內(nèi)容摘要：針對CFB的特點，對燃用福建無煙煤的CFB鍋爐的冷態(tài)調(diào)試、床下點火、燃燒調(diào)整作了詳細(xì)的分析總結(jié)。

關(guān)鍵詞  循環(huán)流化床、冷態(tài)試驗、床下點火、燃燒調(diào)整。

1  前言

廈門海滄新陽工業(yè)區(qū)是廈門市重要的工業(yè)開發(fā)區(qū)，位于海滄區(qū)北部，于1991年動土興建，通過十五年的開發(fā)建設(shè)，已發(fā)展有化工、橡膠、生物制藥、造紙、煙草等產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。工業(yè)區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)配套設(shè)施基本完善，區(qū)內(nèi)已投產(chǎn)企業(yè)有：正新海燕橡膠廠、正新內(nèi)胎廠、柯達(dá)、廈門卷煙廠、中坤化學(xué)、德彥紙業(yè)、長天塑化、星鯊制藥、特寶生化等十幾家要用蒸汽的大中型企業(yè)；根據(jù)工業(yè)區(qū)熱負(fù)荷現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃，廈門國能投資公司在新陽工業(yè)區(qū)內(nèi)投資建設(shè)區(qū)域性熱電廠，采用高參數(shù)、大容量鍋爐集中供熱及熱電聯(lián)產(chǎn)的方式，取代較多的低參數(shù)燃油小鍋爐，以滿足工業(yè)區(qū)的熱負(fù)荷需求和電力補充。廈門國能新陽熱電廠一期于2004年初開工，2005年底建成，規(guī)模為2×75t/hCFB鍋爐配2×6MW抽凝機組，二期規(guī)劃1×130 t/hCFB鍋爐配1×6MW背壓機組；一期采用兩臺東方鍋爐廠生產(chǎn)的中溫中壓單鍋筒DG75/3.82-Ⅱ型循環(huán)流化床鍋爐。

循環(huán)流化床鍋爐是一種燃燒效率高，煤種適應(yīng)性強，對負(fù)荷的變化適應(yīng)范圍大，污染物排放量較小且易于在鍋爐燃燒過程中實現(xiàn)脫硫脫氮而達(dá)到環(huán)保要求的爐型，在我國環(huán)保日益嚴(yán)格，電廠負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，煤種多變，原煤直接燃燒比例高，燃燒與環(huán)保的矛盾日益突出的情況下采用CFB鍋爐已成為中小型熱電廠首選的高效、低污染的新型燃燒裝備。

本文就DG75/3.82-Ⅱ型循環(huán)流化床鍋爐冷態(tài)試驗、床下點火、燃燒調(diào)整做一詳細(xì)的分析總結(jié)。

2  冷態(tài)特性試驗

鍋爐安裝完畢合格后，首先應(yīng)做冷態(tài)試驗，其目的在于：

⑴、鑒定鼓風(fēng)機的風(fēng)量和風(fēng)壓是否滿足流化燃燒的需要。

⑵、測定布風(fēng)板阻力和料層阻力。

⑶、檢查床內(nèi)各處流化質(zhì)量，冷態(tài)流化試驗時如有死區(qū)應(yīng)予以消除。

⑷、測定料床厚度，送風(fēng)量與阻力特性曲線，確定冷態(tài)臨界流化風(fēng)量，用以指導(dǎo)點火過程的調(diào)整操作，同時也為熱態(tài)運行提供參數(shù)依據(jù)。

⑸、檢查飛灰回燃系統(tǒng)的性能。

冷態(tài)試驗的內(nèi)容主要包括：點火油槍的霧化試驗、布風(fēng)均勻性試驗、布風(fēng)板阻力特性試驗、料層阻力特性試驗、測定料層厚度、送風(fēng)量與阻力特性曲線等。

