摘要：循环流化床锅炉点火启动是一项非常重要的操作，本文结合循环流化床锅炉实际点火过程，应用着火理论对其中出现的一些问题进行了分析，提出了相应的注意事项，取得了较好效果。
关 键 字：大型循环流化床锅炉点火过程分析及注意事项 大型循环流化床锅炉 点火过程分析 注意事项
1 河北华电石家庄热电有限公司CFB锅炉简介
河北华电石家庄热电有限公司八期工程装有四台DG410/9.81-9型CFB锅炉，系东方锅炉厂引进美国FW技术制造。采用了高温分离物料、固态排渣、干式输送、平衡通风方式。两台锅炉配一台200MW汽机，锅炉蒸发量为410t/h，床温 896℃，每台锅炉前墙配有四台给煤机，额定给煤量为46.93t/h，总风量为36.1 万Nm3/h，当出现异常情况时，给煤速关阀可快速切断燃料，防止烟气反窜烧毁给煤机皮带；点火方式采用床上、床下油枪联合点火，左右两台床下风道点火器的出力为1650kg/h，占总热容量12%B-MCR，四台床上油枪的出力为500kg/h，占总热容量8%B-MCR，油枪出力通过回油量进行调节。
2 出现的问题
2002年12月后相继投产的四台CFB锅炉，点火过程中出现主要问题如下：
2.1 底料太厚或太薄，底料太厚，炉膛床压6.5kPa以上，不仅使油枪出力增大，点火风道温度升高，延长了启动时间；底料太薄，炉膛床压4kPa以下，点火后期赶火升压，主汽温度迟迟上不来，延误并炉时间，负荷也不易带上。
2.2 汽包壁温差偏大。在点火初期，最高上下壁温差短时间内达到了50℃以上。
2.3 点火风道烧红。特别是在快要达到投煤条件时投油过程中，为使床温达到投煤条件，流化风量相应减少，造成点火风道油枪出口处的温度短时间内达到1300℃以上。
2.4 床温多次反复。特别是投煤过程中，由于风煤比不合理，造成床温在600～800℃之间多次反复，延长了启动时间。
2.5 点火过程中，由于给煤机故障，导致大量煤进入炉膛，在点火后期床层爆燃，炉膛结焦。
3 着火过程理论分析
3.1 着火热
流化床锅炉的点火，是一个将床料由冷态加热升温至煤的着火温度，直至投煤进入正常运行。这就要求进入床中的热量Q1，应大于床中散失的热量Q2，随着床温的升高，存在一个热量动态平衡问题。点火过程中床温较低，床层向悬浮段辐射放热较小、向周围环境的散热也较小、不排渣、溢流灰少、离开床层的惰性物质显热也很小。
故上述动态平衡关系式可简化为：Q1≥ Q2=Qg+Qit+ Q4b +Qbh；
可写为：Qbh ≤Q1- Qg- Qit -Q4b
其中Qg表示烟气带走的热量，Qit表示传给受热面的吸热量，Q4b表示离开床层的可燃物热量损失，Qbh表示床层物料吸收的热量，它提供了入炉煤的着火热。分析如下：
1）烟气带走的热量Qg多少与流化风量大小相关（此时二次风量较小）；
2）在受热面已定，一定的床温下，受热面的吸热量Qit相应稳定；
3）煤质及煤粒的粒度分布影响离开床层的可燃物热量Q4b损失大小；
4）底料的厚度及粒度分布关系到床层物料吸收的热量Qbh的大小，即入炉煤到达着火点时着火热的大小。
3.2 热力着火条件
在CFBB点火过程中煤粒的燃烧过程一般分为以下四个阶段：
1）干燥和加热。
2）500～600℃时，挥发分析出及燃烧。
3）700℃左右时，颗粒的膨胀、一次破碎。
4) 800℃左右时，焦碳的燃烧、二次破碎及磨损。
要使煤粒混合物着火稳定，不仅床温要达到煤焦非均相着火温度，还要满足其热力着火条件：
Q1≥Q2
dQ1/dT≥dQ2 /dT
可以在实际点火过程曲线的拐点处看到两次较明显的床温飞跃。
用上述着火理论，对实际点火过程进行分析及对出现的问题提出相应对策，有一定的指导意义。
4 实际点火过程分析
