330MW循环流化床锅炉启动时爆燃原因及控制手段

330MW循环流化床锅炉启动时爆燃原因及控制手段
摘要:通过对国产330MW循环流化床锅炉在冷态启动阶段发生爆燃的实际工况
中各个参数的变化趋势进行分析，发现循环流化床锅炉在冷态启动阶段由于炉内
的内外循环物料少，炉内燃烧工况的不稳定性、炉膛内各处的温度偏差较大是产
生炉膛爆燃的原因。

并对循环流化床锅炉发生爆燃对机组产生的危害进行了阐述，结合锅炉燃用煤的煤质、启动床料的选用、启动过程中各主要参数的具体控制要
求等对其进行分析，找出了切实可行的控制措施，并且取得了非常好的效果，对
同类型的循环流化床锅炉有一定的借鉴及参考价值。

关键词:循环流化床锅炉；爆燃；原因分析；控制措施
1.前言
近十几年来，代表着目前最先进的洁净煤燃烧技术的循环流化床机组，在我
国被广泛应用于电力生产中。

蒙西某电厂两台330MW循环流化床锅炉于2015年双投。

投产后机组运行情况良好，但在冷态启动过程中，由于炉膛内物料少，部
分地方流化不好，易发生爆燃，威胁锅炉安全运行。

2.330MW循环流化床锅炉热物料循环系统
锅炉设备为亚临界、一次中间再热、自然循环汽包炉。

锅炉型号为：DG-
1210/18.1-II1。

锅炉为单汽包自然循环、一次中间再热、高温分离器、平衡通风、前墙给料循环流化床锅炉。

采用高温汽冷式旋风分离器进行气—固分离。

锅炉主
要由1个膜式水冷壁炉膛、3台汽冷式旋风分离器和1个尾部竖井（HRA）3部分组成。

炉膛内布置有屏式受热面：12片膜式过热器管屏、6片膜式再热器管屏和
2片水冷蒸发屏。

锅炉采用炉前给煤，锅炉前墙共设有10台给煤装置；后墙布置有6个回料点。

炉膛底部由水冷壁管弯制围成水冷风室。

每台炉设置有2个床下
点火风道，每个床下点火风道配有2个油燃烧器（带高能点火装置），其目的在
于高效地加热一次流化风，进而加热床料。

另外在炉膛下部还设置有床上助燃油枪，用于锅炉启动点火和低负荷稳燃。

锅炉按6台滚筒式冷渣器设计，采用炉后
排渣。

炉膛与尾部竖井之间，布置有3台汽冷式旋风分离器，其下部各布置1台
回料器。

3. 锅炉燃用煤质分析
该厂现有2台330MW循环流化床锅炉燃用的是煤矸石。

煤样工业分析数值
见表1
4. 爆燃原因及控制措施
4.1 爆燃前工况介绍
锅炉冷态启动后，投入4支床下风道燃烧器油枪运行，将一次风加热至850℃～900℃，热一次风通过水冷风室进入炉膛，加热炉膛内的床料。

炉膛平均
温度达到450℃，四条给煤线运行正常，给煤量120t/h，燃油量2.58t/h，机组负
荷127MW，主汽压力12.07MPa，机组处于正常的升参数启动过程中。

4.2 爆燃现象及原因分析
由于锅炉冷态启动过程较长，造成炉膛内床料越来越少，床压越来越低，在3～5KPa之间波动，且未建立正常的锅炉内外循环。

此时投煤，煤进入炉膛后由
于炉膛内各处的温度偏差较大，且燃烧不好。

炉内部分区域的煤及挥发份遇到温
度较高的物料时造成急剧燃烧，发生炉膛爆燃。

该区域的炉膛温度会急剧上升，
温度变化率最高时达到100℃/min，炉膛出口氧量急剧下降。

炉膛压力在引风机
静叶及炉膛压力投自动的情况下，波动很大，在+1000Pa～-1000Pa之间波动，锅
炉过热器出口压力上升很快，由于外置床内几乎不进料，导致主汽温度主要靠布
置在炉膛尾部烟道的高温过热器吸热，汽温变化不大，由于主汽压力上升较快，
导致主汽温度的过热度下降很多，威胁机组安全运行。

