床溫到600℃左右，啟動(dòng)鍋爐給煤裝置進(jìn)行間斷給煤。當(dāng)床溫升到 800℃左右，可向鍋爐進(jìn)行連續(xù)給煤，此時(shí)，可逐步降低點(diǎn)火油壓，直至最終拆除點(diǎn)火油槍，緩慢開啟一次風(fēng)門。

經(jīng)過以上整改和完善措施后，鍋爐多次點(diǎn)火床溫都能達(dá)到無煙煤投煤溫度 600℃。為了節(jié)約鍋爐點(diǎn)火的燃油消耗和縮短點(diǎn)火時(shí)間，在床溫升至450℃時(shí)從給煤機(jī)間斷給入煙煤，并在爐溫升至 650℃左右時(shí)切換成無煙煤從給煤機(jī)間斷給入。采用少量煙煤進(jìn)行點(diǎn)火助燃，爐床溫升較平穩(wěn)，易達(dá)到無煙煤的燃點(diǎn)溫度，所用的柴油點(diǎn)火消耗量每次也減少了近700L左右。

3 一次風(fēng)機(jī)裕量不足的解決方法

一次風(fēng)機(jī)原型號(hào)9-26N08D，流量28 576 m3／h，全壓 13748Pa，功率200kW。在運(yùn)行中反映出鍋爐負(fù)荷難以調(diào)節(jié)，鍋爐進(jìn)入正常燃燒狀況后一次風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速開度需調(diào)到 90%-97%范圍，風(fēng)機(jī)裕量嚴(yán)重不足，導(dǎo)致鍋爐燃燒調(diào)整困難，結(jié)焦現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，稍微有晃電發(fā)生，一次風(fēng)機(jī)就跳閘。

針對(duì)以上情況，經(jīng)過分析、計(jì)算，更改新的一次風(fēng)機(jī)型號(hào)為：9-26N08.7D，流量30 000 m3／h，全壓17 000Pa，功率250kW。改造后一次風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速開度只需開到 85%左右即可滿足鍋爐燃燒調(diào)整的要求，鍋爐燃燒平穩(wěn)，抵抗晃電跳閘的能力明顯提高。新一次風(fēng)機(jī)比舊一次風(fēng)機(jī)在同一煤層厚度下流化臨界點(diǎn)的轉(zhuǎn)速要低5%～10%。

4 循環(huán)流化床鍋爐燃燒調(diào)整的探索

循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中保持床料良好流化狀態(tài)，是鍋爐燃燒的必備條件，其流化狀況的好壞，將直接影響鍋爐燃燒的穩(wěn)定性。最佳的料層流化狀況，與料層厚度，一次風(fēng)量大小，床層差壓等有密切的聯(lián)系。

4.1 冷態(tài)流化數(shù)據(jù)分析

主要分析較有代表性的一次風(fēng)左右風(fēng)全開，點(diǎn)火風(fēng)全關(guān)臨界流化狀況下料層厚度與床層壓差、風(fēng)量的關(guān)系，而點(diǎn)火風(fēng)門全開、一次風(fēng)左右風(fēng)全關(guān)狀態(tài)下由于流量超過流量表量程，無法確定流量數(shù)值，并且點(diǎn)火風(fēng)只是在點(diǎn)火階段使用，所以點(diǎn)火風(fēng)門全開下的流化狀況在此不作分析。

4.1.1 臨界流化狀況下料層厚度與床層壓差關(guān)系

臨界流化狀況下料層厚度與床層壓差關(guān)系見圖1。通過圖 1明顯可看出在臨界流化狀況點(diǎn)，隨著料層厚度的增加，床層壓差值逐步增大。在同一料層厚度下配用新一次風(fēng)機(jī)比舊一次風(fēng)機(jī)的壓差略高。

4.1.2 臨界流化狀況下料層變化與風(fēng)量關(guān)系

臨界流化狀況下料層變化與風(fēng)量關(guān)系見圖2。從圖2看出，不同料層厚度（400～600mm）其臨界流化的風(fēng)量基本一樣。

圖1 料層變化與床層壓差的關(guān)系Fig.1 The relationship between changes in the material layer and pressure of bed lam inated layer

4.1.3 不同料層厚度下差壓與轉(zhuǎn)速百分比變化關(guān)系

圖3是在臨界流化點(diǎn)及以上工況時(shí)床層壓差與風(fēng)機(jī)開度的關(guān)系。在相同料層厚度下，床層壓差隨一次風(fēng)機(jī)開度的變化基本為上升的線性關(guān)系。料層越厚，差壓越大。

圖2 料層變化與風(fēng)量關(guān)系Fig.2 The relationship between changes in thematerial layer and the amount of w ind

圖3 風(fēng)機(jī)開度與床層壓差的關(guān)系Fig.3 The relationship between fan opening degree and pressure of bed lam inated layer

