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300MW单炉膛CFB锅炉节能启动探讨
发布时间：2013-09-15 08:27 来源：未知
近年来随着国家一次能源的减少，环保要求的逐渐提高，为贯彻国家节能减排的方针政策，提高内蒙古京泰发电厂节能降耗水平及员工的节能减排意识，倡导低碳生活；火力发电厂的节能，可以从多方面人手，由于启动阶段属于一个不稳定的阶段，各种辅机、系统都不在其最佳的经济出力下运行，因此，该阶段有相当大的节能空间，通过认真分析、调整完全可以节约大量资源，下面就针对内蒙古京泰发电厂系统作出简单的分析。
1、循环流化床锅炉节油启动
循环流化床锅炉以燃料使用广（能够燃用劣质煤及煤泥）、燃烧效率高、负荷调节范围广、S02及NOx排放量低等优点得到快速发展。300Mw及以上锅炉已有30多台投运，600Mw机组目前正在建设之中。但由于流化床锅炉启动及运行时炉内有大量惰性床料且入炉煤粒径较大，启动时需要大量热量将惰性床料加热至燃煤着火温度，采用目前煤粉炉流行的等离子点火满足不了启动时需要的热量，所以目前流化床锅炉启动点火仍采用燃油或燃气。生产的300Mw锅炉为例，锅炉采用床下与床上联合点火，冷态启动一次须耗燃油约50t～60t，而近年燃油价格高涨，启动成本急剧增加。为了节约燃料，降低启动成本，必须采取行之有效的方法来降低启动油耗。
1.1合理降低一二次风量对循环流化床锅炉节油启动的影响
循环流化床锅炉在启动时一般要使一次风量（流化风）稍高于最低流化风量，以保证点火安全。同时，在满足床料升温的条件下尽量降低排烟所带走的热量。最低流化风量是根据锅炉投运前的流化试验所确定。流化风量的测点取在空气预热器出口管道上，但是，一般做最低流化风量的实验时都是在常温下做出的实验结果。而现实的点火过程中，由于一次风进入点火风道进行点火加热后，空气体积要大大膨胀（由于一次风机出口后到点火风道的压力可视为恒定，根据盖·吕萨克定律V1/Ti一V2/T2计算）。因此，从一次风机出口所测的流化风量要远远的小于进入炉膛的实际流化风量（体积流量），这样的结果使大量热量将随着排烟损失掉，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗�；⒛拘伎帕；怪频纳镏士帕Ｈ剂�。
东方锅炉厂的锅炉最低流化风量为17万Nm3／h，启动过程中的床温升温速率为1.5℃/min～2℃/min，在此条件下，所需的点火风道出口温度为850℃即可。根据我厂的实际情况我们推算出加热后达到最低流化风量的冷风量为5万Nm3/h左右。因是在理想工况下的计算值，所以实际在启动过程中控制在10万Nm3/h左右。
在启动过程中，初始建立最低流化风量按20万Nm3/h的冷风量控制，点火成功后，维持1.5℃/min～2℃/min的床温温升率，随着燃烧器后温度的上升逐步降低一次风量，此时床温上升主要是靠燃烧器后热风温度与床料的温差来进行。当风室温度达到设计允许最高值850℃时调整风量及燃油量维持风室温度不变。随着床温的升高，热风风温与床料温度温差越来越小，为维持1.5℃/min～2℃/min的床温温升率，须逐步增加风量，同时调整燃油压力及回油量，保持风室温度在设计允许最高值850℃，此时床温上升主要是靠热～次风量与床料剧烈混合来进行。如此循环操作，直至达到投煤温度。达到投煤温度后，随着投煤量的增加及床温的上升，逐渐减少燃油用量，待并网带一定负荷后及时停止油枪工作。
