文 黃小琦 曹伍權(quán) 廣東粵電博賀煤電有限公司

循環(huán)流化床鍋爐燃燒穩(wěn)定，對(duì)煤種的適應(yīng)性較好，但是，因其燃燒原理及結(jié)構(gòu)特性，循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)燃油量多。某火力發(fā)電廠循環(huán)流化床鍋爐投產(chǎn)初期，冷態(tài)啟動(dòng)耗燃油達(dá)28t左右，通過對(duì)冷態(tài)啟動(dòng)優(yōu)化操作的研究和試驗(yàn)，總結(jié)出節(jié)約燃油的操作方法，降低了循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)燃油量，目前該廠兩臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)耗燃油降至5t左右。

1 主要參數(shù)

某火力發(fā)電廠二期工程采用哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)制造的HG-440/13.7-L.WM9型循環(huán)流化床鍋爐。該鍋爐采用超高壓參數(shù)中間再熱機(jī)組設(shè)計(jì)，與135MW等級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)相匹配，可配合汽輪機(jī)定滑壓?jiǎn)?dòng)和運(yùn)行，采用單鍋筒、自然循環(huán)，循環(huán)物料的分離采用高溫絕熱分離器。

鍋爐主要由爐膛、高溫絕熱分離器、自平衡“U”形回料閥和尾部對(duì)流煙道組成，采用床上床下聯(lián)合點(diǎn)火的啟動(dòng)方式。啟動(dòng)燃燒器共10只，其中4支床下油槍，每支設(shè)計(jì)出力為0.9t/h（實(shí)際為0.9t/h）；6支床上油槍，每支設(shè)計(jì)出力為1.7t/h（實(shí)際為1.0t/h）,油槍均為機(jī)械霧化、內(nèi)回油方式油槍，燃用0號(hào)輕柴油，油槍進(jìn)油壓力為3.5MPa。由錐形閥控制排渣，高溫爐渣進(jìn)入滾筒冷渣機(jī)冷卻后（渣溫＜150℃），在冷渣機(jī)出口處落入二級(jí)刮板輸渣機(jī)，再輸送到斗式提升機(jī)，將爐渣送至底渣倉。

2 機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)優(yōu)化

大型循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過程是一個(gè)復(fù)雜、不穩(wěn)定的傳熱、流動(dòng)過程。由于冷態(tài)啟動(dòng)前鍋爐、汽輪機(jī)各部件壓力、溫度接近環(huán)境壓力、溫度，鍋爐升溫升壓、汽輪機(jī)暖缸、暖機(jī)需要一定的時(shí)間，檢修后的機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過程中，發(fā)電機(jī)或汽輪機(jī)需要做多項(xiàng)試驗(yàn)，鍋爐只能維持在低參數(shù)狀態(tài)下運(yùn)行，需要消耗大量燃油。因此，合理安排機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)步驟，盡量縮短啟動(dòng)時(shí)間，可以節(jié)約大量燃油。

2.1 提高給水溫度

機(jī)組采用鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)滑壓（同時(shí)）啟動(dòng)方式，可縮短整機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，有效地降低啟動(dòng)油耗。鍋爐汽包上水時(shí)，在保證汽包壁溫差不超40℃前提下，盡可能的提高除氧器給水溫度，特別是鍋爐起壓后，保證省煤器出口給水溫度高于汽包壁溫20～30℃，除氧器水溫要115℃以上，縮短鍋爐汽包起壓時(shí)間，有利于節(jié)油。

2.2 啟動(dòng)床料的選擇和添加

啟動(dòng)床料一般采用停爐后滯留在爐內(nèi)的舊床料或重新加入經(jīng)過篩選后的新床料。通過每次鍋爐啟動(dòng)前對(duì)床料的檢查，發(fā)現(xiàn)停爐后滯留在爐內(nèi)的舊床料的粒度一般偏細(xì)，即細(xì)顆粒的比重較大，這主要是由于鍋爐的運(yùn)行原理造成的。在鍋爐長時(shí)間的運(yùn)行當(dāng)中，物料顆粒經(jīng)過爐內(nèi)的多次循環(huán)，不斷進(jìn)行摩擦碰撞，細(xì)顆粒的比重會(huì)逐漸增加。這些細(xì)顆粒是參與爐內(nèi)循環(huán)和熱量傳遞的主體，它們?cè)谡Ｇ闆r下都懸浮于爐膛密相區(qū)的上部和稀相區(qū)，當(dāng)鍋爐停運(yùn)后這些細(xì)顆粒才會(huì)全部沉積到流化床內(nèi)。而新床料一般采用篩選后合格的爐渣，因此新床料的粒度一般偏粗。

