壓火與熱態(tài)啟動在循環(huán)流化床鍋爐中的應用

楊廣秀

摘 要：循環(huán)流化床鍋爐的壓火和熱態(tài)啟動操作常用于計劃短時間搶修和鍋爐運行中突發(fā)生故障且在短時間能恢復的情況下，可對鍋爐進行壓火熱備用，在故障消除后進行熱態(tài)啟動，可直接投煤升溫、升壓使鍋爐在短時間恢復到正常運行狀態(tài)的一種備用與啟動方式。該文以神華準能矸石發(fā)電公司DG—480/13.73—Ⅱ11超高壓參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐為例，介紹了壓火與熱態(tài)啟動實現(xiàn)停爐不停機避免發(fā)電機組與電網(wǎng)解列的操作方法及注意事項。

關鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐 壓火 熱態(tài)啟動

中圖分類號：TK229.6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（c）-0066-02

循環(huán)流化床鍋爐是一種先進的燃燒技術，與煤粉爐的主要區(qū)別是燃燒處于流化狀態(tài)下，在燃燒過程中能夠有效抑制NOX和SO2的產生和排放，其具有燃燒效率高、燃料適應性廣、負荷調節(jié)性能好、幅度大和實現(xiàn)停爐不停機等突出優(yōu)點，在世界范圍內得到廣泛應用，正不斷向大容量機組發(fā)展；但是隨著發(fā)電機組容量的增大使得發(fā)電機組的非停對電網(wǎng)的沖擊、發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟效益影響非常大，因此壓火與熱態(tài)啟動在循環(huán)流化床鍋爐事故處理和短時搶修中成為一種最常用的停爐不停機熱備用方式與啟動方式。

1 鍋爐系統(tǒng)概況

DG—480/13.73—Ⅱ11超高壓參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐主要由一個膜式水冷壁爐膛、兩臺汽冷式旋風分離器和一個由汽冷包墻包覆的尾部豎井三部分組成，其中尾部豎井內布置雙煙氣調節(jié)擋板；高壓流化風機、引風機、一次風機和二次風機各配置兩臺；爐膛內布置有屏式過熱器管屏、屏式再熱器管屏和一片水冷分隔墻；爐膛底部布置有兩臺床下啟動燃燒器，鍋爐啟動采用床下啟動方式；在鍋爐前墻水冷壁下部收縮段沿寬度方向均勻布置六個給煤口；鍋爐給水配有主給水電動門和旁路給水電動調整門；過熱器系統(tǒng)有兩級噴水減溫器，減溫水從給水泵出口接出；再熱系統(tǒng)有兩級減溫器，減溫水從給水泵中間抽頭接出[1]。

2 壓火

壓火是指循環(huán)流化床鍋爐在運行過程中，因計劃檢修、重要輔助設備突然發(fā)生故障或其它故障需要暫時停止鍋爐運行的一種操作，即停止鍋爐所有的給煤機及風機，利用爐膛內高溫流態(tài)化的物料（床料）回落到布風板上呈靜止狀態(tài)，向鍋爐受熱面緩慢放出熱量，產生一定的蒸汽量，維持汽輪機在一段時間內繼續(xù)以3 000 r/min運行，實現(xiàn)發(fā)電機組與電網(wǎng)不解列（即實現(xiàn)停爐不停機）。

2.1 壓火前的準備工作

（1）壓火前應通知運行和檢修相關人員，做好壓火準備工作。準備好壓火操作票、操作工具、通訊工具和相關操作人員并做好事故預想。

（2）按照規(guī)程規(guī)定，對鍋爐進行一次全面吹灰。吹灰的目的是保持受熱面清潔，避免鍋爐在長時間壓火狀態(tài)時，如果煙道內大量積存的飛灰可燃物和可燃物氣體等發(fā)生二次燃燒，損壞設備。對事故放水門、對空排汽門做可靠性試驗，如有缺陷及時消除，使其處于良好狀態(tài)，避免鍋爐發(fā)生滿水和超壓事故。

（3）提前停止冷渣器排渣，在壓火前應盡量保持較高床壓運行，一般控制在7～8kPa，其目的是通過保持較高床壓使得爐膛內儲存了大量熱量，為保持較高的床溫延長壓火時間，提高熱態(tài)啟動投煤著火的可靠性。

