昆明东郊垃圾循环流化炉调试技术

张宽友

Debugging technology for rubbish cycle vessels boiler of kunming dong jiao

Zhang Kuanyou

CPI Yuanda Environmental-Protection Engineering Co., Ltd., Chongqing 401122;

摘要：本文针对昆明东郊垃圾焚烧循环流化床锅炉，对锅炉的冷态调试、点火方式、燃烧调整作详尽的介绍和分析。

Abstract: The article describes the initial debugging and fire way and burning adjustment detaily for the rubbish cycle vessels boiler of kunming dongjiao。

关键词：垃圾循环流化床 冷态调试燃烧调整

Key words: Rubbish cycle vessels boiler; Initial debugging; Burning adjustment

1前言

昆明东郊TG-41.5/3.82-LG-550垃圾焚烧炉是由浙江大学热能工程研究所与南通万达锅炉股份有限公司在已有循环流化床垃圾焚烧炉成功运行经验的基础上开发的异重循环流化床燃烧方式。本锅炉为单锅筒，自然循环，垃圾和煤混烧，高温系统返料。炉膛由膜式水冷壁组成，下部是一个下小上大的倒锥形燃烧段即密相区。底部为水冷布风板，面积约9.23m2，布风板上布置风帽，布风板下为一次风室。燃料垃圾颗粒度小于150mm，不可燃硬物小于30mm。煤颗粒度0~13mm，大于10mm的颗粒不能超过8%，小于2mm的颗粒不超过15%。煤与垃圾混合后的低位发热量为5921.7 KJ/kg。燃烧后的烟气依次流过低温过热器、高温过热器、對流过热器、高温省煤器二级、高温省煤器一级、空气预热器、低温省煤器，除尘后由烟囱排向大气。本炉关键控制点在于低温过热器温度控制，而低温过热器的温度控制是通过炉膛燃烧调整来达到目的。

2冷态特性试验

锅炉安装工作结束经验收合格后，应对锅炉进行冷态试验。冷态试验的目的在于掌握锅炉的特性，为调试及热态运行提供必要的理论数据支持，主要体现在以下几方面：

测试锅炉一次风机、二次风机、返料风机、引风机的出力是否符合设计要求，一次风量及风压能否满足床料流化燃烧的要求。

测定布风板的阻力特性和料层阻力特性。

检查床内各处流化质量，并提出消除流化质量不良的处理措施。

测定料层厚度，绘制送风量与料层厚度的阻力特性曲线，确定冷态临界流化风量，以便指导点火过程，为热态运行提供参数依据。

观察返料系统左右侧的风压及风量，检查返料灰能否正常返回燃烧室。

试验包括以下内容：点火油枪雾化试验、布风板均匀性试验、布风板阻力特性试验、料层阻力特性试验、料层厚度测定、料层厚度与阻力特性曲线等。

2.1布风板风量均匀性试验

试验的目的在于检查布风板各处出风量是否一致，若不一致，则采取相应的处理措施。先检查布风板安装的平面度，若平面度符合要求，在布风板上均匀布置一层颗粒度小于3mm的床料—细砂，厚度以超过风帽100mm为宜，启动一次风机，风量由小到大逐渐调整，每次观察细砂被吹起的情况，各处是否高度大致一致。若各处细砂吹起的高度基本一致，说明布风板各风帽的风量基本相等，布风板出风均匀。这是观察布风板风孔出风量是否均匀的一方面。另一方面急停一次风机，观察料层是否平整。若料层平整，也说明各处风帽出风量基本相等。若存在高低柱状现象，则检查布风板各处风帽布置是否均匀，各风帽出风孔数量及大小是否一致。若不一致，则采取相应的处理措施。

2.2布风板阻力特性试验

布风板阻力特性试验是在布风板上不铺床料的情况下进行的。为使空气按照设计要求通过布风板，形成稳定的流化床层，布风板必须有一定的阻力。布风板阻力由风帽进口局部阻力、通道阻力、风帽局部阻力组成。其中风帽进口阻力、通道阻力较小，最大阻力在风帽出口处。测定时，关闭风室人孔并严密，炉门人孔并严密，排渣管、放灰管关闭严密。启动引风机、一次风机，逐渐缓慢地调整一次风机进口风门开度和引风机开度，使炉膛出口处负压调整为-20Pa。对每次调整的送风量，从风室静压计上读出风室的压力，从布风板上部静压计上读出布风板上部的风压，每次试验数据均记录下来，直到一次风门开度调整到100%。再将一次风机静叶开度从100%逐渐往回调，调整到最小开度。每次调整均保持炉膛出口处压力为零，记录每次调整的一次风机参数、风室压力、布风板上部压力、引风机静叶开度。布风板下部风室压力减去布风板上部压力，其差值即为布风板在某一风量下的阻力。将上行程下行程数据绘制成曲线，以便在运行过程中，根据风室压力和布风板上部压力的差值估算料层的厚度。

