循环流化床锅炉启动优化浅谈

文 黄小琦 曹伍权 广东粤电博贺煤电有限公司

循环流化床锅炉燃烧稳定，对煤种的适应性较好，但是，因其燃烧原理及结构特性，循环流化床锅炉冷态启动燃油量多。某火力发电厂循环流化床锅炉投产初期，冷态启动耗燃油达28t左右，通过对冷态启动优化操作的研究和试验，总结出节约燃油的操作方法，降低了循环流化床锅炉冷态启动燃油量，目前该厂两台循环流化床锅炉冷态启动耗燃油降至5t左右。

1 主要参数

某火力发电厂二期工程采用哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计制造的HG-440/13.7-L.WM9型循环流化床锅炉。该锅炉采用超高压参数中间再热机组设计，与135MW等级汽轮发电机相匹配，可配合汽轮机定滑压启动和运行，采用单锅筒、自然循环，循环物料的分离采用高温绝热分离器。

锅炉主要由炉膛、高温绝热分离器、自平衡“U”形回料阀和尾部对流烟道组成，采用床上床下联合点火的启动方式。启动燃烧器共10只，其中4支床下油枪，每支设计出力为0.9t/h（实际为0.9t/h）；6支床上油枪，每支设计出力为1.7t/h（实际为1.0t/h）,油枪均为机械雾化、内回油方式油枪，燃用0号轻柴油，油枪进油压力为3.5MPa。由锥形阀控制排渣，高温炉渣进入滚筒冷渣机冷却后（渣温＜150℃），在冷渣机出口处落入二级刮板输渣机，再输送到斗式提升机，将炉渣送至底渣仓。

2 机组冷态启动优化

大型循环流化床锅炉机组冷态启动过程是一个复杂、不稳定的传热、流动过程。由于冷态启动前锅炉、汽轮机各部件压力、温度接近环境压力、温度，锅炉升温升压、汽轮机暖缸、暖机需要一定的时间，检修后的机组冷态启动过程中，发电机或汽轮机需要做多项试验，锅炉只能维持在低参数状态下运行，需要消耗大量燃油。因此，合理安排机组冷态启动步骤，尽量缩短启动时间，可以节约大量燃油。

2.1 提高给水温度

机组采用锅炉、汽轮机、发电机滑压（同时）启动方式，可缩短整机启动时间，有效地降低启动油耗。锅炉汽包上水时，在保证汽包壁温差不超40℃前提下，尽可能的提高除氧器给水温度，特别是锅炉起压后，保证省煤器出口给水温度高于汽包壁温20～30℃，除氧器水温要115℃以上，缩短锅炉汽包起压时间，有利于节油。

2.2 启动床料的选择和添加

启动床料一般采用停炉后滞留在炉内的旧床料或重新加入经过筛选后的新床料。通过每次锅炉启动前对床料的检查，发现停炉后滞留在炉内的旧床料的粒度一般偏细，即细颗粒的比重较大，这主要是由于锅炉的运行原理造成的。在锅炉长时间的运行当中，物料颗粒经过炉内的多次循环，不断进行摩擦碰撞，细颗粒的比重会逐渐增加。这些细颗粒是参与炉内循环和热量传递的主体，它们在正常情况下都悬浮于炉膛密相区的上部和稀相区，当锅炉停运后这些细颗粒才会全部沉积到流化床内。而新床料一般采用筛选后合格的炉渣，因此新床料的粒度一般偏粗。

因此，在循环流化床锅炉启动的初始阶段，选用粒度偏粗的床料的好处：一方面，在保证炉膛床温稳定升高的条件下，可以减少启动耗油量；另一方面，可以保证充足的流化风量，控制点火风道壁温，保证耐火材料温度在规定范围内。

当床料粒度偏粗时，随着流化风量的增加，只有占床料比重较少的细颗粒离开床层，进入炉膛上部稀相区，而大部分粗颗粒仍然在床层内流化，因而床层压力和床层差压始终十分接近。因为密相区的物料比重增大，加之粗颗粒的蓄热能力大于细颗粒的蓄热能力，使得密相区所占的热量份额偏大，床温容易提升。到启动后期，排出粗颗粒后（如床压偏低时加床料），粗细颗粒比重正常，从密相区带走的热量就多，稀相区颗粒对流换热量上升，水冷壁换热增强，就会导致锅炉负荷上升。因此当投运冷渣器时，大量粗颗粒床料排出炉膛，所以一般情况下，启动床料选择合格的新床料。

