410 t/h循环流化床锅炉操作优化

王东波

【摘 要】文章以某石化自备电厂410 t/h循环流化床锅炉为例，研究并分析了循环流化床锅炉启停与运行时的操作策略，针对性地提出了具体的优化操作措施，通过实施优化后的操作措施取得了良好的效果，为机组的安全长周期运行打下基础。

【关键词】CFB锅炉；运行调整；启停；优化

【中图分类号】TK229.66 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）08-0034-03

0 引言

某石化自备电厂的2台410 t/h循环流化床锅炉（CFB锅炉）于2009年12月相继投产并为下游1 350万t/a炼油装置提供动力保障，该项目自运行以来一直存在一些问题，但通过不断地优化操作和研究锅炉发生故障的原因，并针对性地提出解决措施，使该项目CFB鍋炉长周期安全稳定经济运行近400 d，达到国内同类装置先进水平。

1 CFB锅炉概况

410 t/h CFB锅炉的过热器出口压力为9.81 MPa，过热器出口温度为540 ℃。设计煤种为低位发热量为32.28 MJ/kg的无烟煤。有2个紧凑的水冷式旋风分离器，其中炉膛、水冷式旋风分离器、“J”形返料器组成物料热循环回路。炉膛内布置膜式水冷壁，其中上部布置8片蒸汽冷却屏，炉膛底部是水冷式布风板与“Τ”形定向风帽，左、右布置冷渣器各1台，竖井烟道布置了低温过热器、再热器、省煤器与空气预热器等。炉膛下部前墙布置4个给煤口、2个再循环飞灰添加口，下部前墙及后墙各布置2个石灰石口。炉膛布风板下方为水冷风室，热一次风可通过点火风道进入水冷风室，环形二次风布置于炉膛前后墙。采用床下热烟气点火形式，在炉膛水冷风室下方布置2支点火油枪，点火以后产生的热烟气被送入两侧的水冷风室。锅炉风系统由1台一次风机、1台二次风机、1台引风机高压返料风机组成。采用炉内石灰石脱硫，脱硫效率在Ca/S摩尔比可达95.6%。

2 锅炉启动

2.1 点火及启动

正常情况下，410 t/h CFB锅炉的启动是采用床下点火的方式。首先，由2支床下油枪开始启动点火，这时为满足炉膛炉墙升温要求，通过调节床下点火油枪出力并协调流化风量达到要求，按照FW推荐的CFB锅炉升温升压曲线，保持床温的平均升温速率为28～56 ℃/h，烟气温升的加热速率严禁超过112 ℃/h。在锅炉蒸汽流量小于10%时，应保持旋风分离器入口烟温低于482 ℃管子的最高设计金属温度。当开始提高锅炉汽包的压力时，汽包金属壁金属壁温的变化应限制在28～56 ℃/h，汽包压力限制在大约280 kPa/h的上升速率；随后逐渐加大每支油枪柴油量，床温升温速率控制为0.6～1 ℃/min，床温升至500～530 ℃，时间控制在1.5 h；当床温升至530 ℃后，可以向床内进行脉动进煤，必须确认床温至少升高8 ℃及烟气中过氧量开始降低，方可继续脉动进煤。投煤后要求升温速率控制在4 ℃/min，让床温逐渐从580 ℃上升至800 ℃，时间控制为3 h。在升负荷的过程中，应逐渐降油量，油枪慢慢退出运行。其次，通过调整进煤量来适应锅炉的蒸发量调节要求，这需要把床温控制在850 ℃左右。整个冷态启动时间大概需要8～10 h。具体的410 t/h CFB锅炉的升温升压控制曲线如图1所示。

2.2 操作要点

锅炉启动点火时，主要通过调整油量与流化风量的方式来控制床面温度，增加油量与流化风量将会明显提高锅炉的烟气温度，但升温速度受到耐火材料的应力限制，应将热烟气温度控制在不超过980 ℃，并防止因风室超温而导致点火油枪联锁跳停。当烟气温度达到950 ℃时，通过调节一次风量控制床层升温。例如，提高一次风量，会使床温的升温减慢。但一次风量过大，又会造成流化风与物料的换热明显减少，从而使竖井烟道内烟温上升，排烟温度上升。所以，需要保持适当的一次风量，刚好使流化床处于微流化或鼓泡床的工作状态，然后适当减小油量，更好地保持床层的升温速率，提高热烟气与床料之间的换热率，最后达到节省燃油、减少锅炉从点火到带负荷的时间的目的。

投油的整个过程中，应调整一、二次风流量的分配。在整个启动过程，不同阶段都会有不同的最佳用风量。由于一、二次风的用途复杂，所以其风量、风压的调整具有多样化的特点。首先，应保证热一次风量要求，这关系到床下点火风道的温度和床温。其次，投煤阶段合理控制播煤风量（热二次风量），使脉动投煤阶段煤粒均匀地播撒，更有利于保持床温均匀。

为避免冷渣器结焦，在床压允許的范围，即4.5～6.5 kPa，冷渣器不宜过早投入运行，若过早投入运行，未燃尽的煤进入冷渣器后容易发生二次燃烧，导致超温结焦。

锅炉设定的投煤床层温度为595 ℃，但因煤种不同与油枪问题，投煤的床温也会发生相应的变化，本项目投煤允许床温由原来的595 ℃变更为495 ℃。根据锅炉启动经验，如果采用烟煤作为点火燃料，由于烟煤挥发分高、容易着火，床温的变化与给煤量呈现出较好的对应关系，床温平稳、易控；如果采用石油焦作为点火燃料，相反由于石油焦挥发分低、着火点高，床温在500 ℃左右时仍难以点燃，当床温升至700 ℃，石油焦将迅速地燃烧放热，床温迅速上升容易引起爆燃，难以控制。