在以上的操作中，我们以控制实际最低流化风量为开始的调整依据，以合理的床温温升率为调整目的，达到了低风量与床温温升率的最佳配合方式，经实际操作检验，效果极佳。仅以内蒙古京泰发电厂启动为例，采用新的操作手段与原来的操作相比，冷态启动平均每次节油30t(在其他启动条件相同的情况下)。
另外，在投煤之前不需要二次风进行助燃，因此在需保证炉内床料及烟气不反窜至二次风道，对二次风造成磨损的情况下，二次风量越小越好，待投煤后再进行调整。
1.2升温升压速度对节油的影响
由于循环流化床锅炉的特点，启动过程中必须等到并网开始大量连续投煤后床温方可稳定，在此之前，必须投油助燃以维持床温。因此，在允许的前提下缩短启动时间也是节油的一个重要因素。
在确定启动并网时间后，提前予合理的时间投入炉底加热，则可尽快的缩短启动时间。冷态启动时，锅炉上水温度一般控制于80℃左右，但由于受热面的散热冷却，实际锅炉汽水系统送的水达不到80℃，此温度与饱和温度差距越大，锅炉启动时间越长，燃油耗量也越大。特别是对于循环流化床锅炉，因其炉膛内床料与炉水换热方式为接触换热，也就意味着必须将床料加热起来，炉水温度才能得以加热，而床料热容极大。这也就是循环流化床锅炉启动要比煤粉炉费油的原因之一。
因此，对于循环流化床锅炉投入炉底加热的意义要大于煤粉炉。针对循环流化床锅炉，投入炉底加热的意义还有一点不同于煤粉炉的地方，即炉底加热可以对床料有一定的预热作用，这样可以在启动过程中使床温的起点较高，可以尽量缩短床料的加热时间。
根据经验，对于循环流化床锅炉，投入炉底加热的时间确定为并网前24h较为合理。
1.3 投煤温度的影响
锅炉启动时随着床温的升高，单位耗油量大幅增加，因此启动过程中，投煤的时间越早，启动节油的效果越大。如上所述投煤温度过低容易出现炉内爆燃结焦，所以必须根据实际情况选择合理的投煤温度，一般挥发份高的煤投煤温度低一点，挥发份低的煤投煤温度高一点。如内蒙古京泰发电厂最早时投煤温度设定为500℃以上，经过试验后定为420℃以上，节约了大量燃油。
在有条件的厂，如启动时间可控、燃料有选择的余地，应储备部分挥发分高、着火点低的烟煤或褐煤作为启动燃料。待启动正常后，再转换为常规燃料。
1.4启动床料粒度、床料多少的选择对于节油启动的意义
启动床料粒度分配要合理，大颗粒过多，所需的流化风量大，容易出现流化分层，后期升负荷速度慢，但离开床层的细颗粒较少，对流换热量较少，加之粗颗粒的蓄热能力大于细颗粒的蓄热能力，使得密相区所占的热量份额偏大，床温容易提升，对启动节油有利；小颗粒过多，启动过程中，细颗�？赡芑岜淮罅看胂∠嗲斡氲铰诖笱分�，充分与稀相区的水冷壁进行换热，后期升负荷速度快，但床温上升速度就会变得很慢，达到最低投煤温度需要很长时间，燃油耗量增加。如料层减薄过多，容易造成局部吹穿而导致点火失败。所以合理床料粒度也是启动成功、节油的重要手段。内蒙古京泰发电厂目前启动床料粒度控制在0. 5mm以下约1s%，0.5mm～5mm约75%，5mm～8mm约10%。
启动床料的多少也将影响启动耗油量，床料是CFB中主要的蓄热体和载热体，料层过簿，床料稳定性差，易造成分布不均，床料的温度场也不均匀，结焦的可能性加大；料层过厚，虽然会增加床料在炉膛中的蓄热能力，床温相对稳定，但床料总蓄热量加大，点火加热时间过长，热电损失增加。因此，合理的选择启动床料的多少可以降低耗油量。根据我们实际摸索，启动时床压控制于6KPa，静止的床料厚度约为700mm左右。当然，各厂的客观条件不同，燃料选择不同，启动床压的选择还需根据自身的具体情况决定。