2.1  床內(nèi)料層流化均勻性的檢查

測定時在床面上鋪上顆粒為3mm以下的料渣，鋪料厚度約300－500mm，以能流化起來為準(zhǔn)，流化均勻性可用兩種方法檢查。一種是開啟引風(fēng)機和一次風(fēng)機，緩慢調(diào)節(jié)送風(fēng)門，逐漸加大風(fēng)量，直到整個料層流化起來，然后突然停止送風(fēng)，觀察料層表面是否平坦，如果很平坦，說明布風(fēng)均勻，如果料層表面高低不平，高處表明風(fēng)量小，低處表明風(fēng)量大，應(yīng)該停止試驗，檢查原因及時予以消除；另一種方法是當(dāng)料層流化起來后，用較長的火耙在床內(nèi)不斷來回耙動，如手感阻力較小且均勻，說明料層流化良好，反之，則布風(fēng)不均勻或風(fēng)帽有堵塞，阻力小的地方流化良好，而阻力大的地方可能存在死區(qū)。

通過料層流化均勻性的檢查，也可以確定流化狀態(tài)所需的最低料層厚度。這一數(shù)據(jù)對流化床點火十分重要，料層太薄，難以形成穩(wěn)定的流化狀態(tài)，鍋爐無法點火和運行。料層太厚，又會延長點火時間和造成點火燃料的增多。

布風(fēng)均勻是流化床點火、低負(fù)荷時穩(wěn)定燃燒、防止顆粒分層和床層結(jié)焦的必要條件。

2.2  布風(fēng)板阻力的測定

布風(fēng)板阻力是指布風(fēng)板上不鋪底料時空氣通過布風(fēng)板的壓力降。要使空氣按設(shè)計要求通過布風(fēng)板，形成穩(wěn)定的流化床層，要求布風(fēng)板具有一定的阻力。布風(fēng)板阻力由風(fēng)室進(jìn)口端的局部阻力、風(fēng)帽通道阻力及風(fēng)帽小孔處局部阻力組成，在一般情況下，三者之中以小孔局部阻力為最大而其它兩項阻力之和占布風(fēng)阻力的幾十分之一。測定時，首先所有爐門關(guān)閉，并將所有排渣管、放灰管關(guān)閉嚴(yán)密，啟動引風(fēng)機、一次風(fēng)機后，逐漸開大風(fēng)門，緩慢地、均勻地增大風(fēng)量，并相應(yīng)調(diào)整引風(fēng)，使?fàn)t膛負(fù)壓為零。對應(yīng)于每個送風(fēng)量，從風(fēng)室靜壓計上讀出當(dāng)時的風(fēng)室壓力即為布風(fēng)板阻力。一直加到最大風(fēng)量，每次讀數(shù)時，都要把風(fēng)量和風(fēng)室靜壓的數(shù)值記下來。然后從最大的風(fēng)量開始，逐漸減小風(fēng)量，并記錄每次的風(fēng)量和風(fēng)室靜壓的數(shù)值，直到風(fēng)門全部關(guān)閉為止。把上行和下行的兩次試驗數(shù)據(jù)的平均值繪制成布風(fēng)板阻力——風(fēng)量關(guān)系曲線（如圖1）以備運行時估算料層厚度。

圖1

2.3  料層阻力的測定

測定料層阻力是在布風(fēng)板上鋪放一定厚度的料層，象測定布風(fēng)板阻力的方法一樣，測定不同風(fēng)量的風(fēng)室靜壓。以后每改變一次料層厚度，重復(fù)一次風(fēng)量——風(fēng)室靜壓關(guān)系的測定，風(fēng)室靜壓等于布風(fēng)板阻力與料層阻力的總和，即：

料層阻力＝風(fēng)室靜壓—布風(fēng)板阻力

上式中的三項數(shù)值，都對應(yīng)于相同風(fēng)量下的數(shù)值。

根據(jù)以上兩個試驗測得的結(jié)果，就可以得到不同料層厚度下料層阻力和風(fēng)量之間的關(guān)系，也可以繪制成料層阻力——風(fēng)量關(guān)系曲線，如圖2

試驗期間，分別在300mm，400mm，500mm三種料層高度下測量床料阻力特性，試驗結(jié)果分別如下：

圖2(300mm)

圖3(400mm)

圖4(500mm)

2.4  臨界流化風(fēng)量試驗

從床層特性測試結(jié)果看出，最低流化風(fēng)量在28000m3/h左右。

3  床下點火

對于不同的煤種和爐型結(jié)構(gòu)，點火啟動方法各有差異，但其共性的東西還是主要的。東鍋75t/h循環(huán)流化床鍋爐采用輕柴油床下點火，由于床下點火具有點火快、省力、省油等特點，所以使用較為廣泛。在實際操作運行過程中，一些用戶由于開車準(zhǔn)備工作不充分或操作運行經(jīng)驗不夠，點火時總是容易發(fā)生爐膛滅火或結(jié)焦事故，從點火試運行到并汽往往要經(jīng)歷十次、二十次甚至更多的時間，既影響了整個工程進(jìn)度，又浪費了大量的人力物力。

