75t/h循環(huán)流化床鍋爐點火啟動和低負荷運行的探討

歐陽曉輝 陳金華

摘 要：本文首先從點火前準備工作、點火啟動與燃燒升溫兩個角度入手，分析了75t/h循環(huán)流化床鍋爐的點火啟動方式；其后，圍繞溫度調(diào)節(jié)、底料層厚度調(diào)節(jié)與運行負荷的關(guān)系，研究了75t/h循環(huán)流化床鍋爐低負荷運行的調(diào)整策略。旨在通過本文的研究，總結(jié)出75t/h循環(huán)流化床鍋爐的運行調(diào)整經(jīng)驗和注意事項，為日后相關(guān)人員在鍋爐啟動和維護工作中的安全性、穩(wěn)定性做出有力文本支持。

關(guān)鍵詞：流化床；火爐設(shè)備；低負荷運行狀態(tài)；無煙煤料

現(xiàn)階段，鍋爐工作人員除了要掌握基本的操作規(guī)范和技術(shù)方法以外，還需要保有面對不同鍋爐運行狀態(tài)的控制管理能力，以便快速、及時地發(fā)現(xiàn)鍋爐設(shè)備運行過程中存在的各類故障風(fēng)險問題，進而保證流化活動的正常進行，發(fā)揮出鍋爐設(shè)備應(yīng)有的功能價值。據(jù)此，我們有必要對75t/h循環(huán)流化床鍋爐的點火啟動和低負荷運行做出分析研究。

1 75t/h循環(huán)流化床鍋爐的點火啟動方式

我公司的75t/h循環(huán)流化床鍋爐采用油槍床下點火啟動，點火油槍口徑為38mm4，進油壓力的預(yù)設(shè)值為1.96MPa，燃油類型為0號柴油，點火啟動耗油量在每小時200kg左右。油槍的點火裝置為GDH-20高能電弧點火器，電能儲存量級為20J，可實現(xiàn)每秒鐘16次的高頻率點火，單次點火的工作時長為20秒。通常來講，在點火裝置經(jīng)調(diào)試穩(wěn)定后，在開啟引風(fēng)機、一次風(fēng)機使床料流化的情況下即可開展點火作業(yè)，且能有效保證油槍油液的燃燒質(zhì)量。當鍋爐冷態(tài)試驗完畢后，按照開爐操作票完成各類設(shè)備閥門的準備工作，將汽包水位加至-50mm，煤倉內(nèi)運煤到達2/3倉位，保證單粒煤炭的粒徑小于13mm。在上述條件達成以后，即可正式進行75t/h循環(huán)流化床鍋爐的點火啟動工作，具體流程如下：

1.1點火前的準備工作

第一，應(yīng)對流化床爐膛進行檢查，應(yīng)保證各風(fēng)帽結(jié)構(gòu)的牢固穩(wěn)定，并仔細查看風(fēng)帽裝置的換氣孔是否存在堵塞、銹蝕、殘缺等問題；第二，進行點火底料的鋪設(shè)工作。在這一工作環(huán)節(jié)當中，首先要嚴格實施過篩處理，保證用于底料鋪設(shè)的煤渣顆粒小于8mm，堆積厚度在350mm到400mm左右，鋪設(shè)完畢后表面平整。第三，將流化床鍋爐的爐門關(guān)緊，開啟返料風(fēng)機5分鐘清除殘留在返料器、抖腿中的煤灰和煙塵，將鍋爐的一次風(fēng)門擋板和二次風(fēng)門擋板關(guān)閉。第四，將點火油系統(tǒng)回油總閥門打開，啟動P臺點火油泵，緩慢打開油泵的出口閥并對回油總閥緩慢調(diào)節(jié)，使當前點火油總管壓力達到1.5MPa至1.8MPa，開啟點火油槍進油閥完成油槍霧化試驗[1]。

1.2點火啟動與燃燒升溫

首先，順序啟動鍋爐引風(fēng)機和一次風(fēng)機，先對一次風(fēng)機出口擋板進行調(diào)節(jié)，使其開度保持在30%至35%范圍之內(nèi)，再對引風(fēng)機擋板進行調(diào)節(jié)，將鍋爐爐膛處出口的壓力保持在-20Pa至-50Pa的微負壓狀態(tài)。在確定風(fēng)量和壓力達到標準后，即可進行爐膛底料流化試驗，測出當次所鋪設(shè)底料的最低流化風(fēng)量并保持一次風(fēng)機、引風(fēng)機擋板的開度不變即可進行油槍點火，并通過點火狀態(tài)檢測儀表觀察點火油槍的著火情況。此時，還需要根據(jù)當前左右兩邊點火風(fēng)室的溫度差值，適當調(diào)整油槍進口閥門開度。

