330MW循環(huán)流化床鍋爐低床壓的啟動和運(yùn)行

董志乾 郝如平 趙偉偉 賈小平

內(nèi)蒙古京海煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司

內(nèi)蒙古京海煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司（京海發(fā)電公司）兩臺1177t/h循環(huán)流化床鍋爐，是目前國內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)的最大循環(huán)流化床鍋爐，自2010年10月投入商業(yè)運(yùn)營以來，鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定，通過實(shí)踐和摸索，在低床壓啟動方面取得了一些經(jīng)驗。

1 系統(tǒng)簡介

鍋爐型號：DG1177/17.4-Ⅱ1，鍋爐型式：循環(huán)流化床、亞臨界參數(shù)、單爐膛、一次中間再熱自然循環(huán)汽包爐、緊身封閉、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)。

鍋爐主要由1個膜式水冷壁爐膛、3個汽冷式旋風(fēng)分離器、3個“U”回料閥、1個汽冷包墻包覆的尾部對流煙道（HRA）組成。爐膛內(nèi)前墻布置有12片屏式過熱器管屏、6片屏式再熱器管屏，后墻布置兩片水冷蒸發(fā)屏。單布風(fēng)板爐膛結(jié)構(gòu)，爐膛內(nèi)蒸發(fā)受熱面采用膜式水冷壁及水冷壁延伸墻結(jié)構(gòu)，采用水冷布風(fēng)板，小直徑鐘罩式風(fēng)帽。

點(diǎn)火方式：高能電點(diǎn)火器點(diǎn)火，床下4只床下點(diǎn)火油槍，采用壓縮空氣霧化，床上8只助燃油槍，采用簡單機(jī)械霧化，爐前油壓(正常)：3.2MPa(g)爐前油壓(最低)：2.5MPa(g)。

啟動床料：啟動床料可以用原有床料或沙子，如果選用沙子做啟動床料，要求控制砂子中的鈉、鉀含量，以免引起床料結(jié)焦，且要求沙子最大粒徑不超過0.6mm；如果選用原有床料（大渣篩分），要求最大粒徑不超過3mm。

2 低床壓啟動必要性

目前循環(huán)流化床鍋爐和大部分煤粉鍋爐啟動，大多需要燃油或燃?xì)鈦硗瓿牲c(diǎn)火、升溫升壓，再投煤斷油。隨著燃油（氣）價格不斷的上漲，使得發(fā)電企業(yè)鍋爐啟動用油成本越來越高，因而節(jié)約鍋爐啟動用油（氣）已成為發(fā)電企業(yè)越來重視的節(jié)約挖潛項目之一。循環(huán)流化床鍋爐通過采用低床壓啟動，縮短了機(jī)組啟動時間，在節(jié)約了鍋爐啟動用油的同時，還大大降低了機(jī)組啟動外購廠用電和所需除鹽水的消耗。

3 低床壓啟動過程

兩臺機(jī)組在調(diào)試期間，每次啟動床料厚度為850～1000mm，點(diǎn)火時一次風(fēng)量為23萬m3/h左右（臨界流化風(fēng)量17萬m3/h），差壓控制在7～9kPa。這樣導(dǎo)致點(diǎn)火時風(fēng)機(jī)風(fēng)量增加、壓頭增高，從投油到投煤大約需4～5h，不僅浪費(fèi)燃油（每次啟動燃油消耗47t左右），同時增加了外購廠用電（每次外購電量28萬kWh），對設(shè)備易造成風(fēng)道非金屬膨脹節(jié)爆破和鍋爐尾部受熱面再燃的危險。

（1）考慮到以上因素，168h試運(yùn)結(jié)束后，在機(jī)組啟動時，床料厚度由850～1000mm降低至 650～700mm，一次風(fēng)量由23萬m3/h左右減少為16.5～18萬m3/h，差壓控制在3.5～4kPa，這樣在鍋爐啟動時大大降低了一次風(fēng)量，采取微流化點(diǎn)火方式，床料可以充分的吸收熱量，熱量損失小，提前達(dá)到投煤溫度，從而減少機(jī)組冷態(tài)啟動時間。提早投煤撤油斷油，提前投入除塵器，減少環(huán)境污染，有效地減少了飛灰顆粒對引風(fēng)機(jī)葉輪的磨損，減少了風(fēng)道非金屬膨脹節(jié)爆破和鍋爐尾部受熱面再燃及低溫結(jié)焦的風(fēng)險，從而延長了鍋爐受熱面使用壽命。

