300MWCFB锅炉启动中爆燃原因及防范措施

收稿日期：2009-08-20；修回日期：2009-09-29

作者简介：孙后军（1975—），男，安徽和县人，项目管理员，注册安全工程师，从事火力发电厂生产运行管理工作。

E -mail:shj1234@https://www.360docs.net/doc/036753168.html,

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300MW CFB 锅炉机组基本系统和物料

热循环

进行调试的锅炉型号为HG1025/17.4—L.MN36

型，由哈尔滨锅炉厂设计制造，主要参数见表1［2］。采用亚临界参数设计。

锅炉主要由单炉膛、高温绝热旋风分离器、回料阀、外置式换热器、尾部对流烟道、冷渣器和回转式空气预热器等部分组成（见图1）。单炉膛采用裤衩腿、双布风板结构。在炉膛上部左右两侧各布置有2个高温绝热旋风分离器。每个分离器回料腿下布置

1个回料阀和1个外置式换热器。每个回料阀一侧

与炉膛相连，另一侧与1个外置式换热器相连。分离器分离下来的高温物料一部分直接返送回炉膛，另一部分进入外置式换热器，通过调整外置换热器入口锥型阀的开度可控制外置换热器和回料阀的循环物料分配。在炉膛两侧下部对称布置4个外置式换热器。靠近炉前的2个，内置有HTR （高温再热器）和LTS （低温过热器），主要作用是调节再热汽温；靠近炉后的2个，内置有1对ITS （中温过热器），用于

闸）动作，首出信号为“炉烟道顶部压力高（大于等于4000Pa）”，锅炉熄火。外观检查，锅炉B侧风道

燃烧器膨胀节裂开。

3.2事故前运行工况

引风机单台、高压流化风机3台、一次风机2台、二次风机1台运行；风道燃烧器共3只油枪运行，锅炉燃煤量约为18t/h；左、右裤衩腿一次风量分别为150000m3/h和190000m3/h，氧质量分数约17%；另由于运行中给煤线频繁故障，锅炉整体床温一直不高，下部约在600℃，中部略高于500℃，上部约460℃。但从给煤线跳闸测点信号中反映，投煤期间上部床温有一点经常超过1000℃，各部床温特别是上部床温温差较大。事故发生在给煤线断煤后突然恢复给煤不久。

3.3事故危害分析

CFB锅炉炉膛内爆燃，容易造成炉膛内该区域温度升高很快产生低温结焦，造成炉内流化不良。若

图1CFB锅炉基本系统

Fig.1Basic system of CFB boiler

2）校核煤种的质量配比为：矸石∶煤泥∶中煤=53%：15%：32%

图2300MW CFB 锅炉机组床料粒径曲线

Fig.2300MW CFB boiler bed material particle size curve

的风管上，将进一步恶化炉料流化，严重影响锅炉设备及整个汽轮机组的安全运行。这次事故后经停炉冷却后检查，现场观察膨胀节右上角破裂，吹损了部分床枪点火装置等设备。左右侧旋风分离器出口水平段到尾部烟道膨胀节破损，其中右侧膨胀节上部保温层材料飞出挂到了钢梁上。左、右侧旋风分离器出口水平段烟道分别向外侧发生位移30mm 和50mm ，并压坏了其膨胀限位。尾部烟道至空气预热器入口段一小部保温层松散。4个回料阀内床料含碳质量分数较大，其中靠右侧（A 、C ）回料阀内床料太少，已接近风帽。一埋刮板给煤机上部盖板掀走。锅炉右侧裤衩腿内发现有大量焦块。

3.4爆燃原因分析

从调试操作方面来看，炉膛温度维持在500～

700℃时，在给煤线频繁发生断煤和跳闸故障的情

况下，选择大量投煤的时机不适宜，发生了未燃烧的煤粉在炉内积聚导致了炉内爆燃。其主要原因：

（1）爆燃前由于密相区上部温度偏高，右侧个别测点温度显示达1000℃以上，为避免该点温度继续上升，调试中采用了加大二次风量的办法。因风量过大，炉膛温度水平偏低，使得煤粒入炉后未经充分燃烧，即被烟气携带离开炉膛，带入尾部烟道。

（2）由于仅启用了乙引风机，在烟气流通截面宽大的情况下，单台引风机运行使烟气携带量不均匀，造成部分较细未燃尽的煤粒沉积在烟气流动相对较缓的右侧烟道内壁，加剧了烟道内煤粒积聚。