（4）在不發(fā)生高溫結焦的前提下，壓火之前應加大給煤量，使爐膛密相區(qū)平均床溫維持在較高溫度，一般控制在900～950℃。因為鍋爐熱態(tài)啟動時一次風量增加至臨界流化風量過程中，床溫下降較快（床溫變化率為25～35℃/s），床溫會降低120～220℃，因此壓火前保持鍋爐較高的床溫對熱態(tài)啟動投煤能否著火是非常關鍵的。

（5）在條件允許的情況下應該將發(fā)熱量高的燃煤儲存在煤倉內，以便為熱態(tài)啟動投煤著火提供有利條件。

（6）檢查風機大聯(lián)鎖投入正常。

2.2 壓火的操作步驟

（1）當接到值長鍋爐壓火命令后，應首先停止給煤機。

（2）停止給煤機后迅速關閉鍋爐過熱器和再熱器減溫水電動門和調整門，必要時關閉手動門。其原因是：一是給煤機停止后，爐膛內溫度下降速率較快，如果不及時關閉減溫水，主再熱汽溫下降過快，可能導致汽輪機發(fā)生水沖擊事故；二是主再熱汽溫過低，使得鍋爐熱態(tài)啟動時鍋爐側蒸汽參數(shù)與汽輪機汽缸金屬溫度不匹配，引起汽輪機差脹、軸向位移和振動等參數(shù)與正常參數(shù)偏離過大，延誤發(fā)電機組漲負荷，甚至造成汽輪機打閘停機。

（3）停止給煤機后在保證過熱器和再熱器安全門不動作的前提下，手動控制汽輪機快速降負荷至3～5 MW。

（4）繼續(xù)保持高壓流化風機、引風機、二次風機和一次風機運行，并嚴密監(jiān)視鍋爐煙氣含氧量及鍋爐床溫的變化情況。待煙氣含氧量上升至正常運行值（2.5%～3.5%）的兩倍及以上，并且床溫開始下降時，應立即停止高壓流化風機保護聯(lián)鎖停止引風機、二次風機和一次風機后，迅速關閉鍋爐所有風門和煙氣擋板，使其鍋爐處于密閉狀態(tài)，減少鍋爐的熱量損失。

2.3 壓火的注意事項

（1）鍋爐壓火過程中在值長的指揮各專業(yè)人員要緊密配合，做到有條不紊。

（2）嚴密監(jiān)視鍋爐煙氣含氧量及鍋爐床溫的變化情況。給煤機停止以后，一定要等到煙氣含氧量迅速上升并且鍋爐床溫有明顯的下降趨勢才能停止風機。其目的是使進入爐膛內燃料中的揮發(fā)份基本析出完畢，防止鍋爐在壓火期間發(fā)生燃燒造成高溫結焦和熱態(tài)再啟動時發(fā)生爆燃的可能。

（3）鍋爐壓火后應保持汽溫、汽壓在允許范圍內，根據(jù)蒸汽參數(shù)適當開啟對空排汽門調整蒸汽壓力、溫度，防止超溫、超壓。

（4）嚴格監(jiān)視汽包水位，控制汽包水位在±76 mm ，防止鍋爐發(fā)生缺水和滿水。

（5）嚴格監(jiān)視鍋爐金屬受熱面壁溫在規(guī)定范圍內，防止超溫。對于汽冷式旋風分離器受熱面壁溫升高到420℃以上，此時旋風分離器上集箱對空排汽閥應該自動打開，打不開則手動打開或迅速開啟屏再出口對空排汽門的方法來加強冷卻壁溫。

3 熱態(tài)啟動

循環(huán)流化床鍋爐熱態(tài)啟動是指循環(huán)流化床鍋爐在壓火停爐后，再次啟動時利用一次風將爐膛內高溫的床料流化后，床料的平均溫度仍然在燃煤的著火溫度以上，使鍋爐啟動投煤著火，不需要投入啟動燃燒器預加熱床料即可進行投煤升溫、升壓的啟動方式。