下图为某炉实际点火过程及厂家提供的升温曲线比较，由此可将点火过程分为以下几个阶段。
4.1 点火前的准备
1）底料，点火前静止床层高度，应保持在600mm～800mm，这主要考虑到做冷态流化试验及点火过程中床料的消耗，一般到投煤时炉膛床压维持到4.5到6.0kPa较好。床层太厚，则Qbh升高，炉膛床压6.5kPa以上时，不仅使油枪出力增大，耗油量大，点火风道温度升高，延长加热时间，而且由于炉膛床层点火过程中处于微流化状态，有可能造成局部流化不良，点火后期低温结焦；床层太薄，炉膛床压 3.5kPa以下，一方面床料蓄热能力不够，点火后期赶火升压，主汽温度迟迟上不来，延误并炉时间，负荷也不易带上；另一方面易造成床面吹穿，流化不良，如果炉膛内存有大量未然尽煤，点火后期爆燃时，易造成高温结焦。根据点火需要，应及时排床料或补充床料。
2）床料粒度、给煤粒度极其粒度分布应合理 ，控制在0～8mm，1 mm以下分额应占到50%以上。对于床料一般使用筛分过的CFB锅炉炉渣，其粒度及其粒度分布易符合要求；对于给煤主要由一次破碎机筛分控制，主要目的细颗粒引燃性能好，粗颗粒做着火后期维持床温用。粒度太细，易使离开床层的可燃物热量Q4b损失增大，用于着火需要的热量Qbh减少。
3）作好冷态流化试验，确定最底流化风速。试验结束后，检查床面应平整，不得有“凹凸”现象，防止点火过程中局部流化不良。
4）油枪雾化片应清洗，否则易造成油枪出力调整不灵敏。
4.2 投油枪过程
4.2.1 通过调整油枪出力及配风，初始温升率应控制在3℃/min左右。目的一方面控制点火风道、炉膛内耐火耐磨材料温升率不太大，以免造成裂缝或脱落。另一方面，由于床温与热烟气温度相差较大，温升率不会太小，由实际升温曲线看，投油枪过程中温升率较大。 一般先点一只床下油枪，待床温变化率上升不太大时，可依次点燃第二支床下油枪及床上油枪。
4.2.2 流化风量控制在9～10万Nm3/h，达到微流化状态即可。
4.2.3 汽包壁温差应控制在50℃以内。由于循环流化床整个炉膛床温比较均匀，炉内床料蓄热量大，其水循环建立较快，点火过程中汽包壁温差一般能控制在30℃以内。如果给水温度较低，省煤器再循环管投入，会造成给水短路，直接进入汽包内，在汽包压力1 Mpa以内，使汽包壁温差短时间超过50℃。
4.2.4 快要达到投煤温度时，床下油枪的出力已较大，应控制其出口处的温度小于1300 ℃，防止点火风道烧红。一要合理调整流化风量及环形冷却风量，不能一味减少流化风量；二要调整油枪出力；三要巡操就地加强监视。
4.3 投煤过程
河北华电石家庄有限责任公司给煤机的投煤条件之一为床温达到580℃。达到投煤条件后，可以启动给煤机投煤。一般投煤分为点动给煤、连续给煤两个阶段。
4.3.1 点动投煤
一般启动两台给煤机B、C，每次一台，点动2t/h左右，投煤3～5min，停止投煤，观察氧量变化及床温升率变化，一般当床温先降后升且逐渐增大，氧量下降时，可判断已着火，一般实际投煤至煤燃烧，使床温达到最大值需要4min左右，注意在床温变化率下降时，及时点动投煤，反复几次使床温上升到650℃以上。其中氧量反映风与燃料配比，床温变化率反映热力着火第二个条件。
4.3.2 连续投煤
床温650℃以上时，可用一台给煤机连投2～5t/h左右的煤量，观察着火情况，当床温升率持续上升，能保持1～3℃/min的变化时，可判断已着火，否则应停止给煤机运行，进行点动给煤。一般冷态点火连续投煤时的床温比温态点火要高一些。
4.3.3两次床温跃升
在达到730℃前的以上过程主要完成煤的燥和加热、挥发分析出及燃烧、少量细煤粒的燃烧。床温虽然不断上升，但煤并未完全燃尽，在床内积聚的焦碳较多。
