DG410/9.819 型循环流化床锅炉 运行特性简要分析 卢 刚 蔡 磊 李农强 （河北热电有限责任公司，石家庄，050041） 摘 要：河北热电有限责任公司八期技改工程将安装四台东方锅炉股份有限公司生产的DG410/9.819 型循环流化床锅炉,两台炉为一个单元,各配一台进口 200MW 级双抽凝汽式汽轮发电机组,是国内目前在建的等级最高、数量最多的循环流化床锅炉群。由于石家庄市环保和供热的需要,二号机组#24、23 锅炉已提前八个月，相继于 2002 年 11 月 15 日和 30 日投产供热。其中#24 炉最长连续运行时间已达 1466 小时,#23 炉截止发稿时为止最长连续运行时间已达 1171 小时,均在全国同类型机组中名列前茅。本文重点介绍了#23、24 炉锅炉投运两个月以来在运行操作调整方面积累的一些经验。 关键词：循环流化床锅炉 运行 操作 工况 1 G410/9.819 型循环流化床锅炉概况 1.1 锅炉燃煤特性 项目 符号 单位 设计煤种 校核煤种 收到基碳 Car % 63.11 56.15 收到基氢 Har % 2.63 2.28 收到基氧 Oar % 2.74 2.99 收到基氮 Nar % 0.98 0.92 收到基硫 Sar % 1.34 1.69 收到基灰份 Aar % 23.1 29.4 收到基水份 War % 6.1 6.57 收到基挥发份 Var % 11.69 12.51 低位发热量 Qnet.ar KJ/Kg 24200 21130 2021.2 入炉煤粒度（2002 年 12 月和 2003 年 12 月份部分煤样分析） 日期 粒径分析值（单位：%）x 平均粒径R 0.125 0.125 0.25 0.451.01.21.25 1.45 3.15 7 mm 1211 18.90 12.6016.30 8.60 9.508.703.907.9010.90 2.70 1.342 1212 14.30 14.3017.80 8.30 11.209.404.108.2010.90 1.50 1.299 1223 14.80 13.0016.20 8.40 11.109.604.208.2012.00 2.50 1.420 1226 13.80 14.4019.00 8.40 11.5010.003.807.7010.50 0.90 1.236 12 10.40 13.5011.40 8.10 11.6013.303.509.9016.20 2.10 1.665 17 15.70 12.1010.80 8.60 10.209.403.008.2014.40 7.60 1.852 110 14.10 14.5016.80 8.90 10.408.904.308.7011.90 1.50 1.350 113 13.40 12.2014.90 9.10 9.609.204.309.9014.60 2.80 1.590 117 11.40 15.2013.10 9.70 11.008.803.909.3013.70 3.90 1.615 214 2.90 9.70 16.30 21.2012.709.904.807.4012.80 2.30 1.537 平均 1.491 平均粒径=X i (R i+R i+1)/2 1.3 锅炉设计参数 序号 项 目 单位 BMCR 工况 1 过热蒸汽流量 T/h 410 2 过热蒸汽压力 MPa 9.81 3 过热蒸汽温度 540 4 给水温度 225 5 给水压力 MPa 14.52 6 汽包压力 MPa 11.08 7 排烟温度 130 8 燃料消耗量 t/h 46.93 9 石灰石消耗量 t/h 4.8 10 总空气量 Nm3/h 361000 11 总烟气量 Nm3/h 388000 12 总灰量 t/h 16.79 13 Ca/s 摩尔比 2.3 14 脱硫效率 % 90 15 锅炉效率 % 90.9 16 给煤粒度要求 mm 8 17 石灰石粒度要求 mm 1.5 18 烟气排放值 mg/ Nm3SO2404，NOx114，CO1912031.4 锅炉概况 锅炉为典型的 Pyropower 设计，使用两个汽冷旋风分离器，J 阀回料，炉膛、旋风分离器和 J型密封回料阀构成了物料热循环回路。