布风板阻力特性曲线如下图所示：

2.3料层阻力试验

在布风板上铺放一定厚度的料层，测定不同风量下的风室静压。以后每改变一次料层厚度，重复进行一次风量与风室静压关系的测定，风室压力减去布风板上部风压的值，再减去布风板阻力，即为该料层厚度在该风量下的阻力值。

料层阻力=风室压力—布风板阻力—布风板上部压力

根据以上公式，将每次试验的数据均记录下来，绘制成相应的上下行关系曲线图。

2.4临界风量的确定

在进行料层阻力试验时，在工频状况下随着一次风机进口挡板开度的逐渐加大，流化风压力及风量呈时有时无变化，这时可以看到布风板上的局部区域的床料无规则的鼓泡，这是因为风量小，动力不足，空气形成不了有效的通道。随着风量逐渐加大，被吹起的床料越来越多，当达到某一风量时，床料刚好全部沸腾起来此时的一次风量就是临界风量。为验证是否确实达到临界风量，在维持炉膛出口负压为-20Pa的情况下，打开炉门，用一根轻质的杆插入沸腾的料层中前后左右移动。移动中，感受各个方向阻力，如果各方向阻力较小，大小基本一致，说明料层已经完全流化，此时的风量即为临界流化风量，也可以通过风室风压和风量的变化加以观察，当风压和风量从时有时无状态刚好转为稳定状态时，此时的风量即为临界风量。根据对料层400mm、600mm、800mm的临界风量试验。400mm料层对应的临界风量为17000m3/h，600mm料层对应的临界风量为19800m3/h，800mm料层对应的临界风量22450m3/h。点火阶段及热态运行中的风量必须大于对应的临界风量。这里需要注意的是，由于给煤机的密封风、输煤风、播煤风和垃圾链板机的密封风、播垃圾风均是由一次风机提供，而流化风量的测点位置在其上述各风管分支管之前，在做试验之前，应将上述密封风、送煤风、播煤风、播垃圾风完全开启。若未开启或者部分未全开作试验，测出的临界风量是不准确的。当上述阀门全开后，此时的流化风量将会小于临界流化风量，很可能引起料层达不到完全流化状态。

临界风量确定曲线如下图所示：

图中斜线与水平直线的交点即为临界流化风量。

2.5料层均匀性试验

当进行料层阻力试验时，流化风量大于临界流化风量的情况下，此时投入返料风机，投入MFT大联锁，停止返料风机，此时一次风机、引风机均停止，观察料层表面是否平整。若平整，说明各处料层流化效果好，达到完全流化状态。若不平整，则应找出不平整的原因和消除。

2.6油压油量试验

准备一容积≥50公斤的油桶，选取一定直径的雾化片，开启油泵，在不同油压下，称量出不同进油油压时的喷油量。将不同直径和油压的油量绘制成相应的曲线。如下图：

点火过程中，根据上述曲线确定最佳的点火油用量。

3床下点火

昆明东郊垃圾锅炉采用床下点火方式，点火油采用#0轻柴油。床下点火具有点火快、省力、省油等特点，使用较为广泛。床下点火必须根据冷态试验参数进行确定，最关键的一环是必须确定料层厚度，料层太厚，虽然着火初期比较稳定，但所需的流化风量较大，升温时间长，还容易出现加热不均的现象，甚至造成局部区域低温结焦。料层太薄，着火时间短，省油，但布风不均匀，底料局部可能被击穿，造成结焦，着火初期易受断煤或堵灰的影响，发生结焦或灭火事故。

根据对400mm、600mm、800mm三个不同料层的阻力特性试验，考虑到煮炉阶段采用燃油方式，床温在某一阶段需维持较长时间，床温的调整靠油量大小调整，选择600mm的料层为宜。若采用800mm料层厚度的床料，一次风量较大，油量较大，由烟气带走的热量损失较多，因此选择600mm料层厚度为最佳。床料的粒径一般在0~13mm之间，床料粒径太细，容易被流化风带走，会使床料层厚度越来越薄，床温难以控制。床料太粗，需要的流化风量较大，点火升温时间长，而且可能很困难。床料的热值选择，一般来讲，床料中的细颗粒一般在料层的上部，起着引火源的作用，粗颗粒在料层的下部，其颗粒燃烧后储存热量。床料的热值一般应维持在2093—4186KJ/Kg，热值太高，点火时升温太快，难以控制，还容易造成超温结焦。热值过低，升温困难，易发生挥发份析出燃烬，床温有可能仍然达不到着火温度。