2、循环流化床锅炉启动节约用电措施
2.1控制合适的料层厚度
循环流化床锅炉冷态启动点火耗油量非常大，如果操作或调整不当，会造成点火油耗增加。床下油点火就是通过外部热源使最初加在床层上的物料温度提高到煤着火所需最低温度，从而使投入的煤迅速着火，并保持炉膛床层温度，实现锅炉正常稳定运行。床下油点火就是流态化点火，整个启动过程均在流态化进行。先在膜式水冷壁组成的水冷布风板上铺设400 - 500的底料，粒度和床料一样（锅炉排出底料即可）。由于热量是从布风板下均匀送人料层中，整个加热启动过程均在流态化（或微流化）下进行，点火燃用轻质柴油，油在热烟气发生器内筒中燃烧，产生的高温火焰和一次风给人的点火风和混合风混合成900℃热烟气，通过风室、风帽进入床内加热床料。热烟气温度和烟气量调节，可通过调节油压改变油枪出力、调节热烟气发生器风道点火风和混合风来实现。
2.2 降低最低流化风量后对节电的影响
内蒙古京泰发电有限责任公司一二次风机均采用变频方式运行，这也是全国新建、在建机组的普遍配置方式。内蒙古京泰发电厂在采用降低最低流化风量的启动方式后，由于冷风量大幅降低，一次风机频率也大幅降低。根据我们对比，启动过程中，一次风机耗电量降低40%左右。
循环流化床锅炉保持合适的料层厚度，对锅炉运行稳定以及燃烧控制有非常重要的意义。监控料层厚度的主要参数有风室压力、床层压力、料层差压等。维持合适的床压，避免料层厚度过低使燃烧不稳定，但也要控制料层厚度不要过高。料层厚度过高一方面导致流化效果不好，另一方面导致风室压力、床层压力、料层差压等参数过高，使一次风机、二次风机出口风压过高，风机电流增大，厂用电率增加。
一般控制床层折算静止厚度控制在500mm～750mm，风室压力控制在8kPa—12kPa，床面压力控制在6kPa～8kPa，床层差压控制在4kPa～6kPa，这样保持合适的一次风压头，起到降低一次风机电流的目的，同时，二次风机电流一定程度会降低。在低负荷时，控制参数在以上范围的下限，在高负荷时，控制在以上参数的上限。根据义马烟煤燃烧后灰渣特性结合电厂锅炉具体情况，我们得出若床层压力每降低1.1kPa，料层折算静止厚度降低100mm，则每台一次风机电流降低3A～4A，二次风机电流降低1A—2A，两台一次风机电流共降低6A～8A，两台二次风机电流共降低2A—4A，这样就能在一定程度上降低厂用电率。
2.3对大功率电机采用液力偶合器调控或变频器调整
循环流化床锅炉重要辅机具体参数见下表，调速大型的风机如引风机、一次风机、二次风机等采取电调或液偶调节。变速调节效率在95%以上，节流调节效率随负荷升高而增大，在变负荷运行时，变速调节的优越性更加显著。内蒙古京泰发电厂二次风机、引风机、给水泵都采用液力偶合器，一次风机电机采用档板调节后改为变频器调节，通过变速调节来满足不同负荷需要外，减少了通过调节挡板调节而带来的节流损失，降低了厂用电率效果非常明显。
2.4一二次风道设计合理，炉膛封闭完好减小漏风系数
风道设计选用合适的通流截面，风道弯头、变径部位尽量减少。减少管道压力损失，减少辅机出口压力，降低辅机电流。同样的锅炉型号，辅机配置，运行控制参数，在两家不同电厂辅机电流情况相差很多。山东江泉电厂一次风机、二次风机和内蒙古京泰发电公司同样的设备，在与内蒙古京泰发电厂I况相同条件下，每台风机电流比我厂偏大5A左右；江苏大屯电厂，在对二次风道进行改造之后，消除了管道振动的同时，保证风量、风压的前提下，二次风机电耗明显下降。在减小漏风系数方面，各风道调节挡扳，炉膛各处人孔门、排渣系统各排渣门严密不漏风，各处保温完整。在机组停运时检查空气预热器管柬是否有漏风，及时修补，检查烟道内是否有积灰，及时清理。这样起到降低一次风机、二次风机、引风机电流的目的。