根據(jù)冷態(tài)試驗參數(shù)決定點火方案。點火前，在爐床上鋪設(shè)一層點火底料，其厚度一般為350—500mm左右，料層太厚，雖著火初期比較穩(wěn)定，但點火所需的流化風(fēng)量大，加熱升溫時間長，還易造成加熱不勻的現(xiàn)象；料層太薄，雖著火時間短、省油，但布風(fēng)不均勻，底料局部被吹穿可能造成結(jié)焦，且著火初期床溫不穩(wěn)定，易受斷煤或堵灰的影響，發(fā)生滅火或結(jié)焦事故。

底料粒度一般在0—13mm之間，如果太細(xì)，大量細(xì)顆粒易被流化風(fēng)帶走，使料層變薄；顆粒太粗，啟動時需較大風(fēng)量才能將底料流化起來，點火升溫困難。一般來說，底料中的細(xì)顆粒流化時處于底料的上層，作為著火期的引火源，大顆粒起著在爆燃中吸收燃料熱量、自身燃燒后又能儲熱維持床溫的作用。底料熱值一般應(yīng)控制在2093—4186KJ/Kg范圍內(nèi)。熱值太高，點火時溫升速度快，點火難以控制，易造成超溫結(jié)焦；若熱值太低，床溫升高困難，易發(fā)生揮發(fā)份析出并燃盡，但床溫仍達(dá)不到著火溫度的情況。

點火過程分底料預(yù)熱、著火和過渡三個階段。首先啟動引風(fēng)機、一次風(fēng)機，各風(fēng)門開到冷態(tài)試驗確定的正常流化位置，保持一定的爐膛負(fù)壓，投油槍，注意觀察煙氣發(fā)生器出口煙溫（≤950--1000℃），否則開大冷風(fēng)門降溫。底料預(yù)熱過程應(yīng)緩慢升溫，采用油量和風(fēng)量控制床溫，待床溫升至600℃時，可少量間斷投煙煤，密切注視床溫變化。當(dāng)床溫升到700℃以上時，投白煙，若給煤正常，燃燒穩(wěn)定時可解列油槍。一般來說床溫在300℃以下時，因物料吸熱量大，溫升較快，到300--450℃時溫升較慢，600℃以上時投煙煤一段時間后溫升又開始加快，說明投入的煤開始著火，床溫接近700℃時，加入爐內(nèi)的煤開始大量著火，此時應(yīng)加大流化風(fēng)量，控制溫升速度以防止結(jié)焦。當(dāng)鍋爐負(fù)荷達(dá)到30%--40%以上時可投入二次風(fēng)助燃。值得注意的是，點火燃料宜采用發(fā)熱值較高的白煤，特別是燃煤中不要摻入煤矸石、石灰石等其它不易燃燒的燃料或原料。一次成功的點火過程，主要應(yīng)注意的是床料厚度、床料篩分特性以及床料性質(zhì)及配比，操作中嚴(yán)格控制點火風(fēng)量。實踐證明，每一種型式的循環(huán)流化床鍋爐其點火特性都有一定的差別，需要運行管理人員在實際操作中不斷摸索和總結(jié)，找出最佳點火升溫方案，確保一次點火成功。

4  燃燒調(diào)整

4.1  床溫控制

循環(huán)流化床鍋爐正常運行時爐膛溫度一般控制在850--950℃左右。實際操作運行中，不論在點火升溫階段還是正常運行階段，都有可能引起結(jié)焦事故。一旦發(fā)生結(jié)焦，將嚴(yán)重影響鍋爐設(shè)備的安全經(jīng)濟運行，且打焦時易損壞布風(fēng)板、風(fēng)帽、爐墻及水冷壁管等部件。

