大型循環(huán)流化床鍋爐低風量冷態(tài)啟動實踐研究

王福才，李瑞光 ，劉　爽

(1.遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責任公司，遼寧 調(diào)兵山 112700；2.北方聯(lián)合電力有限責任公司包頭第二熱電廠，內(nèi)蒙古 包頭 014030；3.遼寧鐵嶺市科技局，遼寧 鐵嶺 112000)

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大型循環(huán)流化床鍋爐低風量冷態(tài)啟動實踐研究

王福才1，李瑞光2，劉爽3

(1.遼寧調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責任公司，遼寧 調(diào)兵山 112700；2.北方聯(lián)合電力有限責任公司包頭第二熱電廠，內(nèi)蒙古 包頭 014030；3.遼寧鐵嶺市科技局，遼寧 鐵嶺 112000)

摘要：針對大型循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)啟動過程中，采用傳統(tǒng)的高于臨界流化風量啟動技術(shù)產(chǎn)生能耗高、安全隱患多等問題，對影響鍋爐啟動的一次流化風量調(diào)整進行了分析研究。結(jié)合調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責任公司長周期的啟動實踐，闡述了低風量溫差擾動床料啟動的詳細過程、技術(shù)優(yōu)勢，并分析了經(jīng)濟效應(yīng)。結(jié)果表明，低風量冷態(tài)啟動技術(shù)對使用劣質(zhì)煤的循環(huán)流化床鍋爐大型化發(fā)展具有一定的指導意義。

關(guān)鍵詞：300 MW機組；循環(huán)流化床鍋爐；冷態(tài)啟動；低風量溫差擾動床料啟動

循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)啟動是用布置在主床下部風道內(nèi)的油槍噴油燃燒，把一次風加熱成高溫煙氣，高溫煙氣經(jīng)過布風板風帽均勻地加熱主床上的床料，當床料溫度逐漸升高直至投煤所需的最低溫度以上后，再向鍋爐內(nèi)投煤使循環(huán)流化床鍋爐正常燃燒的過程。在實際啟動運行操作過程中，通常采用傳統(tǒng)的高于臨界流化風量進行加熱床料。這種啟動方式存在幾點問題：

1)由于全過程采用不低于臨界流化風量的一次風，來保持床料在流化態(tài)中進行加熱升溫，所需風量較大，所以鍋爐機組冷態(tài)啟動時間長、電耗高、燃油耗用量較大。

2)床料在加熱升溫的過程中，細床料會隨著煙氣排出爐膛而流失，進而破壞床料粒徑的合理分布，造成投煤困難，嚴重時需要停爐重新補加床料。

3)大風量點火時，床料缺失、流化不均會引起溝流，容易引起爐膛滅火或結(jié)焦，使得從點火操作到并汽沖轉(zhuǎn)往往要經(jīng)歷數(shù)次，既影響了鍋爐啟動進度，又浪費了大量的人力、物力。

為了克服上述不足，調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責任公司根據(jù)大型循環(huán)流化床鍋爐熱工測點布置合理、測量準確可靠、固有床料加熱等特點，對鍋爐啟動技術(shù)進行了有效實踐，探索出了一種確保鍋爐啟動安全，有效縮短冷態(tài)啟動時間、減少冷態(tài)啟動能耗的低風量溫差擾動床料冷態(tài)啟動技術(shù)。

1設(shè)備概述

調(diào)兵山2×300 MW循環(huán)流化床鍋爐是SG—1065/17.5—M804型亞臨界中間再熱、單鍋筒自然循環(huán)鍋爐。爐膛由褲衩形雙水冷布風板結(jié)構(gòu)、4臺外置式換熱器、6臺冷渣器、尾部對流煙道、四分倉回轉(zhuǎn)式空預(yù)器、4個直徑8 m且對稱布置的高溫絕熱旋風分離器及與之匹配的自平衡“U”形回料器等組成[1]。整套系統(tǒng)還配有2臺引風機、2臺二次風機、2臺一次風機、4臺高壓流化風機、2×2只布置在兩側(cè)床下風道燃燒器內(nèi)的點火油槍。該系統(tǒng)燃用0#輕柴油點火。爐膛每側(cè)支腿分別按不同標高裝有9個密相區(qū)(前、中、后3層)床溫測點，共計18個床溫測點；爐膛差壓、底部床壓、密相區(qū)差壓、稀相區(qū)差壓測點共有14個。

2低風量溫差擾動床料啟動原理

低風量溫差擾動床料啟動，是根據(jù)床料任意兩點溫度差值來適當增加微量的一次流化風量，對床料進行均勻加熱，讓床料在接近固定床狀態(tài)中升溫的一種鍋爐啟動方法。流化風量、床溫差與床料加熱溫度關(guān)系如圖1所示。