经过两台循环流化床锅炉多次启动试验，一般在锅炉点火后即开始添加床料，添加床料期间要保证加床料系统的连续稳定运行，启动床料大概用40t左右，床料加至平均床压3.8～4.0kPa。锅炉点火至投煤点约需3.5h，这期间如添加床料过多，需增加临界流化风量，提升床温的热量必然会相应的增加，进而增加燃油量；如添加床料过少，而较细的床料会被流化风带走损失，床压会下降，到达投煤温度时如床压太低（床料太少）会影响燃煤和床料混合加热稳定性，影响煤的着火燃烧，并且容易引起锅炉结焦，床料太少也影响炉膛密相区水冷壁的换热能力，影响锅炉升温升压，也会导致燃油量的增加。

2.3 保证床下启动器出力

4支床下启动燃烧器布置在水冷风室的下部，其中心线标高为1628mm，每个床下启动燃烧器用一个耐高温的非金属补偿器与水冷风室相连接。每个床下启动燃烧器主要由风室接口、非金属补偿器、热烟气发生器、一次风入口和油点火装置组成。床下启动燃烧器的配风分为二股风：第一股为燃烧风亦称点火风，点火风口和稳燃器进入风道，用来满足油燃烧需要；第二投风为混合风，经预燃室的内外筒之间进入风道内，补充油燃烧不足的风量，并将油燃烧产生的高温烟所降到启动所需温度，同时这股风对燃烧筒壁起到冷却作用，这两股风均为一次风机出口的冷风，点火风量与混合风量随油枪负荷的调整可参照表1。

床下油枪运行时，须调整为金黄色火焰，火焰尾部无黑烟，控制油燃烧产生的烟气温度达750～960℃，在保证燃油压力3.5MPa前提下，利用调整每支油枪或总回油控制油枪出力，调整烟气温度。启动器燃烧不良、油燃烧产生的烟气温度太低时，将影响启动过程中床料的换热，增加燃油量。一般情况下，4支床下启动前运行即可将床温提升至投煤温度，尽可能不投入床上油枪运行，减少燃油量。

表1 床下油枪负荷与配风变化参考表

表2 某厂4号流化床锅炉机组采用不同煤种冷态启动对比表

2.4 选择挥发分高的煤种及合适的煤粒度

每次计划性停运机组时，将某一原煤仓（每台炉有两个原煤仓）烧空，在机组启动前，往该原煤仓上挥发分较高的煤用于启动时用煤。挥发分高的煤种，在较低的温度下，挥发分就可以析出并着火，一方面使得煤粉颗粒表面积增大，另一方面挥发分燃烧放出热量，从而更快地提高了煤粉颗粒的温度，使煤粉尽快着火。选择挥发分高的煤种，可以有效地降低投煤床温，缩短床料加热及燃油时间，对节省燃油起到极大的作用。

因为在一定的煤粉浓度下，煤粉越细，进行燃烧反应的表面积就越大，而煤粉本身的热阻减小，因此可以加快化学反应速度，更快地达到着火，所以要采用合适的燃煤粒度。

通过表2中数据对比，无烟煤启动时床温达631℃投煤，烟煤启动时床温达365℃即可投煤，烟煤挥发分为37.11%，无烟煤挥发分为10.2%，烟煤挥发分较高、着火点明显较低，缩短了投煤时间，缩短启动油枪运行时间，节油效果明显。

2.5 控制好一、二次风量

一次风量能确保床料能够完全流化，二次风量能提供燃烧所需氧量和防止床料返回二次风箱的前提下，尽量取较少风量。在投煤前后总风量控制较小，对锅炉主、再汽温的控制和减少减温水量非常有利，也减少了因风量过大影响密相区床料的换热效果，并降低风机出力。一般点火后一次风量控制在120000Nm3/h，投煤前增加10000Nm3/h风量（即130000Nm3/h），二次风量控制在60000Nm3/h运行，待机组并网后，在加负荷过程中，根据燃烧负荷情况，对一、二次风量进行调整。

3 结论

通过上述启动优化措施，循环流化床锅炉冷态启动时基本不需投运床上启动燃烧器，这既能节省大量燃油，又可避免投床上燃烧器时增加减温水量，因投入床上燃烧器时，床上燃烧器是直接加热风，只能局部对床料的加热，并且投入床上燃烧器后增加了二次风量（油枪风），为锅炉的安全、经济运行创造了有利条件，降低了循环流化床锅炉冷态启动成本，提升循环流化床机组在电力行业的竞争能力。