摘要：循环流化床锅炉起动点火是其冷态起动过程的关键步骤，是运行中的一个难点问题。循环流化床锅炉普遍点火用油量大，本文对节油点火方法进行了试验研究。研究表明，提高油枪雾化质量、优化床料高度、采用微流化及脉冲投煤等方法，可以达到节油点火的目的。
关键词：循环流化床；锅炉点火；节油改造
引言
我国多数循环流化床锅炉点火系统采用传统机械雾化油枪，启动升温慢，点火时间长，热损失及油耗高，环境污染严重，所需用油压力较高，燃油雾化效果不佳，因此对点火系统进行技术改造，通过更换点火油枪、提高油枪雾化质量、优化床料高度、采用微流化及脉冲投煤等方法。改造后，锅炉点火时间缩短了40.38%，启动点火油耗降低了48.24%，机组并网后可以正常接带负荷，从而减少了发电企业点火运营成本，提高了电厂的收益；点火过程中锅炉床温均匀上升，风温易调节控制，提高了锅炉启动安全性；点火燃油得到了充分燃烧，除尘器可以及时投运，降低了粉尘排放质量浓度，减少了对环境的污染。
一、循环流化床锅炉采用机械雾化油枪点火存在的问题
1.1 启动点火时间长
循环流化床锅炉采用机械雾化油枪点火，整个点火过程持续时间为9 h32 min，持续时间较长。
1.2 启动点火油耗高
采用机械雾化油枪点火耗油量大，整个点火过程油耗为19.65 t。
1.3 燃油燃烧不充分
由于机械雾化油枪雾化效果不佳，使得燃油燃烧不充分，烟囱大量冒黑烟，对环境造成了严重的污染。
1.4 除尘器无法及时投运
由于燃油不能得到充分燃烧，为防止未燃尽的油污进入除尘器，只能在油枪全部退出后投运除尘器。点火过程中烟气中夹带大量烟尘，对环境造成了严重的粉尘污染。
1.5 点火风温不宜控制
由于所需供油压力较高，油压波动对油枪雾化燃烧极其敏感，常会导致点火风温剧烈波动，燃烧不稳。有时出现一侧入口风道温度高达1105℃（规定点火温度≤980℃），而另一侧温度仅为922℃的现象。点火风温的剧烈波动和偏差对相关设备的安全运行极为不利。
1.6 循环流化床床温波动大
锅炉整个点火过程中平均床温波动较大，温升不均，可能导致炉膛内耐火耐磨材料开裂或脱落，金属受热面膨胀不均，从而产生过大的热应力而损坏。
二、循环流化床锅炉技术改造
2.1油枪雾化
根据伯努利方程机械能的转换与守恒原理，对油枪进行技术改造。通过设备结构改造将压缩空气高压力转化为高流速，使燃油雾化粒度大幅度减小，改善雾化效果，燃油与空气充分均匀混合，从而使燃油充分燃烧。
改造后的油枪主要由回油管、进油管、进气管、内管、外管、膨胀器、扩压腔及增速喷口组成。改造后高压压缩空气由进气管经外管进入膨胀器，进行分流增速后进入扩压腔，燃油送至油枪头扩压腔内，被高速气流冲击破碎后雾化混合，油被充分雾化的同时，压力增大，带压油气混合气一起经枪头的高速喷口喷出后迅速燃烧，油枪回油通过在油枪头部设置的引流口进行回流。
2.2床料高度
点火升温过程是点火油燃烧产生的热烟气加热床料的过程，床料的厚薄对用油量有直接的影响。床料不宜太厚或太薄，料层过厚，加热床料的时间长，升温时间长，则点火用油量大；料层过薄，则易出现流化不均匀现象。同时，选择底料时应保证干燥．底料潮湿会增大颗粒间的吸附系数，底料不易流化或造成布风不均．给点火前的冷态试验带来不确定凶素。试验表明，对炉内有循环灰存量时的起动，床料厚度应为600mm左右；对炉内无循环灰时的起动，床料厚度应为1100 mm左右。另外，控制合理的床料粒度亦有助减少点火用油量。床料粒度过大其所需的临界流化风风量较大，点火过程中烟气带走的热量较多。但是，床料粒度也不宜过细，以防止点火过程中床料逃逸过多。
应当注意的是：在床上木炭点火底料中一般不掺入引燃物，这是由于引燃物在实际操作过程中不可能实现理想状态的均匀分布，床上木炭点火方式的微流化态不易调整，容易在局部造成偏多，从而在点火过程中出现局部过热引起结焦。