圖1　流化風量、床溫差與床料加熱溫度關(guān)系曲線

一次流化風量調(diào)整是鍋爐冷態(tài)啟動成功的關(guān)鍵因素。在鍋爐允許溫升范圍內(nèi)應(yīng)盡量加大油槍出力，同時最大限度降低一次風量，縮短點火時間。低風量溫差擾動床料啟動的基本原理和步驟如下：

1)采用床料微鼓泡狀態(tài)進行點火。由于啟爐前主床上的最佳床料量相對正常啟爐來說偏粗偏少，它取自運行爐排出的底渣，可燃物含量低于1%，屬于惰性物質(zhì)，所以鍋爐投煤前可以保持遠低于臨界流化風量的、剛好使一次風穿透床料層達到床料微鼓泡狀態(tài)所對應(yīng)的一次風量。

2)隨著床料溫度升高，常溫下的一次流化風受熱膨脹，體積呈數(shù)倍增加[2]，此時可以適當降低一次流化風量。

3)當鍋爐投少量煤脈動引燃時，保持一次風量為微流化風量，略高于臨界流化風量。

4)在各階段低風量運行過程中，密切監(jiān)視床溫、床壓的變化，如果主床床溫溫差較大，則適當加大流化風量，避免流化死區(qū)的存在。

5)加強流化后再將風量降低，控制18個床溫測點中的任意兩點的溫差在30 ℃以內(nèi)，以確保燃油所產(chǎn)生的熱量對床料均勻加熱。

實踐證明，投煤前采用低流化風量加熱床料結(jié)焦的可能性為零。因為一次流化風速較低，熱風穿過床層的時間延長，參與床料換熱的熱煙氣相對變多，這樣就可以用相同的時間、少量的燃油將床料加熱到投煤溫度，節(jié)省大量燃油。與此同時，由于保持低風量啟動，煙氣攜帶床料能力小，細顆粒床料隨著煙氣排出爐膛的量就會減少，煙氣帶走的熱量小，床料損失少，能夠保證鍋爐順利安全啟動。

3調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責任公司冷態(tài)啟動案例

3.1低風量鍋爐冷態(tài)啟動步驟

1)按要求向爐膛主床裝填適量惰性床料[3]。鍋爐啟動前，向爐膛主床添加床料，床料可以是前次鍋爐運行中排放出的灰渣。床料的質(zhì)量不得低于200 t，床料高度超過布風板高度1 m，床料中可燃物含量不超過5%，床料粒徑范圍為1～10 mm。

2)對主床上的床料作料平試驗。①依次啟動引風機、高壓流化風機、二次風機、一次風機，調(diào)整引風機出力保持爐膛上部為負壓。②調(diào)整二次風機出力在最低水平。③調(diào)整高壓流化風機出力保持回料腿物料流化。④調(diào)整一次風機出力，將兩側(cè)主床一次風量逐漸加至2×100 kNm3/h，保證兩側(cè)主床內(nèi)雜亂堆積的床料充分流化10 min。⑤手動BT，讓上述風機跳閘。⑥打開鍋爐人孔，進入爐膛檢查床料,確保床料平整，否則查找原因[4]。

3)對主床上的床料作流化試驗。再次啟動引風機、高壓流化風機、二次風機、一次風機，逐漸增加一次風機出力，進行床料流化試驗，得到微鼓泡風量2×30 kNm3/h和臨界流化風量2×60 kNm3/h。

4)保持大于或等于臨界流化風量，一次流化風量滿足點火允許條件，點燃油槍，開始加熱床料。

5)調(diào)整一次風機出力。將一次流化風量由大于或等于臨界流化風量2×60 kNm3/h逐漸減少至微鼓泡風量2×30 kNm3/h，同時減少油槍出力，按照100 ℃/h的溫升速率加熱床料。

6)當床料的溫度加熱至38 ℃投煤溫度后，增加一次風機出力，保持一次流化風量大于或等于2×60 kNm3/h的臨界流化風量。

7)開始啟動給煤線向爐膛內(nèi)投煤，停止油槍，完成鍋爐燃燒側(cè)冷態(tài)啟動。

3.2注意事項

在上述步驟5)中，床料在微鼓泡風量下加熱時，如果床料因為密度和高度不均勻而造成床溫分布不均勻時，應(yīng)當調(diào)整一次風機出力，使床料在一次風量大于或等于臨界流化風量時升溫，直至床溫分布均勻，再返回執(zhí)行步驟5)。

