循環流化床鍋爐油槍動態點火的技術要點

　循環流化床鍋爐油槍動態點火的技術要點李軍李蔭堂西安交通大學，西安710049 *+227. 1前言點火啟動是燃煤鍋爐正常運行首先碰到和必須解決的問題，而循環流化床鍋爐由于其過程的動態性其點火啟動與煤粉爐或層燃爐相比技術難度更大。循環流化床鍋爐點火啟動的主要任務就是采用適當方式將床層溫度提高并保持在煤燃燒所需的最低溫度以上，以便實現投煤后燃料的穩定燃燒和鍋爐的正常運行。

　　盡管由于其獨具的高效率低污染技術優勢，近年來循環流化床鍋爐在我國備受青睞，但點火啟動問題也一直是困擾各用戶的一大難題。隨著循環流化床燃燒技術的曰漸成熟，將有越來越多的此類鍋爐在我國投入商業運行，了解和掌握它們的點火啟動特性對其安全經濟運行有重要的意義。

　　2循環流化床鍋爐的點火方式目前循環流化床鍋爐的點火方式主要有表面加熱固定床點火、油氣艙床層內流態化點火及床下熱煙氣流態化點火等，前一種主要用于小型循環流化床鍋爐，后兩種特別是第二種目前在中大型循環流化床鍋爐中得到廣泛應用。

　　油搶動態點火就是在流化狀態下利用油燃燒產生的熱量加熱床料到煤著火燃燒所需的最低溫度。其技術優勢首先在于能充分利用流化床內良好的混合和傳熱特性，迅速地對床層進行均勻加熱；其次在流化狀態下床層溫度較易控制，點火過程安全可靠；其存在的主要弊端是由于流化空氣要帶走相當部分熱量，所以熱量的有效利用率較低。故妥善處理過程的各種影響因素而趨利避害正是動態點火中所要解決的問題。

　　影響動態點火過程的因素很多，并且這些因素相互制約，任何一個環節的失敗都會影響成功點火。下面就影響該過程的主要因素及技術要點作簡單的分析和首先，一定厚度的料層是獲得穩定均勻流態化的前提，所以考慮到流化床流體動力學穩定性料層不宜太薄；其次，床料是流化床中主要的蓄熱體和載熱體，正是熾熱的流化床層才能為煤的及時著火提供理想的熱力環境，為保證點火過程的熱力穩定性料層也不宜太薄；實際上動態點火為料層的均勻加熱提供了條件，不存在固定床點火時厚料層加熱不透的問題。當然考慮到動態點火油搶熱量利用率較低過厚的料層也是不必要的。根據我們的點火試驗情況及一些報道的實爐點火經驗，油搶動態點火時保持300400mm的靜止料層是比較合適的。

　　流態化點火的前提條件之一就是要維持點火過程中床料處于全流化狀態，以保證整個料層的快速均勻加熱，過小的流化風速若不能使得床層達到所需要的流化狀態則無法體現流態化點火的技術優勢。當然，流化風速過大對點火也不利：首先，在流態化點火過程中，流化空氣帶走的熱量占相當部分的油搶總熱量，高的流化風速無疑將會造成較大的熱量損失；另外，在投煤以后過高的流化風速也將不利于較易著火的細粒燃料蓄積于床層中，抑制床層溫度的迅速提高，延長點火時間。所以點火風速的選擇原則應是：床層的流化程度應滿足均勻加熱料層所需的良好的縱向和橫向混合，在此前提下風速越小越好。根據我們的點火實踐，我們推薦的點（3）點火油搶的布置高度油搶的布置高度應能保證油搶火焰有充分的擴展空間，使燃燒穩定同時又能對流化料層進行有效加熱。我們認為，滿足這一條件的最佳位置是流化床層上界面附近。所以點火油搶最好布置在等于或略低于點火風速下流化料層上界面的高度。循環流化床鍋爐實爐點火中點火油搶的布置位置有時無法選擇，這一問題可通過對靜止床高及流化風速的選擇綜合考慮。

　　6）點火過程中控制溫度點的選擇在循環流化床點火過程中，投煤、回料時機的選擇，給煤量、送風量及回料量的調節，點火油搶的功率調節及適時撤除等都強烈地依賴對爐內溫度的準確把握，而油搶啟動后，爐內溫度特別是沿軸向溫度變化很大，所以從過程控制的角度講選擇一個能反映煤著火環境真實情況以便為進行相應操作提供準確信息的控制溫度點就顯得十分重要。我們在對多次成功和失敗的點火過程爐內溫度采集數據進行分析時發現，位于點火油搶之下流化床層中且遠離點火油搶的溫度測點作為過程的控制點較合適，尤其在選擇投煤和撤除油搶的時機時依據此處溫度作出的判斷具有很高的可靠性。這是因為在點火過程中由于較低的流化速度，煤的著火燃燒過程主要在流化床層中進行，流化床層特別是床層底部的溫度工況既是決定過程能否進行的重要因素也是過程進行到何種程度的真實反映。而點火油搶之上或附近的溫度測點由于受油搶熱量的影響往往具有較大的“欺騙性”。所示是我們記錄的銅川煙煤點火過程中不同時間爐膛溫度的沿高度變化的曲線其中的幾條粗線是油搶撤除后爐內溫度分布曲線。

　　分析對比點火過程中各測點的溫度變化情況很容易看到，位于點火油搶之下流化床層中的測點1的溫度變化比較準確地反映了煤的點燃過程，而其它測點的溫度由于受點火油搶熱量影響較大實際上無法承過擔程6斤煤時機及給煤量調節給煤時機的把握就是對爐內“火候”的把握，是點火過程中十分關鍵的一個環節。當然把床層加熱到較高的溫度再投煤，從煤燃燒的角度講或許是一種較好的選擇，但是考慮到流態化點火過程中用于加熱床料的有效熱量僅占油搶總熱量的20%左右，靠油搶把床料直接加熱到較高溫度就并非上策。按我們的經驗，對于揮發分含量較高的煙煤在床層溫度上述的控制點溫度超過400后就可開始少量給煤在此溫度下煤中的揮發分已能充分著火燃燒，這將有助于迅速提高床層溫度縮短點火時間，而對揮發分含量較少的無煙煤，投煤溫度應在600左右。溫度條件不具備時過早給煤是循環流化床點火中的大忌，大量未燃煤在床層中的積聚不但無助于床層溫度的提高，反而為溫度提高后床內結焦埋下了隱患。所以從點火的安全性考慮投煤的下限溫度一定要很好把握。點火過程中給煤量的調節應隨床層溫度的提高漸次增加，我們摸索到的大致規律是開始投煤后可按床層溫度每升高100給煤量增加一倍的速率分幾個檔次漸增至正常給煤量。

　　膽料時機及回料量的調節在點火過程的絕大部分時間里特別是點火初期，由于前已述及的原因一般采用較低的流化風速保持流化床層于系留狀態，此時在爐膛及整個循環回路里還不可能形成明顯的顆粒流動，所以實際上并無必要啟動回料。待點火后期隨著給煤量、送風量不斷增加，床層溫度穩步上升，煤燃燒漸趨穩定時方可考慮啟動回料，以便在較短時間過渡到正常運行狀態。回料啟動時一定要嚴格控制回料量使其漸次增加避免由于大量冷料的突然入爐造成床層溫度的劇烈波動甚至熄火。目前循環流化床鍋爐的回料控制機構及技術還遠非芫善，這也是使得循環流化床鍋爐點火難度增加的主要原因之一。