点火阶段分为床料预热、着火和过渡阶段。首先将引风机、一次风机静叶开度调整到小于5%，启动引风机、一次风机，同时调整引风机、一次风机静叶开度，将风量调整到试验确定的臨界流化风量对应的开度，保持炉膛出口处负压为-20Pa,当一次风机运行3~5分钟之后，启动一台返料风机。以上准备作好后，下一步工作就是点火。启动一台点火油泵，通过调整回油调节阀，将油枪油压调整到1.8MPa,启动点火油系统。点火前将点火器环形风门开度调整为10%，点火器油枪后部的助推风手动门全开，启动点火程控点火，点火后将点火器环形助推风门开度加大到100%开度。否则，若风量不够，油燃烧产生的热量将大量积存在点火器至风室内，严重时烧坏风室测温元件、布风板风帽等。风量加大后，风将油燃烧产生的热量送至风室，穿过风帽加热料层。同时助推风量大，火焰射流作用强，将油燃烧产生的热量迅速带走，同时空气量大，氧量高有利于油的稳定燃烧。点火过程中注意观察床温的变化，一般床温维持在800~900℃之间。若床料温升太快，通过加大流化风量和降低点火油压来达到目的。一般应保证床料缓慢升温，升温速率≤100℃。当床温达到500℃时，此时通过二台给煤机，交替间断向炉内少量给煤。给煤后注意观察床温的变化和炉膛出口烟气中氧量的变化，一般情况下，刚开始投煤时，由于煤温度较低和带水分，水分在吸热过程中蒸发吸收热量，床温将会暂时降低。等待约10分钟，床温会逐渐升高，炉膛出口烟气中氧量会逐渐减少。这是因为投入炉中的煤开始燃烧，产生热量，同时消耗掉流化风中氧量的缘故。随着床温的逐渐升高，给煤机给煤量逐渐加大，给煤机的给煤方式逐渐由间断给煤变成连续运行，当床温达到700℃时，此时停止油枪，调整煤量和风量配比，维持煤正常燃烧。特别需要说明，当床温达到500℃，给煤机间断给煤时，一定要做到少量给煤，给煤后观察床温和炉膛出口烟气氧量。如果投煤太多，一旦煤着火燃烧，床温将快速升高，难以控制。另一方面，当煤着火后，应逐渐加大流化风量，满足煤燃烧需要的风量，同时防止局部高温结焦。当锅炉负荷达到30~40％时，启动二次风机提供二次风助燃，达到稳定燃烧状态。至此，点火过程结束。一般来讲，一次点火成功与否在于床层的厚度、床料的筛分特性、床料性质及配比，操作中的风量控制也是关键。每一种不同形式的循环流化床，其点火方式是有差别的，这需要运行管理人员在实践中不断摸索和总结，以便确定最佳的点火方案。

当油枪退出，通过煤燃烧床温稳定后，此时可开始向炉内投垃圾。初期阶段，垃圾的投运量应做到少量多次，同时增加一次风量和二次风量，观察床温的变化。投垃圾阶段应注意，由于垃圾吸热快，易燃烧的特点，在垃圾投至炉内后，床温会有一定的快速降低，降低幅度由投入的垃圾品质、垃圾量多少决定。正常情况下，在22.9t/h垃圾投入炉内的情况下，床温降低的幅度约6~15℃,但垃圾着火后温升速度较快。

为保证锅炉均匀受热避免过大的热应力，冷态启动时间宜控制在6~8小时之间。锅炉冷态升温曲线图如下：

4燃烧调整

4.1床温的调整控制

本循环流化床锅炉正常运行时的炉膛温度一般控制在800~900℃，目的是有效地控制NOx的产生。实际操作运行中，很可能引起结焦事故。一旦结焦，严重影响锅炉设备的安全经济运行，且易损坏布风板风帽、炉墙及水冷壁等。

结焦分为低温结焦和高温结焦两种方式。低温结焦一般发生在点火升温阶段，如果床料较薄且不均匀，煤播撒不当，易在局部形成高温，此时因流化风量不足，热量传递不及时，在局部形成焦块。高温结焦也通常发生在点火升温阶段。升温时煤发生爆燃，床温迅速上升，当达到灰熔点以上温度时，使炉膛结成一个整体的焦块。