1）当床温730℃左右时，出现第一次床温跃升，床温升率可达6℃/min以上，这是煤粒膨胀及一次破碎引起的。
2）当床温800℃左右时，出现第二次床温跃升，床温升率可达8℃/min以上，这是由于达到煤粒的焦碳着火温度，积存的煤粒爆燃引起的。
当出现床温跃升，流化风量不能加太快，应观察床温变化率的变化趋势，发现有下降趋势时，注意及时补充相应的煤量，否则出现Q2≥Q1， dQ2 /dT≥dQ1/dT的情况，由于CFB锅炉的热惯性大，致使床温下降较快，此点把握不好会使床温多次出现反复。
4.3.4 在投煤过程中出现下列情况时，应对炉膛结焦的可能性高度引起注意，并积极采取措施：
1）给煤机故障或其他原因，造成大量煤进入炉膛未燃烧，引起床温的持续下降及床压的快速升高。
2）炉膛发生剧烈爆燃时，应根据情况果断停止所有风机运行，待床温下降到较低时，重新置换床料，点火升压，这可能是防止结焦的最佳时机。
3）在炉膛发生爆燃后，出现以下现象：（1）氧量较低，甚至到零后才恢复正常；（2）锅炉发生床温高MFT，床温超过1100℃（一般床温测点显示温度比床上温度低100℃~150℃）；（3）床温测点分布不均，尤其存在床温测点偏高（超过950℃）且持续不降时；（4）床压、风室压力和布风板阻力出现了一些不对应现象，床压与风室风压可能一致。（5）增减煤量，床温、床温变化率、氧量和负荷等参数反映不明显。
4）以上现象均是炉膛结焦的征兆，首先应增大一次风量，加强排渣，确定炉内的流化工况是否正常及是否存在结焦现象。如果判断为结焦而且排渣、置换床料后，各种参数及炉内流化工况仍无好转，应紧急停炉，进行清焦作业，不得存有侥幸心理，使事故进一步扩大。
4.4 停油枪过程
随着给煤量及流化风量的增加，床温800℃以上后，应逐渐降低床上、床下油枪的出力，一方面避免煤与油争氧，一方面节省燃油量。床温达到830℃以上稳定运行时，可逐渐退出床上、床下油枪的运行。此时要注意监视两个特征参数：一是炉膛上部出口温度能否上来，二是炉膛出口氧量能否达到稳定预想值，它们都直接反映了炉膛内燃烧、流化工况的好坏，否则应补充床料、加强流化等手段达到理想燃烧、流化工况。
5 注意事项
5.1 点火前底料的厚度应保持在600～800mm，床料及给煤粒度及其粒度分布应合理，投煤时炉膛床压维持到4.5到6.0kPa较好。
5.2 如果给水温度较低，尽量不投入省煤器再循环管运行。
5.3 为防止投油枪过程中床温上升较快，可调整油枪出力或不同阶段更换床下油枪的雾化片，使其出力依次增大。
5.4 快要达到投煤条件的燃油过程中，对点火风道应加强监视，不应一味减少流化风量。
5.5 要建立床温变化率的趋势概念，特别是床温的两次跃升之时尤为重要，流化风量不宜减的过快，且当床温变化率有下降趋势时，注意补充相应的煤量。
5.6 炉膛爆燃时应根据情况果断停止所有风机运行，掌握防止结焦的最佳时机。爆燃后应根据参数综合判断，加强排渣，判断为结焦后，置换床料及排渣也不能使炉内流化工况好转，应紧急停炉，进行清焦作业，不得存有侥幸心理，使事故进一步扩大。
5.7 点火后期，要加强对炉膛上部出口温度、炉膛出口氧量两个参数监视，辅助判别炉膛内燃烧、流化工况的好坏。
总之，本文通过实际点火过程的理论分析，提出了相应的注意事项，以避免点火风道烧红、炉膛结焦等事故的发生或点火时间的延长，以供业界同行参考。但影响点火过程的因素复杂，有待于进一步分析，使点火过程在规定时间内更加安全、平稳。
参考文献：
[1] 岑可法，倪明江，骆仲泱等著，循环流化床锅炉理论设计与运行，北京：中国电力出版社，1997。
[2] 刘德昌、阎维平主编，流化床燃烧技术，北京：水利电力出版社，1995.11。