因此，在循環(huán)流化床鍋爐啟動(dòng)的初始階段，選用粒度偏粗的床料的好處：一方面，在保證爐膛床溫穩(wěn)定升高的條件下，可以減少啟動(dòng)耗油量；另一方面，可以保證充足的流化風(fēng)量，控制點(diǎn)火風(fēng)道壁溫，保證耐火材料溫度在規(guī)定范圍內(nèi)。

當(dāng)床料粒度偏粗時(shí)，隨著流化風(fēng)量的增加，只有占床料比重較少的細(xì)顆粒離開床層，進(jìn)入爐膛上部稀相區(qū)，而大部分粗顆粒仍然在床層內(nèi)流化，因而床層壓力和床層差壓始終十分接近。因?yàn)槊芟鄥^(qū)的物料比重增大，加之粗顆粒的蓄熱能力大于細(xì)顆粒的蓄熱能力，使得密相區(qū)所占的熱量份額偏大，床溫容易提升。到啟動(dòng)后期，排出粗顆粒后（如床壓偏低時(shí)加床料），粗細(xì)顆粒比重正常，從密相區(qū)帶走的熱量就多，稀相區(qū)顆粒對(duì)流換熱量上升，水冷壁換熱增強(qiáng)，就會(huì)導(dǎo)致鍋爐負(fù)荷上升。因此當(dāng)投運(yùn)冷渣器時(shí)，大量粗顆粒床料排出爐膛，所以一般情況下，啟動(dòng)床料選擇合格的新床料。

經(jīng)過兩臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐多次啟動(dòng)試驗(yàn)，一般在鍋爐點(diǎn)火后即開始添加床料，添加床料期間要保證加床料系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，啟動(dòng)床料大概用40t左右，床料加至平均床壓3.8～4.0kPa。鍋爐點(diǎn)火至投煤點(diǎn)約需3.5h，這期間如添加床料過多，需增加臨界流化風(fēng)量，提升床溫的熱量必然會(huì)相應(yīng)的增加，進(jìn)而增加燃油量；如添加床料過少，而較細(xì)的床料會(huì)被流化風(fēng)帶走損失，床壓會(huì)下降，到達(dá)投煤溫度時(shí)如床壓太低（床料太少）會(huì)影響燃煤和床料混合加熱穩(wěn)定性，影響煤的著火燃燒，并且容易引起鍋爐結(jié)焦，床料太少也影響爐膛密相區(qū)水冷壁的換熱能力，影響鍋爐升溫升壓，也會(huì)導(dǎo)致燃油量的增加。

2.3 保證床下啟動(dòng)器出力

4支床下啟動(dòng)燃燒器布置在水冷風(fēng)室的下部，其中心線標(biāo)高為1628mm，每個(gè)床下啟動(dòng)燃燒器用一個(gè)耐高溫的非金屬補(bǔ)償器與水冷風(fēng)室相連接。每個(gè)床下啟動(dòng)燃燒器主要由風(fēng)室接口、非金屬補(bǔ)償器、熱煙氣發(fā)生器、一次風(fēng)入口和油點(diǎn)火裝置組成。床下啟動(dòng)燃燒器的配風(fēng)分為二股風(fēng)：第一股為燃燒風(fēng)亦稱點(diǎn)火風(fēng)，點(diǎn)火風(fēng)口和穩(wěn)燃器進(jìn)入風(fēng)道，用來滿足油燃燒需要；第二投風(fēng)為混合風(fēng)，經(jīng)預(yù)燃室的內(nèi)外筒之間進(jìn)入風(fēng)道內(nèi)，補(bǔ)充油燃燒不足的風(fēng)量，并將油燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)熕档絾?dòng)所需溫度，同時(shí)這股風(fēng)對(duì)燃燒筒壁起到冷卻作用，這兩股風(fēng)均為一次風(fēng)機(jī)出口的冷風(fēng)，點(diǎn)火風(fēng)量與混合風(fēng)量隨油槍負(fù)荷的調(diào)整可參照表1。