上述爐膛密相區(qū)分布有2×9個測溫點，床料在微鼓泡風量下加熱升溫時，上述測溫點的溫度應(yīng)當一致，如果其中任意兩個測溫點的溫度差超過30 ℃，則將該側(cè)一次流化風量提升到臨界流化風量，對床料進行流化擾動，直到這兩個測溫點的溫度差降回到30 ℃以內(nèi)，再將一次流化風量逐漸降低至鼓泡風量繼續(xù)升溫。

3.3經(jīng)濟效益

在調(diào)試期間，機組每次啟動耗用柴油量為50 t以上。改為低風量啟動后，耗用柴油量僅為12 t。實踐證明，由于冷態(tài)啟動時間縮短，每次啟動時，可節(jié)約柴油、除鹽水、外購電量3項費用，共計32萬元。如果每年單臺機組按4次啟動計算，則全年2臺機組可以節(jié)約費用為258萬元。

4結(jié)論

1)低風量溫差擾動床料啟動是一種能確保鍋爐安全、縮短冷態(tài)啟動時間、減少冷態(tài)啟動能耗的循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)啟動方法。這種方法具有風量較小、電耗較低、時間較短、燃油耗用量較小等優(yōu)點。床料在微鼓泡風量下進行加熱升溫的過程中，細床料不會隨著煙氣排出鍋爐而流失，能保持床料粒徑的分布合理。

2)調(diào)兵山煤矸石發(fā)電有限責任公司在鍋爐啟動床料加熱過程中，根據(jù)多點床溫測點差值采用間斷臨界流化風量擾動床料，實現(xiàn)了低風量冷態(tài)啟動。這種啟動方法在300 MW循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用獲得了多次成功。

低風量啟動是用微鼓泡風量的一次風使床料在接近固定床狀態(tài)中進行加熱升溫，該方法具有風量較小、冷態(tài)啟動的電耗較低、時間較短、燃油耗用量較小等優(yōu)點，解決了大型循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)啟動耗油量大、投煤困難、結(jié)焦、爆燃等技術(shù)難題[5]，節(jié)省了大量人力財力，保證了鍋爐冷態(tài)啟動安全正常進行，具有較高的推廣價值。

參考文獻

[1]劉寶華，司紅代，王福才，等.300MW CFB鍋爐冷態(tài)啟動節(jié)油優(yōu)化實踐[J].沈陽工程學院學報，2013，9(4)：296-299.

[2]張思海，丁瑞峰，楊振森.300MW CFB鍋爐滾筒冷渣器流渣原因及應(yīng)對措施[J].沈陽工程學院學報，2014,10(1)：11-15.

[3]程榮新，司紅代，王福才.DEH控制系統(tǒng)在現(xiàn)場應(yīng)用中的改進[J].沈陽工程學院學報，2015,11(2)：167-170.

[4]楊建華，屈衛(wèi)東，李建剛.循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)臨界流化風量與運行風量[J].鍋爐制造，2000，5(4)：33-35.

[5]高洪培，王鵬利，張敏，等.大型循環(huán)流化床鍋爐臨界流化風量控制與燃燒優(yōu)化調(diào)整[J].熱力發(fā)電，2005，34(4)：101-105.

(責任編輯吳興偉校對張凱)

Low Air Flow Rate Start-up of Large Circulating Fluidized Bed Boiler

WANG Fu-cai1,LI Rui-guang2,LIU Shuang3

(1.Liaoning Diaobingshan Gauge Power Generation Limited Liability Company,Diaobingshan 112700;2.School of New Energy,Shenyang Institute of Engineering,Shenyang 110136；3.Liaoning Tieling City Technology Bureau,Tieling 112000,Liaoning Province)

Abstract：The traditional cold start technology used in the large circulating fluidized bed boiler,which adopted the fluidization airflow exceeding the critical value,led to high energy consumption,potential safety hazard and other problems.This paper illustrated the advantages of the low air temperature disturbance of bed material start technology based on the analysis of the primary fluidization airflow adjustment and several times practice in Diaobingshan Gauge Power Generation Limited Liability Company.The technique has certain guiding significance for the large-scale development of circulating fluidized bed boilers applied to inferior coal comprehensive utilization.

Key words：300MW circulating fluidized bed boiler；cold start;start up accompanied with low air flow temperature disturbance of bed material

中圖分類號：TK229.6

文獻標識碼：A

文章編號：1673-1603(2016)02-0122-04

DOI：10.13888/j.cnki.jsie(ns).2016.02.006

作者簡介：王福才(1971-)，男，山東海陽人，高級工程師。

收稿日期：2015-03-17