降低循环流化床锅炉启动时间及用油量的有效措施研究

支 胜

（山西西山热电有限责任公司，山西 太原 030022）

1 锅炉设备及燃料性质简介

西山热电有限责任公司所用锅炉由无锡华光锅炉厂生产，结构示意图如图1所示，型号UG-240/9.8-M4。炉膛采用膜式水冷壁，锅炉中部是并列的两只水冷分离器，尾部竖井烟道布置两级四组对流过热器，过热器下方布置两组省煤器及一、二次风各两组空气预热器。本单位使用0#轻柴油作为启动燃料，在锅炉启动过程中，油燃烧产生的热烟气通过布风板进入炉膛，先将炉膛内的底料加热至550℃左右，之后投运给煤机，床料将煤引燃，炉膛密相区温度900℃左右时停止供油。2005年锅炉调试结束进入商业运营后至2013年，每次启动油耗在9500～10500L（约8～9t），启动时间9～10小时，远高于设计工况。

图1 锅炉结构

煤挥发分的成分和含量决定着煤的着火温度，实际生产中，由于受经营成本、燃煤来源等多方面的影响，入炉煤很难达到设计煤种及校核煤种的要求。下表1 与 2分别是设计和入炉煤的数据，实际入炉煤的灰分偏高，而热值、挥发分远低于设计及校核煤种，对燃烧造成不利影响。

表1 设计及校核煤种

表2 2016年入炉煤月平均指标

2 提高锅炉点火启动速度采取的方案

影响煤着火速度的因素主要有燃烧器本身的结构特性，热烟气对煤的加热强度，煤的性质。经过多年的分析，经验总结，逐步实践，采取以下几方面来缩短燃油时间，进而提高点火启动速度。

2.1 启动前风帽的检查与清理

锅炉所采用的是大直径、钟罩式风帽，总数量为997个，均匀安装在布风板上。风帽上有对称的8个风孔，清理主要依靠人工手段，劳动强度较高。一般在遇到受热面爆管、锅炉结焦等情况时，风孔堵塞严重，床料无法继续使用才进行清理。经过多年的运行发现，由于气流扰动等原因，部分床料颗粒会积存在风帽内，锅炉运行时间达到5000h以上，约四分之三的风帽风孔会出现不同程度的堵塞，尤其是靠近炉墙的两排风帽及返料口周围的风帽，这就需要更大的一次风量来满足床料流化。在点火初期，较大的一次风量会使启动燃烧器内风、燃油配比失衡，火焰发暗，不能充满整个燃烧器空间，产生的热烟气温度也随之降低，床料的加热速率变慢，投煤时间延后。因此，当锅炉累计运行时间在4500h以上时，利用停运检修时间对风帽进行清理。对于该锅炉，清理后的最低一次流化风量，相较之前可以减小6000～7000m3/h。

2.2 点火启动风量的优化

锅炉采用的是床下热烟气点火，燃烧器并列布置在炉膛水冷风室前侧。点火油枪为机械雾化，燃料为0#轻柴油。每支油枪出力900kg/h，炉前油压2.5MPa，油枪所需助燃空气为一次风。空气和油燃烧后形成950℃左右的热烟气，从水冷风室上的布风板均匀送入炉膛。在调试阶段确定的点火总风量为 56000m3/h，其中燃烧风量为36000m3/h，混合风量为20000m3/h，2005～2013年一直延用此配风方式。2013年08月2#炉点火时，首次尝试微流化点火（即燃烧风量20000～22000m3/h，混合风量21000～22000m3/h，低于最小启动流化风量）。调整后通过看火孔观察到启动燃烧器内的火焰变为更加耀眼的金黄色，且能完全充满整个启燃器空间，与之前黄白混色火焰形成鲜明对比，密相区温升速率明显上升，表3对这两种配风方式下各阶段床温平均升温速率做出对比。低于启动流化风量点火存在低温结焦的风险，因此在投煤阶段必须将一次风量提至56000m³/h以上。在之后的多次启动过程中，采用此配风方式下炉内床料各温度场仍比较均匀，到目前为止未发现有结焦、床温大范围偏差情况。

表3 两种配风方式下各阶段床温平均升温速率对比

2.3 给煤的方式与二次风

循环流化床锅炉常用的投煤方式为：床温达到预定的投煤温度后，逐台给煤机间断性的给煤，通过床料加热使煤的挥发分析出、着火、燃烧和放热，为煤中的焦炭燃烧提供温度条件，焦炭燃烧后放出大量热量，使炉内温度快速上升，再逐渐增加给煤量以维持燃烧反应的连续进行，待床温升到900℃左右时，停止油枪运行，开启二次风机，加强燃烧，将床温稳定在900±50℃范围内，点火阶段结束。入炉煤灰分高、挥发分及热值偏低，煤的引燃相对较难，锅炉运行规程上要求的投煤温度是600℃。启燃器需要更长的时间才能将床料加热到此温度，这会造成启动油耗偏高，对电除尘器的运行也会带来不利影响。因此在多次实践后，床温达到490℃左右时，采用多台给煤机小量连续给煤，来弥补挥发分的不足，同时稍微开启二次风，加强炉内扰动，减缓密相区热烟气的流速，使挥发分停留的时间更长，这里需要注意的是因初期给煤量偏大，易造成炉内积煤过多发生爆燃，床层温度急剧上升而导致结焦。因此需时刻注意氧量的变化，氧量会在床温变化前2～3分钟作出反应，当氧量突变时，需立即切断所有给煤，并增大一次风量来稳定床温。

2.4 提高入炉风温

出于减小热量损耗及进一步降低冷渣器冷却水温的需求，在一次风机入口加装换热器的技改。换热器换热管采用钢铝复合轧制翅片管，换热面积1628.12m2，换热量855.3kW。换热器利用冷渣器冷却水作为热源加热一次风，水从换热器下部集箱进入，通过换热后从上部集箱出来进入冷渣器。点火初期，对流烟道整体温度场偏低，空预器的作用不明显。点火风温几乎与外界环境温度相同，一次风经过换热器后，则可以加热至45～50℃，改善燃料燃烧条件。

3 结论

循环流化床锅炉的点火是锅炉运行的重要环节，经历多次的点火启动实践，寻找合理的配风及投煤方式，在点火过程中，加强床温、风量、氧量及风室压力等重要参数的监视和控制，在目前燃用劣质煤种情况下，锅炉启动时间相较原来的方式缩短为7～8h，启动油耗降至5500～6500L（约4.5～5.5t）,汽水损耗降低60～65t，锅炉每次点火启动节约生产成本4～4.5万元。