大型循环流化床锅炉低风量冷态启动实践研究

王福才，李瑞光 ，刘　爽

(1.辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司，辽宁 调兵山 112700；2.北方联合电力有限责任公司包头第二热电厂，内蒙古 包头 014030；3.辽宁铁岭市科技局，辽宁 铁岭 112000)



大型循环流化床锅炉低风量冷态启动实践研究

王福才1，李瑞光2，刘爽3

(1.辽宁调兵山煤矸石发电有限责任公司，辽宁 调兵山 112700；2.北方联合电力有限责任公司包头第二热电厂，内蒙古 包头 014030；3.辽宁铁岭市科技局，辽宁 铁岭 112000)

摘要：针对大型循环流化床锅炉冷态启动过程中，采用传统的高于临界流化风量启动技术产生能耗高、安全隐患多等问题，对影响锅炉启动的一次流化风量调整进行了分析研究。结合调兵山煤矸石发电有限责任公司长周期的启动实践，阐述了低风量温差扰动床料启动的详细过程、技术优势，并分析了经济效应。结果表明，低风量冷态启动技术对使用劣质煤的循环流化床锅炉大型化发展具有一定的指导意义。

关键词：300 MW机组；循环流化床锅炉；冷态启动；低风量温差扰动床料启动

循环流化床锅炉冷态启动是用布置在主床下部风道内的油枪喷油燃烧，把一次风加热成高温烟气，高温烟气经过布风板风帽均匀地加热主床上的床料，当床料温度逐渐升高直至投煤所需的最低温度以上后，再向锅炉内投煤使循环流化床锅炉正常燃烧的过程。在实际启动运行操作过程中，通常采用传统的高于临界流化风量进行加热床料。这种启动方式存在几点问题：

1)由于全过程采用不低于临界流化风量的一次风，来保持床料在流化态中进行加热升温，所需风量较大，所以锅炉机组冷态启动时间长、电耗高、燃油耗用量较大。

2)床料在加热升温的过程中，细床料会随着烟气排出炉膛而流失，进而破坏床料粒径的合理分布，造成投煤困难，严重时需要停炉重新补加床料。

3)大风量点火时，床料缺失、流化不均会引起沟流，容易引起炉膛灭火或结焦，使得从点火操作到并汽冲转往往要经历数次，既影响了锅炉启动进度，又浪费了大量的人力、物力。

为了克服上述不足，调兵山煤矸石发电有限责任公司根据大型循环流化床锅炉热工测点布置合理、测量准确可靠、固有床料加热等特点，对锅炉启动技术进行了有效实践，探索出了一种确保锅炉启动安全，有效缩短冷态启动时间、减少冷态启动能耗的低风量温差扰动床料冷态启动技术。

1设备概述

调兵山2×300 MW循环流化床锅炉是SG—1065/17.5—M804型亚临界中间再热、单锅筒自然循环锅炉。炉膛由裤衩形双水冷布风板结构、4台外置式换热器、6台冷渣器、尾部对流烟道、四分仓回转式空预器、4个直径8 m且对称布置的高温绝热旋风分离器及与之匹配的自平衡“U”形回料器等组成[1]。整套系统还配有2台引风机、2台二次风机、2台一次风机、4台高压流化风机、2×2只布置在两侧床下风道燃烧器内的点火油枪。该系统燃用0#轻柴油点火。炉膛每侧支腿分别按不同标高装有9个密相区(前、中、后3层)床温测点，共计18个床温测点；炉膛差压、底部床压、密相区差压、稀相区差压测点共有14个。

2低风量温差扰动床料启动原理

低风量温差扰动床料启动，是根据床料任意两点温度差值来适当增加微量的一次流化风量，对床料进行均匀加热，让床料在接近固定床状态中升温的一种锅炉启动方法。流化风量、床温差与床料加热温度关系如图1所示。

图1　流化风量、床温差与床料加热温度关系曲线

一次流化风量调整是锅炉冷态启动成功的关键因素。在锅炉允许温升范围内应尽量加大油枪出力，同时最大限度降低一次风量，缩短点火时间。低风量温差扰动床料启动的基本原理和步骤如下：

1)采用床料微鼓泡状态进行点火。由于启炉前主床上的最佳床料量相对正常启炉来说偏粗偏少，它取自运行炉排出的底渣，可燃物含量低于1%，属于惰性物质，所以锅炉投煤前可以保持远低于临界流化风量的、刚好使一次风穿透床料层达到床料微鼓泡状态所对应的一次风量。

2)随着床料温度升高，常温下的一次流化风受热膨胀，体积呈数倍增加[2]，此时可以适当降低一次流化风量。

3)当锅炉投少量煤脉动引燃时，保持一次风量为微流化风量，略高于临界流化风量。

4)在各阶段低风量运行过程中，密切监视床温、床压的变化，如果主床床温温差较大，则适当加大流化风量，避免流化死区的存在。

5)加强流化后再将风量降低，控制18个床温测点中的任意两点的温差在30 ℃以内，以确保燃油所产生的热量对床料均匀加热。

实践证明，投煤前采用低流化风量加热床料结焦的可能性为零。因为一次流化风速较低，热风穿过床层的时间延长，参与床料换热的热烟气相对变多，这样就可以用相同的时间、少量的燃油将床料加热到投煤温度，节省大量燃油。与此同时，由于保持低风量启动，烟气携带床料能力小，细颗粒床料随着烟气排出炉膛的量就会减少，烟气带走的热量小，床料损失少，能够保证锅炉顺利安全启动。