結(jié)焦主要分高溫結(jié)焦和低溫結(jié)焦兩種型式。高溫結(jié)焦是點火升溫階段經(jīng)常發(fā)生的事故，升溫時燃煤發(fā)生爆燃，造成床溫迅速升高，當(dāng)溫度達(dá)到灰熔點以上時，使?fàn)t膛結(jié)成一個整體的焦塊表面。在正常運行過程中，若料層厚度控制不當(dāng)或給煤機與風(fēng)機自動調(diào)節(jié)不好，或風(fēng)門開度過大、過猛，導(dǎo)致分離器分離下來的大量高溫灰進(jìn)入爐膛而引起超溫而結(jié)焦。低溫結(jié)焦一般發(fā)生在點火升溫階段，如果底料過薄且不均勻，煤撒播不當(dāng)，易在局部形成高溫，此時流化風(fēng)量少，熱量傳遞不及時，局部會形成焦塊。

實踐表明，影響循環(huán)流化床鍋爐結(jié)焦的主要因素有以下幾點：

⑴ 爐膛溫度過高，超過燃料煤灰熔點溫度；

⑵ 料層太厚或不均勻，造成流化風(fēng)量過大或過小；

⑶ 點火底料厚度及熱值、入爐煤粒度、灰熔點值等；

⑷ 工人操作水平，工廠自動化程度高低，儀表指示的正確性。

點火升溫階段，可燃物要在很短的時間內(nèi)著火燃燒，易造成床溫迅速上升而進(jìn)入爆燃階段，此階段底料本身的吸熱量遠(yuǎn)小于放熱量，多余的熱量如果不及時被風(fēng)帶走，勢必造成床內(nèi)結(jié)焦。因此，控制爆燃成為點火升溫中必不可少的一項重要手段。

如果點火底料熱值過高，爆燃期溫升加快，爆燃時間延長，因此一旦發(fā)現(xiàn)爆燃期溫升速度很快，應(yīng)及早停油槍。另外，根據(jù)爆燃初期溫升速度趨勢及早調(diào)整風(fēng)量對控制爆燃也很重要。點火成功后，分離裝置投入，帶負(fù)荷時隨時觀察回料管內(nèi)循環(huán)灰量的大小及床溫變化情況。根據(jù)操作經(jīng)驗，應(yīng)嚴(yán)格控制料層厚度，掌握適當(dāng)?shù)姆呕視r間。放灰時可根據(jù)燃料性質(zhì)、負(fù)荷、床溫波動來控制，防止返料灰進(jìn)入爐膛太多而引起床溫?zé)o法控制而結(jié)焦。在鍋爐正常爐內(nèi)壓火時，應(yīng)嚴(yán)格避免爐內(nèi)進(jìn)入冷風(fēng)，冷風(fēng)的進(jìn)入可能造成未燃燒的可燃物燃燒而局部超溫結(jié)焦。

總之，控制穩(wěn)定的床層溫度，是防止?fàn)t內(nèi)結(jié)焦的關(guān)鍵，而影響爐溫的因素主要是燃料發(fā)熱量、風(fēng)量及返料量等。實際運行中燃料的品質(zhì)會經(jīng)常發(fā)生變化，即使給煤量不變也會引起床溫的變化。另外，入爐煤粒度的變化會引起返料量的變化。在負(fù)荷不變時，風(fēng)量增大，床溫也將發(fā)生變化（在床壓一定的情況下床溫下降）。為了保證運行中床溫穩(wěn)定在900℃±50℃之間，一般可不通過改變循環(huán)量來控制，而主要是通過風(fēng)量和煤量進(jìn)行控制。穩(wěn)定負(fù)荷運行時，可在小范圍內(nèi)改變風(fēng)量和煤量或同時改變風(fēng)量和煤量來調(diào)節(jié)床溫。床溫高時，減煤或增風(fēng)，床溫低時，減風(fēng)或增煤。鍋爐滿負(fù)荷運行時，風(fēng)量一般可保持不變，床溫波動時，通常可以通過改變給煤量來穩(wěn)定床溫。變負(fù)荷運行時，嚴(yán)格控制床溫在允許范圍內(nèi)，做到升負(fù)荷先加風(fēng)后加煤，降負(fù)荷先減煤后減風(fēng)，燃燒調(diào)節(jié)要做到“少量多次”的調(diào)節(jié)方法，避免床溫大起大落。