2.3 影响点火过程的其他因素

点火前应控制料层高度在400～500 mm，即床压差为4.5～5.5 kPa。如果床层过低，会使蓄热量小，就不能保证投煤稳定性，投煤后的燃烧难以有效控制；如果床层太高，又会使加热床料的热量增加，流化风量要求提高，结果导致升温阶段的时间大大变长。

床料粒度太粗与太细，也不利于点火启动。粒度应尽量控制在规定范围内，推荐值为>2.8 mm，28.06%；2.8～0.45 mm，50.66%；<0.45 mm，21.28%。这样，启动的流化风量较小，传热比较均匀。尽量减少大颗粒份额，可以增加煤的表面积，加快其挥发份逸出，提高燃料的着火特性；点火后期则相反，应提高大颗粒份额，可以增强床层颗粒浓度与蓄热能力，提高升温速率，缩短升温的时间。

3 锅炉正常运行

正常运行锅炉床温为820～880 ℃。运行中，在床内给的燃料不变的情况下，增加热一次流化风量，床温会下降，反之床温上升。如果保持一次风量不变的情况下，加大给煤量，床温会上升，反之会下降。在保证工况运行稳定的前提下，运行时负荷调节可通过调整给煤量来实现目的，同时适当地改变一次风量来维持床温。当然，改变运行工况，也需通过改变煤、风的比例来实现，以快速响应外界要求。出现床温偏差问题时，通过保证床内流化良好、均匀地给煤以减小偏差。

床压是通过调节冷渣器的出力和给煤量来保持稳定性的。锅炉正常运行时，床压一般保持为4～6 kPa。保持床压，除了可以满足锅炉正常的负荷需求外，也能对冷渣器的运行起到稳定作用，而且还能够达到锅炉运行效率高、经济性好的目的。流化床内的床压偏低，则易造成布风板金属温度过热，会影响床内流化，产生异常运行情况，进而演化为沟流、流化死区，进一步使床温不稳定和燃烧恶化；床压过高往往因流化风量增大，使床温控制困难、冷渣器负荷超载、水冷壁磨损加剧，降低了锅炉的安全性和经济性。在锅炉投产初期，多次发生冷渣器进渣管堵塞、分离室至1#冷却室的排渣通道“貓洞”堵塞、旋转排渣阀堵转、排渣阀连接销拉断等现象，通过改善入炉煤粒度、改进运行操作、改进给煤机运行方式、提高冷渣器一次风量等有效措施，能消除冷渣器堵塞的问题，而冷渣器稳定运行往往又是保持床压稳定的重要条件。

4 停炉操作

锅炉停炉过程操作包括从额定负荷逐渐减小到灭火停炉的整个操作过程。操作程序主要分两大阶段。第一阶段是负荷逐渐降低阶段，操作为先缓慢将负荷减至200 t/h左右，然后稳定一段时间，此过程的床温变化率要保持稳定，而且需要控制在-3～-5 ℃/min范围。在床温减低到760 ℃以后，可以进入第二阶段，这一过程床温波动较大，仅通过调整给煤量和流化风量难以满足要求，这时床温变化率加大，给煤不能充分燃烧，此时，需通过启动2支油枪来提高油量，从而控制床温的下降速度，防止床温下降过快。当床温降至650 ℃时，停止给煤机，但确保最低一次风量，当发现炉膛内的氧量上升19%以上时，确认炉内的燃料情况，直到燃尽。当床温进一步降到400 ℃时，锅炉开始停炉冷却，关闭所有风机运行，自然冷却到110 ℃以下，可進行通风冷却。

停炉过程中，汽包金属降温速率小于56 ℃/h，同时应该保证汽包上下壁温差小于56 ℃，炉膛出口的旋风分离器金属降速低于112 ℃/h。停炉降温的过程中，也应该同时确保炉墙正常的降温速度。停炉过程还要保证炉膛内燃料燃尽，防止炉内结焦。所以，在未使锅炉充分冷却、氧量尚未接近或到达空气中的比例之前，应继续保持锅炉的各风机运行。

锅炉在熄火停炉以后，如果炉膛内仍存在大量的热床料，这时会使锅炉汽包壁的上下金属温差不易控制，那么，操作上可以将汽包维持在高水位，目的是让汽包处于炉水的保护下，保持壁温在允许的温度差范围内。

5 结语

虽然410 t/h CFB锅炉的启动过程复杂，但是经过优化后可以将锅炉点火时间控制在8～10 h，柴油量控制在40 t以内，正常运行时锅炉最大稳定负荷为410 t/h，最低稳定负荷为200 t/h，使该项目410 t/h CFB锅炉长周期安全稳定经济运行近400 d。

参 考 文 献

[1]默会龙，王强，白晓玲.410 t/h循环流化床锅炉磨损分析及改造措施[J].热电技术，2014（3）：22-25.

[2]黄敦烈.410t/h循环流化床锅炉原煤仓堵煤问题改造探讨[J].机电工程技术，2007，36（12）：101-102.

[3]高建强，张伟，陈鸿伟.410 t/h循环流化床锅炉冷渣器流化风系统优化改造[J].锅炉技术，2010，41（4）：65-

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[责任编辑：钟声贤]