從整體上來講，75t/h循環(huán)流化床鍋爐的點火啟動程序可分為以下幾個步驟：

第一，流化床底料的純加熱階段。在點火作業(yè)完成后，應(yīng)先將流化床底料的溫度升至500°C左右，這一過程大約需要1h至1.5h；再加大油槍進油閥，將點火底料由500°C上升至650°C，這一過程大約需要o.5h左右。需要注意的是，升溫過程中應(yīng)重點關(guān)注點火風(fēng)室溫度的變化，除維持左右風(fēng)室溫度平衡外，還要通過點火油槍進口閥門開度的調(diào)節(jié)，使點火風(fēng)室溫度不超過900°C時，以免造成水冷系統(tǒng)、點火風(fēng)室上安裝的防爆膜高溫損壞漏風(fēng)，甚至導(dǎo)致點火風(fēng)室內(nèi)存有的積灰結(jié)焦。

第二，給煤著火階段。通常來講，當流化床溫度達到600°C時，即可啟動給煤機采用小頻率間斷向爐膛內(nèi)投煤，通過安裝在尾部煙道內(nèi)煙氣含氧量表顯示是否下降及爐膛溫度上升速率是否增加來判斷所投煤是否著火。當流化床溫度達到750°C時，即可逐漸加大給煤機頻率向爐膛內(nèi)連續(xù)投煤。在這一過程當中，仍應(yīng)保持點火油槍的維持運行，并控制好給煤機投煤量，以免因煤量過多，使爐膛內(nèi)溫度下降，但在投煤開始燃燒時出現(xiàn)高溫結(jié)焦等問題。

第三，鍋爐的正常運行階段。待鍋爐返料風(fēng)機啟動后，爐膛內(nèi)燃燒溫度穩(wěn)定在850°C至950°C后，即可關(guān)閉油槍進油閥、開啟回油總閥，停止點火油泵。此時，由于風(fēng)室內(nèi)沒有可供燃燒的油液，流化床料層的氧氣濃度將有所增加，進而加劇煤料的燃燒作用，造成溫度的進一步升高。對于這一狀況，應(yīng)及時調(diào)整給煤機頻率[2]。

2 75t/h循環(huán)流化床鍋爐低負荷運行的調(diào)整策略

在實際的應(yīng)用過程當中，75t/h循環(huán)流化床鍋爐具有靈活程度高的功能特點，可實現(xiàn)額定參數(shù)范圍內(nèi)30%至110%的負荷量調(diào)節(jié)。當流化床鍋爐的負荷量達到40%以下時，爐膛內(nèi)的爐渣顆粒將會呈現(xiàn)出上小下大的不均勻狀態(tài)，且爐渣的流動性較差。鍋爐的旋風(fēng)分離器和返料器會起到煤灰的循環(huán)運動作用，使得鍋爐的低負荷燃燒調(diào)整與我國傳統(tǒng)中應(yīng)用的沸騰鍋爐調(diào)整技巧類似。具體來講，鍋爐低負荷燃燒運行時各類內(nèi)部參數(shù)如下：

第一，鍋爐內(nèi)部的溫度參數(shù)分布。以普通煤料作為燃燒材料時，爐膛的溫度在850°C到900°C左右，爐膛出口的煙氣溫度為580°C到650°C，返料溫度為200°C到250攝氏度；以無煙煤料作為燃燒材料時，流化床的溫度要比普通煤料時高出30°C到100°C，爐膛出口處的煙氣溫度為740°C到800°C，返料溫度為740°C到800°C；

第二，鍋爐內(nèi)部的煙氣壓力參數(shù)分布。鍋爐設(shè)備內(nèi)部料層壓力的差值在7kPa到9kPa左右，靜止料層的平均厚度在350mm到600mm左右。爐膛出口處的壓力值呈現(xiàn)出微負壓狀態(tài)，在-20Pa至-50Pa左右；

第三，鍋爐風(fēng)機的風(fēng)量參數(shù)。在鍋爐設(shè)備低負荷運行的狀態(tài)下，并不需要啟動二次機，只需要運行一次風(fēng)機風(fēng)門即可。通常來講，此時風(fēng)量會在25x103m3/h到40x103m3/h的區(qū)間內(nèi)不斷變化，并將鍋爐的蒸發(fā)量維持在23t/h到35t/h的范圍內(nèi)。此時，必須要嚴密化、動態(tài)化地對鍋爐流化床內(nèi)的流化狀態(tài)進行監(jiān)測，并保證一次風(fēng)機開度不能低于最低流化風(fēng)量單，料層差壓在7kPa到9kPa左右。若在運行中發(fā)現(xiàn)鍋爐內(nèi)料層差壓變化較大，則表明鍋爐低負荷運行不暢，出現(xiàn)流化不良的弊端問題。