4.2  一次風(fēng)、二次風(fēng)調(diào)整

一次風(fēng)的作用主要是使床料保持良好的沸騰工況，且提供燃料燃燒所需的氧氣。二次風(fēng)的主要作用是增大煙氣的擾動，減少爐膛內(nèi)的熱偏差，從而降低床溫，提高爐膛出口煙溫，同時也能提供燃燒所需的氧氣。運行中要根據(jù)冷態(tài)試驗時風(fēng)量及煤種的類別進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，一般情況下，運行中的一次風(fēng)量應(yīng)低于冷態(tài)試驗時的一次風(fēng)量，因為在熱態(tài)下，床料易于流化。風(fēng)對鍋爐的影響主要表現(xiàn)在風(fēng)溫、風(fēng)量及配比。①風(fēng)溫：風(fēng)溫越高，越容易使燃料在燃點較低的揮發(fā)分盡快燃燒，對鍋爐的燃燒越有利。②風(fēng)量：風(fēng)量的大小要合適。風(fēng)量過大，易使過量空氣系數(shù)較大，排煙損失增加。同時，煙氣流速也較大，對受熱面磨損加劇。風(fēng)量也不能過小，否則爐內(nèi)底料沸騰不好，易出現(xiàn)“死料”從而產(chǎn)生低溫結(jié)焦。同時燃料在爐內(nèi)不能很好的燃燒，使機械不完全燃燒損失增加，風(fēng)太小還能使煙速減小，易使尾部受熱面積灰。由于風(fēng)道阻力不同，煙風(fēng)系統(tǒng)的漏風(fēng)情況等諸多因素，既使相同的兩個爐的一次風(fēng)量也不盡相同，具體數(shù)值可在試運行時摸索確定。③配比：二次風(fēng)對鍋爐負(fù)荷的調(diào)節(jié)有較大的影響。一般二次風(fēng)量為一次風(fēng)量的40～50%左右。但這不是固定不變的，一般來講風(fēng)溫由鍋爐設(shè)計確定，運行中風(fēng)溫變化不太大。但是風(fēng)量及配比由于煤的種類不同而需適當(dāng)增減，因而不是一成不變的。在運行中要根據(jù)煤的不同物理特性及化學(xué)特性對爐進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證鍋爐在安全、高效狀態(tài)下運行。煤的物理特性指煤的干濕程度及粒度，我們知道煤越干越有利于燃燒。但有時煤會很濕，特別是雨季，這樣運行可使一、二次風(fēng)量比正常時適當(dāng)?shù)拇笠恍姑耗鼙M快著火燃燒。且煤濕極易造成斷煤、堵煤，對鍋爐的穩(wěn)定、經(jīng)濟運行十分不利。煤的粒度設(shè)計要求：最大粒度不大于10mm，0.5mm以下不大于15%，小于 1mm不大于30%。但運行中煤往往達(dá)不到設(shè)計值。對于煤粉相對較多的煤，運行中可使二次風(fēng)相應(yīng)的小些，以免爐膛出口煙溫過高，造成主蒸汽超溫。反之對于顆粒較多的煤，運行在相應(yīng)增加一次風(fēng)量，以保證良好的沸騰工況，并增加二次風(fēng)量，以降低床溫，避免高溫結(jié)焦，提高爐膛出口煙溫，增加鍋爐出力。煤的化學(xué)特性是影響鍋爐負(fù)荷的主要因素,煤質(zhì)好鍋爐出力就大。對于低位發(fā)熱量小的煤，可以通過調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)量及配比，使煤在爐膛內(nèi)充分燃燒。福建無煙煤其揮發(fā)份含量Vy<5%不易點燃，燃燒時火焰短。運行中可使床料厚度比正常時高一些，并增加一次風(fēng)量，使煤能盡快著火燃燒。同時增加二次風(fēng)量降低床溫，提高爐膛出口煙溫，從而增加負(fù)荷。

5  結(jié)束語

通過DG/3.82-Ⅱ型CFB鍋爐在我司燃用無煙煤的實踐表明: 做好冷態(tài)試驗是鍋爐成功點火的基礎(chǔ)；保證合格的燃煤入爐粒度，是正常流化燃燒的條件；控制穩(wěn)定的床層溫度，是防止?fàn)t內(nèi)結(jié)焦的關(guān)鍵； 調(diào)整一次風(fēng)、二次風(fēng)配比是鍋爐經(jīng)濟燃燒的保證。

文章作者：廈門國能新陽熱電有限公司 廈門361022 應(yīng)銘新