2.5单台风机运行，单台一次风机、二次风机、引风机运行
本机组引风机、一次风机、二次风机、冷渣器流化风机都采用两台，用联络门和联络母管相连。在设计院设计的联络风道的基础上，我们对联络风道进行了扩容，联络风道截面扩大为原来的2倍。扩容前，单台一次风机运行，只能满足40Mw以下负荷一次风的需求，扩容后在90Mw以下负荷采取单台引风机，单台一二次风机运行，开启联络母管上的联络风门，冷渣器流化风机也是单台运行。从前面给出的各风机参数分析，在很大程度上降低了厂用电。单台一次风机电流可以减少90A，单台二次风机电流可以减少20A。
2.6合理的一二次风配比，使一二次风量有助于充分燃烧
一次风的主要作用是保证物料处于良好的流化状态，同时为燃料燃烧提供部分氧气。床料的流化状态受温度影响很大，热态运行时的流化远比冷态时好，所以一次风量的调整在保证不小于最低流化风量时，根据床温来调整至合适值，使一次风机电耗得到优化。二次风量主要根锯烟气含氧量调整，补充燃烧所需空气，起到扰动作用，加强了气固两相混合。二次风分上、下两段送入，下层二次风压约高于上层二次风压2kPa，保持氧量在3%—5%之间。一二次风从不同位置分别送入流化床，一次风占风量5s%，二次风占总风量45%。在运行调整中应将床温、汽温、汽压、氧量、负压、床压维持在一个较小的变动范围，以此来判定一二次风量是否合适，燃烧是否充分。若增加风量、床温、汽温、汽压上升，说明风量不足，煤量偏多，应及时调整减少煤量；若增加风量后床温下降汽压先升后降，说明风多煤少，应及时增大煤量。通过勤调细调使得各参数最终达到一个平衡状态，这样既保证燃烧充分，又可降低风机电耗。
2.7煤的粒度，从而导致床料的粒度
煤的粒径对传热系数影响很大，稳定的床温需要不同粒径。为了稳定床温，采用煤的粒径分布为0mm～9mm，其中1.8mm以下占SO%。煤粒度大小对燃烧的温度场分布有很大的影响，床料粒度偏大，同等厚度的物料，需要增加一次风压头才能保证流化良好，增大了一次风电耗和排渣电耗。床料粒度太细，运行过程中床压容易造成波动，所以在运行调整中，严格控制煤的粒度在0mm～9mm，煤中灰份高时煤的粒径可以适当细一些，挥发份高时粒径可以适当大些，这样既保证了燃烧，又降低了厂用电率。
2.8 长周期、高负荷的运行
由于循环流化床锅炉在启动和停运时，需要消耗很大的电量，所以保证机组长周期，减少启停次数能有效的降低厂用电率。高负荷运行可以降低厂用电量在发电量之中的比例。因为，就是再低的负荷，循环流化床锅炉也要保证流化和燃烧正常，而负荷的增加与辅机的出力并非成比增加，这样高负荷所耗电能相应减少。同时高负荷时，物料循环增强，床温较高，燃烧更充分，燃烧用电会有所下降，这样就起到了降低厂用电率的目的。
3、结束语
内蒙古京泰发电有限责任公司已投产运行3年，运行人员不断的优化启动方式，不仅缩短了启动时间，启动油耗也明显的降低，厂用电源切换提前，还大大节约外购电量。投产后我们不断摸索总结运行经验，合理调整运行方式，积极进行设备改造。千方百计降低厂用电率，节约启动用油，降低了企业成本，提高了企业的经济效益和竞争力，在同行业中处于领先水平。
