循环流化床锅炉点火启动节油

北极星电力网技术频道作者:jinqianbao 2014/3/15 13:51:04

440t/h循环流化床锅炉启动节油技术探讨

摘要：结合****公司440 t/h CFB锅炉的启动，对大容量CFB锅炉的点火启动技术进行探讨，对点火启动过程中的安全、节油控制点进行分析，提出相关控制参数。对同类型CFB机组安全经济启动具有借鉴意义。

关键词：CFB锅炉点火启动油枪床温运行

循环流化床锅炉的点火启动是将静止、常温状态下的固体床料转变为流化状态下正常燃烧的动态过程。这一过程是CFB机组事故多发的阶段。为此，必须在安全的基础上，CFB机组的经济启动才有意义。
兖矿济三电力公司440 t/h 循环流化床锅炉采用床下+床上点火方式。点火成功与否与点火时的床层厚度、床料粒度、油枪配风、流化风量、二次风量、投煤及床温控制等因素密切相关，都关系到点火启动的成败。
1 设备概况
CFB锅炉的布风装置采用水冷布风板，大直径钟罩式风帽。启动采用床上+床下启动燃烧器联合启动方式。启动燃烧器油枪雾化方式为机械雾化。风道点火器共有4台，各设1只床下点火油枪，油枪出力500 kg/h，炉膛密相区水冷壁左右墙共设置4只床上点火油枪，油枪出力1000kg/h，用于锅炉启动点火和低负荷稳燃。点火用油为0号柴油，油枪采用机械雾化，床下油枪燃烧用未经空预器预热的冷一次风，床上油枪燃烧用空预器预热的二次风。

2 床料厚度、一二次风量、床料品质是影响CFB锅炉安全经济启动的主要因素

床料厚度决定最小流化风量，不同厚度的床料对应不同的临界流化风量。低于最小流化风量将影响床料的正常流化，油枪燃烧所释放的热量不能均匀传递给床料，可能导致局部高温、烧毁点火燃烧器，甚至导致结焦事故的发生；高于最小流化风量，风量带走的热量同样增加。床料太薄，影响布风板的布风均匀，容易造成局部穿孔，造成煤沉底堆积，达到燃烧温度急剧释放热量造成结焦。而过厚的床料影响机组经济启动。为此，确定合理安全的床料厚度至关重要。经试验，床料厚度在550mm以上为安全的床料厚度。

点火床料主要考虑其厚度、粒度及发热量。点火床料的灰渣含碳量在5%以下即可。点火床料的粒度不宜过大，以免引起局部流化不良，造成床温分布不均匀，但同时也不应过小，以免使较多的细颗粒过早地离开炉膛，降低炉膛的蓄热能力，影响点火时间，其平均粒径d50在1.2mm左右比较适宜。
3 点火启动过程中对相关因素的控制

循环流化床锅炉柴油燃烧器是由油喷嘴和调风器组成。油喷嘴安置在调风器轴心线上，将油雾化成细滴，以一定的扩散角(也称雾化角)喷入燃烧室内，与调风器送入的空气相混后着火燃烧。压力雾化油喷嘴由分流片、旋流片和雾化片组成。油在旋流片内产生高速旋转运动，经中心孔喷出，在离心力的作用下破碎成细滴，经雾化后的油滴平均直径在 100µm以下。雾化片的不同决定了油枪流量的大小。床下燃烧器均采用500kg/h的雾化片油枪。床上燃烧器采用1000kg/h雾化片油枪。

3.1油枪燃烧需要风量的理论计算

柴油含碳量：20.2 kg/GJ；

氧化率：100%

碳到二氧化碳的转化系数：44/12

故此：柴油的CO2排放因子计算为：

20.2×100%×44/12×1000 = 74100 kg/TJ

故1kg柴油完全燃烧排放的CO2质量是：74.1×43/1000 = 3.1863kg

根据化学公式：C+O2= CO2得出，1kg柴油完全燃烧需要O2质量是：3.1863×32/44=2.3173 kg

因在标准状况(0℃和大气压强101325帕)下密度为1.429克/升，故O2的体积为:

2.3173×1000/1.429/1000=1.6216m3

根据氧气占空气的体积分数21％，需要空气体积：

1.6216×5=8.108 m3

为保证柴油完全燃烧，需要过量空气系数1.2，故需要标准状态的空气：

8.108×1.2=9.73Nm3

故为使500kg柴油完全充分燃烧，需要标准风量体积：

9.73×500=4865Nm3

由此得出，为使500kg/h的油枪完全燃烧，需要控制点火风量在4865 Nm3/h以上。

根据循环流化床锅炉点火启动过程的特点，可以分成四个阶段：投入床下油枪阶段、投入床上油枪阶段、油煤混烧阶段、撤出油枪阶段。为确保机组安全经济启动，每个阶段对一二次风量的要求各不相同，必须及时合理控制。

3.2投入床下油枪阶段

床下油枪投入阶段主要目的是在床料微流化、燃烧器安全的前提下，使床料充分吸收燃烧器释放热量，使床料各部温度按照100℃/h的温升率均匀上升。
3.2.1安全控制点

床下油枪的投入方式必须为程控投入燃烧。程控点火的目的就是为了防止油枪不着火而导致大量柴油进入燃烧器，达到一定浓度导致爆燃事故。此类的事故在同类型床下点火的机组中多次出现。如果不能够程控点火，必须严格按照程控点火的要求手动进行，必须先将电子枪打火然后开启油枪油角阀点火，这一步骤决不能颠倒。就地看不到火焰立即在DCS画面手动关闭进油油角阀，并提高一次风量持续吹扫5min以上，以确保燃烧器内柴油的浓度在安全范围之内。