根据已有同类炉型运行经验，影响结焦的主要因素有以下几点：

炉膛床温超高，超过了燃料煤灰熔点温度；

料层太厚不均匀，流化风量过大或者过小；

点火底料厚度较厚，热值较低、粒度较大，灰熔点低；

仪表准确性较低，造成流化风量过大或者过小，料层厚度显示不正确。

在点火升温阶段，通过两种方法调整床温温升速度，从而防止结焦。第一种方法调整流化风量，若床温上升速度较快，此时可以加大流化风量，由风将热量带走。这样调整是不经济的，因为热量有一部分被风带走，热量损失较多。风量加大返料灰量加大，同时逃溢的灰量也较多，有可能造成床料越来越薄。另一种方法在保证油枪稳燃的情况下，降低油压，从而减小火焰强度。在投入燃料的初期阶段，要做到少量多次，多观察参数变化。燃料投入后，由于燃料需吸热，床温会因燃料的投入降低，但当燃料着火燃烧后，产生大量的热量，床温将会快速上升。燃料投入越多，发生爆燃的可能性越高，床温温升越快。根据运行经验，如果燃料爆燃，根据爆燃的程度不同，采取的措施也不同。若投入燃料不多的情况下的爆燃，估计不会超温的情况下，可以不调整。估计超温但幅度不会太大的情况下可以采取加大风量的方式，让风把热量带走。但若投入燃料太多情况下的爆燃，千万不能盲目加大风量，此时加大风量的后果反而是加速燃料的燃烧，床温会升得更高。此时的调整方法是适当减少料层厚度和增加返料灰量或者二者结合调整。实际运行中采用哪种调整方法，需要运行人员在实践中摸索。昆明东郊垃圾焚烧电厂锅炉的调整相对容易一些，煤和垃圾按照一定的比例掺烧，风量配比5:5。煤主要用来稳定床温，垃圾用来提升负荷。在床温较高时，通过减少垃圾量降低床温，若床温继续升高，采用减煤减风的方式甚至采取短时人为断煤的方式降低床温。

返料灰量及其温度与燃烧调整也有关系。返料灰温度可以起到调节料层温度的作用。对于采用高温分离器的循环流化床锅炉，一般控制返料温度高于料层温度20~30℃，可以保证锅炉稳定燃烧，同时起到调整燃烧的作用。返料温度通过调整给煤量、垃圾量和返料风量来调节。若返料温度高，可适当减少给煤量、垃圾量并加大返料风量来调整。

总之，控制床层温度的稳定，是防止结焦的关键所在。而影响床温的因素主要是煤和垃圾发热量、风量和返料灰量。煤和垃圾的品质变化也会引起床温的变化，煤的粒径大小会影响返料灰量的变化。在负荷不改变时，风量加大，床温也会发生变化，一般情况下会降低。锅炉床温的控制主要是通过调整燃料量和风量来实现，基本不采用调整返料灰量的方法。变负荷情况下，严格控制床温在规定范围之内，按照加负荷时先加风后加燃料，减负荷时，先减燃料再减风的调整方法，燃烧调整应做到“少量多次”，避免床温大起大落变化。

4.2一二次风量的调整

一次风的主要作用是保持床料良好的流化状态，同时提供燃料所需的氧气。二次风的作用主要是增大烟气的扰动，减小热偏差，降低床温，提高炉膛出口处烟气温度，同时提供燃烧所需的氧气。一次风、二次风的调整原则如下：

风温

风温越高，越容易使燃料在燃点较低的挥发份尽快燃烧，对锅炉的燃烧越有利。

风量

风量越大，带走的热量越多，排烟损失越大。同时也使风速过快磨损增加。但风量也不能小到不能流化的状态。流化不好就容易出现结焦现象。太小，燃料不能很好燃烧，机械不完全燃烧损失增加，排烟速度减小，受热面容易积灰。各炉型及阻力不一样，没有一个统一的数字可以借鉴，只有针对不同的鍋炉，不断摸索，找到最佳的风量值。本锅炉在额定负荷下一次风量达到39501m3/h，二次风量达到28000m3/h，这是根据燃料的不同情况进行调整的。

配比

二次风对锅炉负荷的调节有较大的影响，对于垃圾焚烧炉，二次风与一次风比例为5:5，但这不是固定不变的，需要根据不同情况进行调整。在煤和垃圾较湿的情况下，可适当增加一次、二次风量比，使燃料尽快燃烧。对于煤粉较多的煤，二次风量应适当减小，避免炉膛出口处烟温过高。对于昆明焚烧垃圾的锅炉来说，由于主要燃料为垃圾，较轻，易燃烧，因此，二次风量不宜过大。颗粒度较大的煤，既要增加一次风量，保证其流化状态，又要增加二次风量，降低床温，提高炉膛出口处的烟气温度。总之，对不同的燃料，通过对一二次风的不同调整，能找到一个最佳的风量配比参数，既保证床料流化，降低床温，又保证炉膛出口处的烟气温度，提高锅炉负荷。

5结束语

通过对昆明东郊垃圾焚烧炉的调整试运可以得出：冷态试验是点火和热态运行重要的参考依据；流化风量必须大于临界流化风量；控制给煤量和风量是控制床温的关键；垃圾主要提升负荷。在调整燃料比例时，必须调整一、二次风配比达到锅炉经济稳定运行状态。

参考文献

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