3调兵山煤矸石发电有限责任公司冷态启动案例

3.1低风量锅炉冷态启动步骤

1)按要求向炉膛主床装填适量惰性床料[3]。锅炉启动前，向炉膛主床添加床料，床料可以是前次锅炉运行中排放出的灰渣。床料的质量不得低于200 t，床料高度超过布风板高度1 m，床料中可燃物含量不超过5%，床料粒径范围为1～10 mm。

2)对主床上的床料作料平试验。①依次启动引风机、高压流化风机、二次风机、一次风机，调整引风机出力保持炉膛上部为负压。②调整二次风机出力在最低水平。③调整高压流化风机出力保持回料腿物料流化。④调整一次风机出力，将两侧主床一次风量逐渐加至2×100 kNm3/h，保证两侧主床内杂乱堆积的床料充分流化10 min。⑤手动BT，让上述风机跳闸。⑥打开锅炉人孔，进入炉膛检查床料,确保床料平整，否则查找原因[4]。

3)对主床上的床料作流化试验。再次启动引风机、高压流化风机、二次风机、一次风机，逐渐增加一次风机出力，进行床料流化试验，得到微鼓泡风量2×30 kNm3/h和临界流化风量2×60 kNm3/h。

4)保持大于或等于临界流化风量，一次流化风量满足点火允许条件，点燃油枪，开始加热床料。

5)调整一次风机出力。将一次流化风量由大于或等于临界流化风量2×60 kNm3/h逐渐减少至微鼓泡风量2×30 kNm3/h，同时减少油枪出力，按照100 ℃/h的温升速率加热床料。

6)当床料的温度加热至38 ℃投煤温度后，增加一次风机出力，保持一次流化风量大于或等于2×60 kNm3/h的临界流化风量。

7)开始启动给煤线向炉膛内投煤，停止油枪，完成锅炉燃烧侧冷态启动。

3.2注意事项

在上述步骤5)中，床料在微鼓泡风量下加热时，如果床料因为密度和高度不均匀而造成床温分布不均匀时，应当调整一次风机出力，使床料在一次风量大于或等于临界流化风量时升温，直至床温分布均匀，再返回执行步骤5)。

上述炉膛密相区分布有2×9个测温点，床料在微鼓泡风量下加热升温时，上述测温点的温度应当一致，如果其中任意两个测温点的温度差超过30 ℃，则将该侧一次流化风量提升到临界流化风量，对床料进行流化扰动，直到这两个测温点的温度差降回到30 ℃以内，再将一次流化风量逐渐降低至鼓泡风量继续升温。

3.3经济效益

在调试期间，机组每次启动耗用柴油量为50 t以上。改为低风量启动后，耗用柴油量仅为12 t。实践证明，由于冷态启动时间缩短，每次启动时，可节约柴油、除盐水、外购电量3项费用，共计32万元。如果每年单台机组按4次启动计算，则全年2台机组可以节约费用为258万元。

4结论

1)低风量温差扰动床料启动是一种能确保锅炉安全、缩短冷态启动时间、减少冷态启动能耗的循环流化床锅炉冷态启动方法。这种方法具有风量较小、电耗较低、时间较短、燃油耗用量较小等优点。床料在微鼓泡风量下进行加热升温的过程中，细床料不会随着烟气排出锅炉而流失，能保持床料粒径的分布合理。

2)调兵山煤矸石发电有限责任公司在锅炉启动床料加热过程中，根据多点床温测点差值采用间断临界流化风量扰动床料，实现了低风量冷态启动。这种启动方法在300 MW循环流化床锅炉上的应用获得了多次成功。

低风量启动是用微鼓泡风量的一次风使床料在接近固定床状态中进行加热升温，该方法具有风量较小、冷态启动的电耗较低、时间较短、燃油耗用量较小等优点，解决了大型循环流化床锅炉冷态启动耗油量大、投煤困难、结焦、爆燃等技术难题[5]，节省了大量人力财力，保证了锅炉冷态启动安全正常进行，具有较高的推广价值。

参考文献

[1]刘宝华，司红代，王福才，等.300MW CFB锅炉冷态启动节油优化实践[J].沈阳工程学院学报，2013，9(4)：296-299.

[2]张思海，丁瑞峰，杨振森.300MW CFB锅炉滚筒冷渣器流渣原因及应对措施[J].沈阳工程学院学报，2014,10(1)：11-15.

[3]程荣新，司红代，王福才.DEH控制系统在现场应用中的改进[J].沈阳工程学院学报，2015,11(2)：167-170.

[4]杨建华，屈卫东，李建刚.循环流化床锅炉冷态临界流化风量与运行风量[J].锅炉制造，2000，5(4)：33-35.

[5]高洪培，王鹏利，张敏，等.大型循环流化床锅炉临界流化风量控制与燃烧优化调整[J].热力发电，2005，34(4)：101-105.

(责任编辑吴兴伟校对张凯)

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

中图分类号：TK229.6

文献标识码：A

文章编号：1673-1603(2016)02-0122-04

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

作者简介：王福才(1971-)，男，山东海阳人，高级工程师。

收稿日期：2015-03-17