3.1 熱態(tài)啟動前的檢查和準備工作

（1）檢查給煤機啟動正常，必要時解除給煤機密封風壓低和床溫低禁止啟動給煤機保護。

（2）做好入爐煤分析，以便掌握好給煤特性。

（3）鍋爐本體及各風機進行詳細的檢查，確保風機能正常啟動。

（4）燃油系統(tǒng)進行打油循環(huán)，油槍點火系統(tǒng)正常，油系統(tǒng)各閥門置于點火備用狀態(tài)。

（5）通知相關運行人員和檢修人員做好鍋爐啟動準備工作。

3.2 熱態(tài)啟動操作步驟

（1）風機啟動順序：一臺高壓流化風機→兩臺引風機→兩臺二次風機→兩臺一次風機。

（2）調整煙氣擋板開度，風機啟動后在汽輪機一二級旁路投入前應該將再熱器煙氣擋板關小，過熱器煙氣擋板保持全開狀態(tài)，防止再熱器壁溫超溫。

（3）啟動六臺給煤機，為了便于及時給煤應將中間四臺給煤機置于手動同時給煤狀態(tài)。

（4）調整引風量和送風量，將引風機風量控制投入自動控制狀態(tài)，維持爐膛壓力在負壓狀態(tài)；手動增大一次風量使得床料處于流化狀態(tài)，其目的是減少爐膛密相區(qū)熱量損失。

（5）根據(jù)燃燒情況調整一二次風量。

（6）及時調整汽包水位、主再熱蒸汽在允許范圍內，盡量保持汽包水位在0位以下。

3.3 熱態(tài)啟動注意事項

（1）每臺風機啟動后應將風機轉速調至最低轉速（變頻器調速）同時將風機入口擋板開度關小，保持風機最小出力運行，以最大限度地減少爐膛內熱量的損失；待所有風機啟動正常后，開始調整一次風量至臨界流化風量，此時要加大給煤機出力約30 t/h左右煤量，給煤1 min后嚴密觀察氧量變化情況，如果氧量下降較快同時床溫開始緩慢上升就可以判斷熱態(tài)啟動成功，然后根據(jù)床溫變化適當?shù)脑黾咏o煤量；如果投煤后發(fā)現(xiàn)氧量沒有下降趨勢，并且床溫下降沒有回升的跡象，此時應果斷停止給煤，投入油槍助燃，待床溫回升至燃煤著火點溫度再及時投入給煤。

（2）在投煤著火后，盡量不要再次加大一二次風量，防止爐膛溫度大幅度下降，只有在爐膛內燃燒穩(wěn)定，床溫穩(wěn)定上升到700℃以上時，才能增加一二次風量。嚴格控制床溫變化率不超過40℃/min，如有超過趨勢應立即減小給煤量加大一次風量，避免床溫上升較快造成爆燃。

（3）在揚火和投煤時要嚴密監(jiān)視汽包水位，防止發(fā)生缺水和滿水事故。在揚火之前要將鍋爐給水系統(tǒng)切換至旁路給水位置，用旁路調整門控制汽包水位，將給水泵出口壓力增大，高于汽包壓力5 MPa左右，以便提高減溫水壓力，防止屛式受熱面和主再熱蒸汽超溫。

（4）根據(jù)主再熱蒸汽溫度和壓力，及時調整汽輪機一二級旁路開度、過熱器和再熱器煙氣擋板開度，防止超溫、超壓。

（5）熱態(tài)啟動時應該根據(jù)爐膛密相區(qū)平均床溫水平[2]來確定操作步驟：當床溫大于700℃時，待所有風機啟動后可直接將一次風量增加至臨界流化風量進行投煤操作；當床溫在700～600℃時，為了熱態(tài)啟動成功應該在一次風量增加至臨界流化風量之前，先啟動給煤機向爐膛密相區(qū)進行預投煤，然后進行風量操作；當床溫小于600℃時，除了進行預投煤以外還應投入油搶助燃，否則因床溫低造成熱態(tài)啟動不成功。

4 結語

壓火與熱態(tài)啟動為循環(huán)流化床鍋爐事故處理和短時搶修提供了有利條件，從而增加了發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟效益，被人們廣泛使用，但是在實際操作中因設備缺陷、操作人員經(jīng)驗不足等原因，造成爐膛壓力波動大、床溫、汽包水位和汽溫大幅度變化，導致爐墻耐磨耐火材料裂紋脫落、金屬受熱面超溫爆管、鍋爐缺水滿水、汽輪機脹差大跳機等事故。因此操作人員要認真學習相關專業(yè)知識，不斷積累工作經(jīng)驗，利用模擬仿真機演練，努力提高操作準確度，確保循環(huán)流化鍋爐安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行，使發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟效益最大化。

參考文獻

[1] 劉海軍.神華準能矸石發(fā)電公司鍋爐運行規(guī)程[S].神華準能矸石發(fā)電公司，2004.

[2] 路春美，程世慶，韓奎華.循環(huán)流化床鍋爐設備及運行[M].北京：中國電力出版社，2008 .