4.3 爆燃的危害
炉膛内的部分区域发生爆燃，容易造成炉膛内该区域温度升高很快，超过灰
分的熔化温度，会产生低温结焦，造成炉内流化不良。

若低温结焦产生在炉膛的
一次风风帽及二次风进炉膛的风管上，将进一步恶化炉膛内床料的流化情况。

在
主汽压力上升的情况下，主汽温度的过热度下降很多，由原来的 l26℃下降到84℃，主汽温度的过热度小于50℃，汽轮机将打闸停机威胁机组的安全运行，严
重时可能引起汽轮机水冲击事故的发生。

4.4 控制措施
(1) 在冷态启动前，在炉膛、四个回料阀和四个外置床内添加足够的启动床料，床料尽可能使用锅炉在正常运行中排放出来的循环灰，这些循环灰将有助于锅炉
启动后尽快建立物料内循环及外循环。

启动床料除使用原有床料外，还可以使用沙子。

如果选用沙子做启动床料，
要求控制沙子中的钠、钾含量，以免引起床料结焦，且要求沙子最大粒径不超过0.6mm。

(2) 锅炉在冷态启动中，当床温达到投煤允许温度350℃时，则以最低转速对
称投入2条给煤线，约1分钟后观察床温的变化，如床温有所增加，同时氧量有
所减小时，可证明煤已开始燃烧。

床温将继续以 5℃～8℃/min速率增加，氧量
持续减小，可以较小的给煤量连续给煤。

在床温达到600℃左右时，开始启动两台高再HTR外置床和内置 LTS、ITS两
个外置床流化的流化风，其锥形阀开至10％左右，以便加热床料。

外置床的风量为：入口1500Nm3／h；空室1850Nm3/h，高再室 7600Nm3/h。

逐步开大锥形阀
开度，提高过、再热汽温度。

床温控制在在65O℃-700℃之间，逐渐停止床下启
动燃烧器，同时增加给煤量。

在锅炉床温等参数满足要求的情况下，尽早向炉膛投煤助燃。

煤燃烧提高床
温的同时，煤中所含的灰分也向炉膛添加循环灰，有助于建立锅炉的热物料内循
环及外循环。

(3) 锅炉在冷态启动中，注意控制炉膛下部压力及水冷风室压力，防止出现两
床失稳及翻床事故的发生。

通过冷渣器的运行或添加床料的手段，维持△Pl在16～l8KPa。

同时，注意监视炉膛下部、中部及上部各点温度的变化率，通过两床
的一次风量，以及上下二次风量配合调整，控制各点温度变化率在lO℃/min以内。

(4) —旦发现床温测点偏差大，或超过1000℃时，应立即联系热工人员确认该测点显示是否准确。

当确认该点温度正确时，应立即采取措施。

(5) 当发现炉膛内某个区域的温度变化率迅速上升时，应将氧量、炉膛压力、
主汽压力等参数结合起来进行判断，如果出现与爆燃现象相吻合时，即可判断为
炉膛爆燃。

此时，应当迅速采取措施，适当减少给煤量和燃油量，密切监视炉膛
压力自动，当炉膛压力偏离正常值较大时，应立即解除炉膛压力自动，手动调节
两台引风机静叶开度，防止炉膛压力保护动作(炉膛压力保护定值：炉膛压力达到+4KPa或者-4KPa时，延时2秒，触发锅炉MFT保护和锅炉跳闸保护)。

此时应开
大汽轮机调速汽门，增加机组负荷来降低主汽压力，同时要密切监视主汽温度的
过热度，防止主汽温度的过热度偏低威胁机组的安全运行。

当主汽温度的过热度
小于50℃,汽轮机应立即打闸停机，防止汽轮机水冲击事故的发生。

5. 结束语
330MW循环流化床锅炉在冷态启动和压火后的恢复过程中，易发生爆燃现象。

只要我们在运行中多调整，勤分析，当发生炉膛爆燃现象时，果断采取措施，就
能降低爆燃的危害，保证机组的安全运行。

参考文献:
【1】.330MW 循环流化床锅炉运行说明书东方锅炉（集团）股份有限公
司,2013.
【2】岑可法，倪明江，骆仲泱等．循环流化床锅炉理论设计与运行[ M]．北京：中国电力出版社，1998.
作者简介：马骏（1975--）,从事循环流化床锅炉试验及压力容器检验的研究。

性别：男民族：蒙古族年龄：42岁
毕业院校：内蒙古工业大学热能与动力工程学院本科
职称：助理工程师
工作单位：内蒙古电力科学研究院锅炉技术研究所
单位地址：呼和浩特市锡林南路21号邮编:010020。