点火风道燃烧器的点火风门和混合风门的开度直接影响油枪是否正常点燃和燃烧器的安全。点火风的作用主要是增加火炬的旋流强度并强化燃烧，混合风的作用是补充燃烧后期的氧量并将火焰拉长。点火风和混合风的合理匹配能够将油枪火焰在燃烧器中心燃烧，如果调整不合理导致偏烧将会导致燃烧器局部温度过高，甚至耐火可塑料达到融熔状态烧坏燃烧器。4个点火燃烧器的点火风和混合风量总和要略大于临界流化风量。

3.2.2节油控制点

流化风量的大小直接影响耗油量的多少。为此，在确保床料微流化的前提下，在油枪投入燃烧良好后，根据燃烧情况逐渐降低流化风量到临界流化风量。

热一次风调节门的关闭程度影响床料温升率的变化。如果漏风量大，必定会影响点火风和混合风量的大小，进入的冷风影响床料逐步升温，使启动时间延长。

在点火前，将初始点火风量控制在2000Nm3/h，混合风量控制在10000Nm3/h左右，对床下风道点火燃烧器进行程控点火。通过风道点火燃烧器的看火孔观察油枪火炬的形状，对于出现火焰贴壁的情况要及时开大混合风门开度，予以调整，对调节无效的应进行检查清理或更换油枪的雾化片。点燃后，及时调整风量，使油枪火焰发亮，无暗红、黑烟现象。

在投入床下油枪阶段，为减少二次风对锅炉床料温度的影响，将二次风量控制到最低，启动单台二次风机运行。关闭上下二次风电调门，微开床上油枪二次风调门。

3.3 投入床上油枪阶段
当全部投入床下油枪后，床料温度基本维持不变上升幅度小时，就必须投入床上油枪以提高床温升率，使床温不断升高，本阶段的主要任务是将床温升至投煤温度。

3.3.1安全控制点

投入床上油枪燃烧时，需要两台二次风机运行，开大床上油枪燃烧风门的开度，根据床上油枪出力1000kg/h，需要将单只油枪的二次风量提高到9500Nm3/h左右以确保油枪燃烧。

一次风量在原来的基础上略提高到85000Nm3/h。严禁为迅速提高床温度而采取降低一次风量的方法。某电厂循环流化床锅炉点火启动时，为迅速提高床温度，不启动一次风机，只投入床上油枪，结果导致床上油枪附近的床料高温熔化结焦，投煤后流化恶化，最终导致炉膛结焦事故。

3.3.2节油控制点

二次风仅开投入运行的床上油枪的二次风门，没有投入运行的床上油枪二次风调节门禁止开启。二次风箱上下二次风门关闭。

3.4 油煤混烧阶段
3.4.1安全控制点

足够安全的床料厚度是投煤的基础。投煤前密相区下部床压测点必须在4.8kPa以上。通过密相区下部床压测点能够判断炉膛床料厚度的多少。如果太薄，通过增加床料来补充。在循环流化床锅炉结焦事故中，因床料太薄导致的结焦事故占80%。

投煤前，为防止温度低、密度大的煤进入炉膛沉底，须将一次风量略提高到90000Nm3/h。

投煤初期，给煤采取脉动给煤的方式。投煤时先投入1台给煤机（出力为初始出力），可以采用间断投煤方式（投煤3 min，停运3 min，反复进行），当含氧量缓慢下降时，说明煤挥发份额开始燃烧，暂停给煤，等含氧量不再下降转而上升时，再脉动给煤。当床温达到600℃时可以连续投煤。当给煤机出力达到7t/h左右时，投运另一台给煤机，并将总给煤量维持在7t/h左右，使床温分布均匀。逐步改变一次风流化风量，保持升温速率。

在该阶段，提升床温是主要的，在入炉煤着火后，应通过风煤配比的变化逐渐提升锅炉的床温，二次风在此阶段可以不考虑调整。

3.4.2节油控制点

在此阶段，根据床温升率的大小，调整床上油枪的投入方式。当床温升率大于5℃/min时，根据炉膛两侧床温和蒸汽温度的情况，及时撤除床温高侧的床上油枪。

3.5 撤出油枪阶段
在锅炉炉膛床温达到700℃时，及时撤出床上油枪，按照煤柴油配比2.2的比例增大给煤机出力，以维持床温的稳中有升。床上油枪交叉停止。将床上油枪二次风调门关小，保持3000 Nm3/h以冷却油枪。

撤出床上油枪后，床温稳定后再停床下油枪，逐一撤出油枪，并在保持一次总风量不变的前提下，迅速切换到热一次风。点火启动过程即告结束，锅炉进入正常的升负荷阶段。
4 结束语

CFB锅炉采用床下+床上点火方式的成功率较高，点火启动过程只有在安全的基础上，采用合理的运行方式及参数进行，以达到机组经济启动节油的目的。

参考文献：

［1] 岑可法.循环流化床锅炉理论设计与运行［M］.北京：中国电力出版社，1998.

［2] 党黎军.循环流化床锅炉的启动调试与安全运行，中国电力出版社，2002年.

来源：

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