锅炉前部为传统的膜式水冷壁结构炉膛，炉膛上部靠近前墙布置有六片汽冷屏（二级过热器）和三片水冷屏，炉膛底部为水冷布风板和定向风帽，下部两侧各布置有两台风水联合冷渣器，也称箱式冷渣器。尾部烟道与常规煤粉炉的布置相似，从上向下依次为高温过热器、低温过热器、省煤器、空气预热器等，过热蒸汽温度由布置在低温、屏式过热器和屏式、高温过热器之间的两级喷水减温调节。炉膛下部前墙布置有六个给煤口和四个石灰石口，后墙布置有两个启动床料添加口。二次风分两层前后墙对称布置。另外每台冷渣器有两个回风管道分上下两层与炉膛侧面相连接。炉膛布风板下方为水冷风室，由前墙水冷壁向后弯制而成。热一次风可通过其下部的平衡风室经由四个空气通道进入水冷风室。同时平衡风室又与两台点火风道相连，在锅炉点火初期将预加热的烟气送入水冷风室。 炉膛和冷渣器内均采用“”形定向风帽。 锅炉配有两台引风机和两台一次风机、两台二次风机、两台播煤增压风机、两台 J 阀风机，以及一台点火增压风机 为减少飞灰可燃物含量，提高锅炉燃烧效率，每台炉设有一套飞灰再循环系统，将从电除尘一电场收集的飞灰送回炉膛进行再次燃烧。 2 锅炉的点火启动 2.1 冷态床层升温过程 锅炉点火采用床下、床上联合点火的方式。床下设有两台风道点火器，每台点火器的出力为1650kg/h，占锅炉 BMCR 工况下总输入热量的 12%；床上有四台点火器，每台点火器出力为 500 kg/h，占锅炉 BMCR 工况下总输入热量的 8%；点火使用燃料为 0 号或10 号轻柴油。 点火初期，首先点燃两台床下风道点火器，可在 1 小时之内将床下油枪出力调至 100%，然后将床温逐渐升至 550，这一阶段为加热升温阶段，时间相对较长，通过控制流化风的总风量，加热过程较为平稳，即床层升温速率较为平缓，以满足炉膛耐磨耐火材料的升温要求。此时热烟气的热量不仅用于加热床料，而且还通过物料的循环加热整个物料循环回路的部件。这一过程大概需要4.5 小时，床层平均升温速率约为 3/min，随着床温升高，升温速率逐渐下降。然后为了继续保持床层升温速率，依次点燃床上油枪，将床温逐渐升至 580600。这一阶段大概需要 1.5 小时，床层升温速率约为 0.6/min；此后，开始向床内脉动给煤，床温从 580600升至 800的时间约为 1 小时, 温升速率可保持在 4/min 左右。其中床温从 580升至 760的阶段为快速引燃阶段，即从 580600开始脉动给煤直至连续给煤，此时床温变化尤其是脉动给煤阶段比较剧烈，此阶段为床温控制阶段，以保证床温的稳步上升为主。从 700至 800的阶段为向稳态过渡的阶段。因为该型锅炉的床温正常运行范围为 790910，因此床温超过 800后就可以认为进入了稳定运行阶段；此时进入了负荷控制阶段，可以通过调整给煤量来控制锅炉的蒸发量满足外界要求。此后床温可逐渐达控制到最佳燃烧工况下的床温即 896。因此从理论上来讲,锅炉从冷态点火至稳定运行的时间可以控制在 8 小时左右，但在实际操作中考虑到锅炉并汽和汽机冲车204带负荷，启动时间需要 9 个小时或更多的时间。图一是理想工况下床层点火过程中床层温度变化、炉膛输入热量等参数的变化情况。 点火过程中床层温度变化的调整手段主要是调整锅炉油枪出力和调整从布风板底部送入炉内的流化风量。增加锅炉油枪出力可以显著地提高点火风道的热风温度，受耐火材料的限制，为保护点火风道，应将热风温度控制在 1300以下。