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2.3微流化点火
点火过程中的流化风量控制是循环流化床锅炉冷态起动节油的重要环节。点火起动的最佳流化风量应使流化风刚好能够使料层处于微流化状态。流化风量过大会造成点火过程大量热量被热烟气带走，加热主循环回路系统热量减少，导致升温时间长；流化风量过小，则容易造成流化不良，引起锅炉结焦。流化风量的控制原则为：（1）保证床料的正常流化，防止流化不良和超温而造成结焦；（2）保证点火用油燃烧需要的足够空气量，过量空气系数保持1.2以上。
2.4脉动给煤
大型循环流化床锅炉炉前给煤机一般采用变频调节，选择合适的脉动给煤床温和连续给煤时间，对节油点火十分重要。根据实炉研究，床温在350～400℃时可开始脉动给煤。
电厂在点火过程的给煤控制主要措施如下：
2.4.1床温在370℃左右进行脉动给煤。脉动投煤温度原则上不高于400℃。在煤着火后可能出现床温升高很快，这时要减少或停止给煤，适当加大一次风量，保证床温平稳上升。
2.4.2以满负荷燃煤量的10％给煤量进行脉动给煤，给煤90s后，停止给煤。约3min后观察床温及氧量的变化，就地监视炉膛内应有火星，且床温有所增加，氧量有所减小时，证明煤已开始燃烧。再以给煤90s，停90s的脉冲形式给煤3次，床温增加大约5℃/min，氧量继续减小，这时以较小的给煤量连续给煤。炉内无火星时，应立即停运给煤机，继续预热床料，同时随时观察炉内着火情况。
2.4.3在床温约700℃左右时，退出全部油枪。采取上述措施后，循环流化床锅炉起动过程起动用油量降低到16t以下，节油效果明显。
三、循环流化炉技术改造后效果
3.1 锅炉启动点火时间缩短
油枪改造后锅炉整个点火过程持续时间为5小时41分钟，较改造前缩短了40.38％。
3.2 启动点火油耗降低
改造后，油枪良好的雾化使燃油得到了充分的燃烧，锅炉风道燃烧器内烟气温度场分布均匀，点火用油为10.17t，较改造前减少了48.24％。
3.3 燃油燃烧充分
改造后，燃油得到了良好的雾化与充分的燃烧，消除了机械雾化油枪点火过程中烟囱冒黑烟的现象，减少了对环境的污染。
3.4 除尘器可以及时投运
改造后，燃油得到充分的燃烧，烟气中不再含有未燃尽的油污，因此在锅炉点火启动前即可投运除尘器，解决了锅炉启动过程中因除尘器无法及时投运而造成烟气夹带大量烟尘，对环境造成的污染问题。同时，改造中对除尘器旁路通道进行了封堵，以避免因除尘器旁路挡板关闭不严漏粉尘，导致烟尘质量浓度超标的问题出现。
3.5 点火风温得到调节控制
改造后油枪点火过程中所需供油压力较低，油压波动不会对点火风温造成较大影响。风道燃烧器超温的现象得到控制。
3.6 点火过程中锅炉床温上升均匀
油枪改造后整个点火过程锅炉平均床温上升曲线平滑，温升均匀，无明显波动现象，有利于锅炉耐火材料预热及金属受热面膨胀。
四、结语
循环流化床锅炉改造后，大大缩短了锅炉的启动点火时间，提前了机组接带负荷的时间点，增加了发电企业的发电量，从而提高了企业收益；锅炉启动油耗的大幅度降低，减少了发电企业点火启动运营成本；点火风温更易得到调节控制，使得锅炉启动床温均匀上升，避免了因锅炉启动导致的设备损坏，降低了设备的检修维护成本，提高了锅炉点火启动的安全性，降低了对环境的污染。
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论文作者:宋晖
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/8
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