在上述內(nèi)容當中，風(fēng)機擋板開度、料層差壓、流化床溫度三個因素是鍋爐流化活動運行穩(wěn)定的前提和基礎(chǔ)，而鍋爐的蒸汽流量、蒸汽壓力和蒸汽溫度則是流化床正常運行情況下形成的標準數(shù)值特點。在了解到這些基本條件和特性后，即可對75t/h循環(huán)流化床鍋爐低負荷運行的調(diào)節(jié)控制做出分析：

2.1流化床溫度的調(diào)節(jié)

在鍋爐設(shè)備低負荷的運行狀態(tài)下，爐膛溫度的調(diào)節(jié)主要依靠給煤量的大小調(diào)節(jié)，盡量減少風(fēng)機擋板開度的調(diào)節(jié)次數(shù)。同時，根據(jù)燃煤種類的不同，流化床的溫度調(diào)節(jié)方式也有所差異。一般來講，在燃燒普通煤料時，由于給煤量對流化床溫度的升降較為快速明顯，故而調(diào)節(jié)起來相對較容易；而在燃燒無煙煤料時，流化床的溫度變化會存在一定滯后性，即給煤后3分鐘左右才逐漸有所升溫。此外，當流化床溫度達到一定高度時，應(yīng)適當降低給煤量。

2.2流化床料層厚度的調(diào)節(jié)

在鍋爐設(shè)備低負荷運行的狀態(tài)下，應(yīng)將各料層間的壓力差值維持在7kPa到9kPa的范圍之中，并保證靜止料層的厚度維持在440mm到630mm的區(qū)間內(nèi)，可通過長期低速運行冷渣機來進行調(diào)節(jié)。一般來講，若當前煤料燃燒的溫度水平較低，且5mm以上的大型煤渣顆粒較多時，應(yīng)適當加大放渣量；若當前煤料燃燒的溫度水平較高，且煤渣顆粒普遍在5mm以下時，應(yīng)適當減少放渣量。

2.3調(diào)節(jié)負荷

鍋爐需要進行減負時候，首先減少給煤，降低一次風(fēng)量，但一次風(fēng)量卻不能夠少于24000m3/h，溫床的問題度需要保持在850°-900°C；

其次，增加負荷調(diào)節(jié)，鍋爐要增加負荷，先要讓床料增厚，通過開大風(fēng)量，負荷增加要勻速，否則負荷量過快，燃燒跟不上，會使得蒸汽壓力降低，溫床溫度下降，這樣一來，負荷有可能無法增加上去，降低溫度；

第三，調(diào)整流化床厚度調(diào)節(jié)。鍋爐在低負荷的過程中，料層壓差需要控制在4.5-7kPa，相對應(yīng)的精止料層厚度為440-620mm，料層差壓主要是通過床底放渣控制，燃煤熱值比較低，一些大顆粒（6-12mm）多時，放渣量比較大，燃煤的熱值比較高，放渣量比較偏??；將沉積床底大顆粒排出的時候，會利于流化，放渣管需要進行均衡排渣的過程，做到小量放渣，做到1-2h；

第四，控制燃煤粒度。低負荷區(qū)在運行的過程中，需要檢查煤顆粒度，最好的煤顆粒高負荷較小。比如在O-10mm，需要嚴格控制其>12mm的煤粒無法進入爐內(nèi)，由于低負荷在運行的過程中，由于流化風(fēng)速比較低，大顆粒流化不起來。最后，在低負荷區(qū)運行過程中，返料器與分離器溫度要小于800°c，而小顆粒循環(huán)量比較小，不會出現(xiàn)返料問題。當床溫在個別情況下可以采取非常規(guī)的操作，當床溫低于840°C的時候，就會出現(xiàn)熄火的危險，這個時候，床溫幅度減少一次，減少風(fēng)煙從床層帶走的熱量，導(dǎo)致床上升。

3總結(jié)

總而言之，在實際鍋爐工作過程中，相關(guān)工作人員一定要掌握好料層厚度、風(fēng)量、燃燒溫度、風(fēng)煙壓力與鍋爐運行質(zhì)量之間的相互關(guān)系，進而及時、準確地對鍋爐點火啟動和運行過程中涉及到的各類參數(shù)指標做出調(diào)節(jié)控制，避免超溫結(jié)焦、低溫熄火等負面運行問題的出現(xiàn)。

參考文獻

[1]郭佳明，張光學(xué)，池作和，王進卿.75t/h循環(huán)流化床鍋爐煙氣再循環(huán)改造及試驗研究[J]，熱能動力工程，2017，32 （11）：73-77+132-133.

[2]段東林，劉欣，段艷慧，周翔.煙氣再循環(huán)燃燒技術(shù)在75t/h循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用[J].工業(yè)鍋爐.2016（01）：49-50+56.