（2）在機(jī)組啟動之前，床料選擇至關(guān)重要，1mm以下大約占到15%左右，8.5mm顆粒以上不超過10%，床料殘?zhí)己坎怀^5%，同時通過料層與空板阻力試驗，可以全面掌握CFB鍋爐基本的布風(fēng)均勻性、料層阻力、空板通風(fēng)阻力和熱態(tài)模擬等情況，對于預(yù)見性地判斷未來熱態(tài)的調(diào)整操作有著非常重要的意義。

（3）一般情況下，對應(yīng)各料層厚度的冷態(tài)最低臨界流化風(fēng)量出現(xiàn)時，會在逐步加風(fēng)鍋爐升壓過程中突然發(fā)生風(fēng)室風(fēng)壓0.15～0.35kPa的下降值凹陷情況，此點(diǎn)極為重要。為此，采取在一次風(fēng)機(jī)或增壓風(fēng)機(jī)作為流化風(fēng)源做料層試驗時，在該拐點(diǎn)出現(xiàn)以前的加風(fēng)幅度應(yīng)當(dāng)盡可能小，以便找準(zhǔn)臨界流化風(fēng)量點(diǎn)。

（4）針對目前國產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)道燃燒器特點(diǎn)，點(diǎn)火配風(fēng)時主流化風(fēng)擋板開度根據(jù)關(guān)閉時的漏風(fēng)程度應(yīng)為0%～15%，目的使火焰集中不擴(kuò)散沖向風(fēng)室，增加火焰剛度，讓床料充分吸收熱量，而點(diǎn)火油槍中心風(fēng)和夾層冷卻風(fēng)構(gòu)成的點(diǎn)火風(fēng)量比例應(yīng)該為總流化風(fēng)量的75%～90%。具體的比例以風(fēng)道走勢和截面積分配為準(zhǔn)，同時兼顧風(fēng)道燃燒器及分室各段溫度，避免出現(xiàn)“窩火”燒損燃燒器情況。

（5）對于我廠燃用的煙煤煤種，在相鄰三點(diǎn)床溫達(dá)到420℃以上時或者平均床溫達(dá)到350℃后，宜采取點(diǎn)動脈沖式試投煤引火方式。啟動兩臺給煤機(jī)并將其出力調(diào)至6t/h，運(yùn)行5min后停止給煤，監(jiān)視氧量和平均床溫以建立一個總體時間趨勢概念。在前幾分鐘時間里，平均床溫會有所下降，隨后再升高，而氧量一開始維持不變，隨后在平均床溫升高之前，開始減??；記錄將入爐的燃料全部完全燃盡所需的時間周期；這一時間周期應(yīng)由開始給料計起，一直到出現(xiàn)最高平均床溫和最低氧量止；在摸索確定后，可將此周期設(shè)定，但應(yīng)注意煤質(zhì)的不同會使周期發(fā)生變化；就地通過看火孔觀察火星狀態(tài)來確認(rèn)著火可靠后，經(jīng)兩三次脈動給煤后方可連續(xù)給煤。在連續(xù)投煤后，床料逐漸增多，此時一次風(fēng)量增加兼顧床溫的溫升率，防止?fàn)t膛內(nèi)澆注料因溫升速率過快，導(dǎo)致脫落。

（6）在保證安全的前提下可適當(dāng)掌控撤油的時機(jī)，多數(shù)情況下650～780℃床溫為第一支床下點(diǎn)火油槍撤出，床溫800℃前可撤出全部點(diǎn)火油槍，以防溫升過快結(jié)焦和爆燃，形成燃油向純?nèi)济旱牧己脺厣^渡關(guān)系，但必須兼顧返料溫度。

（7）在排煙溫度達(dá)到80℃以上，直接投入電袋除塵器電區(qū)，剩余兩只油槍及排煙溫度達(dá)到90℃，可以直接投入電袋除塵器的袋區(qū)，以減少引風(fēng)機(jī)的負(fù)荷，重要是減少引風(fēng)機(jī)葉輪磨損，同時也減少SO2排放。

（8）東鍋廠設(shè)計鍋爐的給煤口和下二次風(fēng)口偏低（給煤口和下二次風(fēng)口的中心距離布風(fēng)板標(biāo)高750mm），當(dāng)大量床料流化起來，給煤口和下二次風(fēng)口附近床壓增加，尤其啟動時一次風(fēng)量和二次風(fēng)量不易過大。這樣造成播煤阻力和二次風(fēng)壓增大，播煤很難到達(dá)爐膛后部，導(dǎo)致床溫不均勻，受熱面吸熱不均勻，影響到汽溫不均，嚴(yán)重導(dǎo)致爐膛低溫結(jié)焦。同時由于下二次風(fēng)壓穿透能力減弱，將導(dǎo)致灼熱的床料流到下二次風(fēng)口，這時下二次風(fēng)口的金屬管壁將受到嚴(yán)重磨損和交變的熱應(yīng)力，嚴(yán)重時下二次風(fēng)口與爐膛接口處裂縫使高溫?zé)岽擦蠂娚涞綘t膛外，不僅污染了環(huán)境，增加清掃難度，更嚴(yán)重地威脅到人身安全，有一次大量高溫床料噴射到外部，導(dǎo)致鍋爐被迫壓火處理。