这可以通过调整火焰配风来实现。当热风温度达到或接近 1300后，调整床层升温速率的主要手段就是控制流化风量。增大流化风量，可以是进入布风板的流化风温度下降，使得床温的升速率降低。但如果流化风量过大，风速过高，会造成流化风快速通过物料区，与物料的换热明显减少，而尾部烟道烟温显著上升。同时流化变得剧烈，稀相区内的物料增多， 使得水冷壁对流换热的份额增加， 导致锅炉压力上升速率明显大于床温上升速率。较为理想的情况是保持适当的流化风量，使床料处于微流化或临界流化状态，此时容易获得满意的床层升温速率。 床温变化曲线 输入热量图 1 床层温度变化、炉膛输入热量变化情况 从图一分析，在锅炉点火过程中应注意一次风流量的合理分配。在点火过程的不同阶段对应不同的最佳用风量。 由于一次风被设计成多种用途， 因此决定了各部分风量、 风压调节手段的多样化。从一次风机鼓出的燃烧所需空气经暖风器、空气预热器加热后的第一路通过两只床下风道燃烧器（部分点火助燃风经过风机增压） 进入炉膛下部风室， 第二路热风进入冷渣器选择室和第一冷却室；第三路热风经给煤增压风机增压送至六套气力播煤装置；第四路由风机直接向冷渣器第二、三冷却室提供冷风；另外一次热风还作为四支床上油枪的冷却用风。在点火过程中首先应保证第一路热一次风的风压和风量，其直接关系到床下点火风道的温度调节和床温的变化速率；其次是在投煤阶段保证给煤机合理的播煤风压和风量，以使初始投煤阶段煤粒在炉内播撒比较均匀，更有利于煤的尽快着火燃烧。由于在点火过程中冷渣器不会投入运行，因此在保证炉内热风及床料不返入冷渣器的205前提下可尽量减少。同时床上油枪启动后，其冷却风量也基本可保持不变。 至今尚未发现二次风在点火阶段对床温的显著影响，因此二次风可尽量减小，否则会影响稀相区的换热和锅炉启动的经济性。 锅炉设定的投煤允许床层温度为 600。在实际操作过程中也发现随着燃煤品质的变化，最适宜着火的床温也随之变化。在煤质较好的情况下，即灰份相对较小、挥发份和含碳量相对较多的情况下，投煤允许床温可以降为 580560。脉动给煤应掌握好给煤量和给煤机运行时间，尤其是应注意床温的响应情况。 第二阶段 第一阶段第三阶段 给煤量 床温 图 2 某次脉动给煤时给煤量和床温、氧量的变化曲线。 从以上曲线分析，脉动给煤后的床温变化可明显的分为三个阶段。第一个阶段为脉动给煤的初期，此阶段床温的上升比较缓慢，主要是煤中的挥发份析出燃烧放热；当床温上升到 700左右进入第二阶段，前期给煤的固定碳部分迅速燃烧放热，床温的变化率出现一个骤升，此时的温度点就是煤中的固定碳的引燃温度；此后床温再次趋于稳定，进入第三阶段，此时可以连续给煤，可以确保煤的充分燃烧。 因此在脉动给煤的过程中， 应注意控制给煤量使床层温度变化率在适当的范围内。如初期给煤量过大，床温的上升会更加缓慢甚至床温回落，同时使过多的可燃成分堆积在床内，当床温进入第二阶段时，会造成床层局部甚至整个炉膛的温度急剧上升。如果床温超过 950，则很有可能造成床层结焦。此时应立即停止给煤，采取措施抑制炉膛内煤的继续燃烧。使床温得到有效的控制。 2.2 从多次点火过程中可以看出，影响点火过程的其它因素主要包括 2.2.1 床层的厚度 根据厂家给出的床层压差和静止床层高度曲线，可以计算出两者之间的大致比例关系为11.76Pa/mm。如床层高度低于 380 mm，即床层压差低于 4500 Pa，加热床料会变得越来越困难。因为此时床内的流化变得极不稳定，床料的蓄热能力变差，使加热升温所需要的时间大大延长，燃油206的消耗量也会成倍增加，在加热升温阶段的最后不得不在床温无法满足着火要求的情况下提前投煤，也使投煤后的快速引燃阶段难于控制，使整个启动过程非常的不安全不经济。因此点火前应控制床料高度大于 380400 mm，即床层压差大于 45005000 Pa 比较合适，同时应考虑到点火过程