床下油槍運(yùn)行時(shí)，須調(diào)整為金黃色火焰，火焰尾部無黑煙，控制油燃燒產(chǎn)生的煙氣溫度達(dá)750～960℃，在保證燃油壓力3.5MPa前提下，利用調(diào)整每支油槍或總回油控制油槍出力，調(diào)整煙氣溫度。啟動(dòng)器燃燒不良、油燃燒產(chǎn)生的煙氣溫度太低時(shí)，將影響啟動(dòng)過程中床料的換熱，增加燃油量。一般情況下，4支床下啟動(dòng)前運(yùn)行即可將床溫提升至投煤溫度，盡可能不投入床上油槍運(yùn)行，減少燃油量。

表1 床下油槍負(fù)荷與配風(fēng)變化參考表

表2 某廠4號(hào)流化床鍋爐機(jī)組采用不同煤種冷態(tài)啟動(dòng)對(duì)比表

2.4 選擇揮發(fā)分高的煤種及合適的煤粒度

每次計(jì)劃性停運(yùn)機(jī)組時(shí)，將某一原煤倉（每臺(tái)爐有兩個(gè)原煤倉）燒空，在機(jī)組啟動(dòng)前，往該原煤倉上揮發(fā)分較高的煤用于啟動(dòng)時(shí)用煤。揮發(fā)分高的煤種，在較低的溫度下，揮發(fā)分就可以析出并著火，一方面使得煤粉顆粒表面積增大，另一方面揮發(fā)分燃燒放出熱量，從而更快地提高了煤粉顆粒的溫度，使煤粉盡快著火。選擇揮發(fā)分高的煤種，可以有效地降低投煤床溫，縮短床料加熱及燃油時(shí)間，對(duì)節(jié)省燃油起到極大的作用。

因?yàn)樵谝欢ǖ拿悍蹪舛认?，煤粉越?xì)，進(jìn)行燃燒反應(yīng)的表面積就越大，而煤粉本身的熱阻減小，因此可以加快化學(xué)反應(yīng)速度，更快地達(dá)到著火，所以要采用合適的燃煤粒度。

通過表2中數(shù)據(jù)對(duì)比，無煙煤?jiǎn)?dòng)時(shí)床溫達(dá)631℃投煤，煙煤?jiǎn)?dòng)時(shí)床溫達(dá)365℃即可投煤，煙煤揮發(fā)分為37.11%，無煙煤揮發(fā)分為10.2%，煙煤揮發(fā)分較高、著火點(diǎn)明顯較低，縮短了投煤時(shí)間，縮短啟動(dòng)油槍運(yùn)行時(shí)間，節(jié)油效果明顯。

2.5 控制好一、二次風(fēng)量

一次風(fēng)量能確保床料能夠完全流化，二次風(fēng)量能提供燃燒所需氧量和防止床料返回二次風(fēng)箱的前提下，盡量取較少風(fēng)量。在投煤前后總風(fēng)量控制較小，對(duì)鍋爐主、再汽溫的控制和減少減溫水量非常有利，也減少了因風(fēng)量過大影響密相區(qū)床料的換熱效果，并降低風(fēng)機(jī)出力。一般點(diǎn)火后一次風(fēng)量控制在120000Nm3/h，投煤前增加10000Nm3/h風(fēng)量（即130000Nm3/h），二次風(fēng)量控制在60000Nm3/h運(yùn)行，待機(jī)組并網(wǎng)后，在加負(fù)荷過程中，根據(jù)燃燒負(fù)荷情況，對(duì)一、二次風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整。

3 結(jié)論

通過上述啟動(dòng)優(yōu)化措施，循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)基本不需投運(yùn)床上啟動(dòng)燃燒器，這既能節(jié)省大量燃油，又可避免投床上燃燒器時(shí)增加減溫水量，因投入床上燃燒器時(shí)，床上燃燒器是直接加熱風(fēng)，只能局部對(duì)床料的加熱，并且投入床上燃燒器后增加了二次風(fēng)量（油槍風(fēng)），為鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行創(chuàng)造了有利條件，降低了循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)成本，提升循環(huán)流化床機(jī)組在電力行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。