（9）在低床壓啟動過程中，一定把握好床料選擇，入爐煤發(fā)熱量盡量高些，控制好一次風(fēng)量，防止床料損失過多，導(dǎo)致床面吹穿，同時防止啟動時低溫結(jié)焦。

（10）隨著床溫的上升，應(yīng)逐漸的將床壓提高，在提高的過程應(yīng)根據(jù)投煤的時間和煤量以及廠用電切換的時間，把握好，并保證輸渣線隨時可以投運(yùn)。這樣不僅能節(jié)省啟動的時間，相對來說低床壓運(yùn)行期間，床溫變化明顯，及時調(diào)整風(fēng)煤的配比。在調(diào)整的過程中及時的調(diào)節(jié)返料，防止返料不暢造成旋風(fēng)分離器內(nèi)部結(jié)焦。在床溫和床壓上升的時候，應(yīng)逐漸的將給煤機(jī)啟動，保證爐膛兩側(cè)給煤均勻，尤其在汽機(jī)沖轉(zhuǎn)，暖機(jī)和并網(wǎng)的時候應(yīng)盡量保持床溫穩(wěn)定，汽溫和汽壓就相對穩(wěn)定，這樣可以提高汽機(jī)的暖機(jī)效果,并相應(yīng)的縮短汽機(jī)的啟動時間。

（11）在煤油混燒和投煤期間，根據(jù)床壓的上升應(yīng)逐漸的調(diào)整一二次風(fēng)量，保證床溫的溫升率在規(guī)定的范圍內(nèi)，否則爐內(nèi)澆注料和受熱面熱應(yīng)力也會大，嚴(yán)重時會造成澆注料脫落和受熱面變形。同時根據(jù)爐膛溫度來調(diào)節(jié)兩側(cè)給煤機(jī)的出力，使得爐膛兩側(cè)的溫度偏差減小，這樣有利于兩側(cè)主再熱汽溫的調(diào)整，盡量減少兩側(cè)汽溫的偏差。

（12）在床壓達(dá)到了正常值前時，應(yīng)根據(jù)床壓啟動輸渣線進(jìn)行緩慢的試排渣，這樣可以提前檢查輸渣線是否可以正常運(yùn)行。在撤油的時候，主要是根據(jù)床溫，這時應(yīng)提前應(yīng)掌控好油和煤的發(fā)熱量的比例關(guān)系，可以預(yù)知撤油后應(yīng)該投煤量，這樣就不會使撤油后床溫大幅度波動。

4 低床壓啟動的結(jié)果

4.1 安全性

低床壓啟動降低二次風(fēng)口和給煤口的背壓，增加了二次風(fēng)的穿透能力，不至于高溫床料反彈到二次風(fēng)口燒壞爐膛與二次風(fēng)口接口處，同時給煤均勻，保證播煤到整個床面，使床溫均勻一致，有利于爐膛整體燃燒工況穩(wěn)定。

4.2 經(jīng)濟(jì)性

在調(diào)試期間，每次機(jī)組啟動使用柴油量為47t左右，通過采用低床壓啟動后，使用柴油量為25t左右，節(jié)約量為22t，則每次啟動可節(jié)約費(fèi)用22×6500=14.3萬元。

每次從鍋爐點(diǎn)火至廠用電切換至本機(jī)帶需要12h，通過采用低床壓啟動后，從鍋爐點(diǎn)火至廠用電切換至本機(jī)減少至9h，可減少外購電量17萬kWh，則每次啟動可節(jié)約費(fèi)用17萬×0.433=7.361萬元。

因冷態(tài)啟動時間縮短，根據(jù)實(shí)踐證實(shí)，節(jié)約除鹽水400 t，則每次啟動可節(jié)約費(fèi)用400×3.0=0.12萬元。

該三項費(fèi)用單次可節(jié)約費(fèi)用為

14.3 +7.361+0.12=21.781萬元。如果每年單臺機(jī)組按四次啟動計算，則全年兩臺機(jī)組可以節(jié)約費(fèi)用為21.78×4×2=174.248萬元。

5 結(jié)語

在一年多的鍋爐啟動過程中，通過不斷摸索和實(shí)踐，使得鍋爐低床壓啟動過程不斷得到優(yōu)化。降低了機(jī)組啟動成本，減少了能源的消耗和對環(huán)境的污染,經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著，對于同類型電廠循環(huán)流化床鍋爐采用低床壓啟動有一定的借鑒意義。