在循環(huán)流化床鍋爐的實(shí)際運(yùn)行中，床料厚度是一個(gè)變化的數(shù)值，只能間接從料層壓差來進(jìn)行判斷控制，而差壓不只是同煤層厚度有直接變化關(guān)系，還同一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量大小有關(guān)。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料報(bào)道，循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)臨界流化風(fēng)量與運(yùn)行風(fēng)量二者基本相當(dāng)時(shí)才能保證熱態(tài)運(yùn)行時(shí)床料良好流化。根據(jù)圖2得到的結(jié)論，在不同料層厚度下，其臨界流化的風(fēng)量基本一致，可用在鍋爐冷態(tài)下確定的臨界風(fēng)量作為熱態(tài)最小流化風(fēng)量來控制鍋爐燃燒。在控制最小流化風(fēng)量的前提下，用放渣的手段控制床層差壓在一定范圍內(nèi)，用二次風(fēng)機(jī)控制鍋爐尾部過?？諝庀禂?shù)在合理數(shù)值范圍內(nèi)，鍋爐的穩(wěn)定燃燒就能得到根本的保障。

4.2 熱態(tài)調(diào)整

由于老撾無煙煤灰分大，燃點(diǎn)高的特點(diǎn)，熱態(tài)運(yùn)行過程中一般控制風(fēng)量始終大于最小流化風(fēng)量，料層差壓在6～7kPa左右，料層溫度850～900℃，返料溫度 800～900℃。運(yùn)行中當(dāng)床溫上升時(shí)，采取首先減少給煤量（必要時(shí)停止給煤），加大一次風(fēng)量，同時(shí)調(diào)節(jié)加大返料量，迅速把床溫調(diào)整至正常床溫，當(dāng)床溫恢復(fù)正常時(shí)，再恢復(fù)鍋爐正常運(yùn)行時(shí)的調(diào)整方式。如果床溫迅速下降，返料溫度上升，可能是返料突然增大，一次風(fēng)量沒有及時(shí)調(diào)整跟上調(diào)整的因素，此時(shí)，應(yīng)立即停止給煤，迅速調(diào)節(jié)加大一次風(fēng)量，待床溫穩(wěn)定后，逐步加煤調(diào)整一次風(fēng)量使床溫恢復(fù)正常。如果床溫迅速下降，返料溫度持續(xù)下降，鍋爐本體測點(diǎn)溫度均持續(xù)下降時(shí)，應(yīng)采取加大給煤量，適當(dāng)減少一次風(fēng)量，同時(shí)放掉部分循環(huán)返料灰，保證床溫迅速上升恢復(fù)正常。

5 結(jié)語

1）無煙煤由于燃點(diǎn)高，要求點(diǎn)火配套設(shè)施完備，有條件時(shí)可使用少量燃點(diǎn)低一點(diǎn)的煙煤或其它煤種先投入，待提高床溫達(dá)無煙煤燃點(diǎn)后再投用無煙煤，可起到縮短點(diǎn)火時(shí)間和節(jié)約燃油的目的。

2）實(shí)際運(yùn)行中要特別注意控制一次風(fēng)量高于冷態(tài)流化試驗(yàn)確定的最小流化風(fēng)量，這樣才能保證鍋爐床料的熱態(tài)流化良好。

3）通過一次風(fēng)機(jī)的改造，鍋爐進(jìn)入正常運(yùn)行狀況后，一次風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速開度只需開到 85%左右即可滿足鍋爐燃燒調(diào)整的要求，負(fù)荷變化時(shí)一次風(fēng)裕量充足，抵抗晃電跳閘的能力明顯提高。在床溫急變時(shí)根據(jù)不同情況及時(shí)調(diào)整給煤量，一、二次風(fēng)量，反料灰量，床層差壓控制在合理范圍。

［1］ 楊建華，屈衛(wèi)東，李建剛.循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)臨界流化風(fēng)量與運(yùn)行風(fēng)量.［J］鍋爐制造，2000（4）：5 -8.

Explore the Circu lating Fluidized Bed Boiler Ignition and Stable Operation

YANG Wei，YANG Hong，LIKai-chu，ZHOU Hua-bin

（Yunnan Zhongliao Potash Mines Ltd.Kunming 650228，China）

The problems existing in a circulating fluidized bed boiler used in Laos were analyzed，through the transformation of related equipments，thermal adjustmentmeasures，the problems of the highlighted，high-ash anthracite in this boiler during start ignition and run-time were solved and a stable bed temperaturemeans and control parameterswere proposed.

circulating fluidized bed boiler；anthracite；ignition；combustion tune

TK229.6

A

1004-275X（2015）02-0060-04

12.3969／j.issn.1004-275X.2015.02.016

收稿：2015-01-29

楊偉（1961-），男，高級(jí)工程師，主要從事技術(shù)管理工作。