（3）点火时，炉膛一次风量A 侧为140000m 3/h 、

B 侧为170000m 3/h ，二次总风量139000m 3/h 。随着

负荷增加，风量值对应增加至A 侧为150000m 3/h 、

B 侧为180000m 3/h ，二次总风量250000m 3/h 。大风

量运行造成炉内平均温度偏低，遇有突然大量煤粒入炉后，未经充分燃烧即被烟气携带离开炉膛，在旋风分离器出口水平烟道处积聚，到达爆炸极限质量

浓度值后在一定温度下发生了爆燃。

从事故后对炉内检查情况来看，右侧2个回料阀内床料已减少至接近了风帽，显示爆燃前已经存在严重的床料流化不良工况。这说明床温分布不均匀、炉内各部温差偏大，加剧了入炉煤粒燃烧不充分的现象，是诱导这次锅炉爆燃的间接原因。

4CFB 锅炉启动预防爆燃措施

（1）冷态启动前，在炉膛4个回料阀和4个外置

床内添加足够的启动床料，床料尽可能使用锅炉正常运行中排放出来的循环灰，以便锅炉启动后尽快建立内循环及外循环。启动床料在第1次启动时可以用砂，以后也可以用底渣作为床料。如果选用沙子作启动床料，要求控制沙子中的钠、钾质量分数，以免引起床料结焦。其中:w （Na 2O ）为1.0%～2.0%；w （K 2O ）为2.0%～3.0%。沙子粒度:最大粒径小于等于1mm （99%小于1mm ）；d 50=200μm （50%小于200μm ）。

启动床料粒度要求可参照CFB 锅炉运行说明书中提供的粒度曲线（见图2）［4］。尤其采用底渣时，应尽量满足粒度分布的要求，一般推荐粒度分布在曲线A 和曲线B 之间。

（2）对应型号锅炉在冷态启动中，应考虑启用2台引风机同时运行，尽量使烟气携带量趋于均匀。运行中待燃烧工况稳定后根据需要选择引风机台数。另外应加强对尾部烟道吹灰，防止可燃物沉积。

（3）冷态启动中，当床温达到投煤允许温度时，则以最低转速对称投入2条给煤线，约60s 后观察，如床温有所增加，同时氧质量分数有所减小时，证明煤已开始燃烧。床温将以5～8℃/min 速率增加，氧质量分数持续减小，可以较小的给煤量连续给煤。当给煤线故障停运时，必须查明原因消除故障后，方能恢复投煤，避免可燃物在未燃尽的情况下大量积聚。

Causes analysis and preventive measures of 300MW CFB boiler deflagration in start-up phase

SUN Hou -jun ，ZHANG Wei -zhi

（Anhui Energy Maanshan Power Co.,Ltd.，Maanshan 243021，China ）

Abstract:The causes and damages of deflagration in 300MW CFB boiler were introduced.In the cold start-up phase of the same type boilers,less circulation material inside and outside the furnace and unstable combustion conditions in furnace would lead to a large temperature deviation in furnace,and in this condition a lot of feeded coal would deflagrate easily.The preventive measures of combustible material accumulation was analyzed,such as layouting start-up bed material reasonably,making start device symmetrically and controlling start-up parameters etc.In order to achieve uniform bed temperature distribution and avoid bad fluidization in furnace due to low-temperature slagging caused by localized high temperature,the choice of coal feeding time and adjustment of coal feeding rate should be based on the condition of bed temperature distribution.On adjustment ，when some measuring point is over-temperature ，the primary air volume should be increased,the upper and lower rate of secondary air should be adjusted,the amount of fuel and feeding coal should be reduced instead of increasing air flow only.Key words:CFB ；boiler ；deflagration ；preventive measures

（4）点火后应根据床温分布情况对给煤线前后下煤量及时调整，以消除床温分布不均现象。300MW

CFB 锅炉启动中在500～700℃时不宜大量投煤，床

温达500℃时，应按两侧对称方式逐一启动床枪，避免炉膛内点火后长时间处于平均温度低的阶段。

（5）在床温达到600℃左右时，可对称启动HTR 、

LTS 、ITS ，加速2个外置床流化，其对应的锥形阀开

度为10%左右，以加热其床料。检查外置床风量:入口500m 3/h ；空室1850m 3/h ；HTR 室7600m 3/h ；LTS 室7600m 3/h 。逐步开大锥形阀开度，提高过热汽温、再热汽温。床温控制在650～700℃，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。燃烧在提高床温的同时，也有助于建立锅炉的热物料内外循环。

（6）一旦发现床温测点偏差大，或某测点显示温度超过1000℃时，应立即联系热工检查。当确认该点显示正确时，应果断采取措施，在加大一次风量，调整上、下二次风量比例方法的同时,应降低该侧的燃油量和给煤量，而不是单纯加大风量。降低该点床温低于1000℃,防止发生结焦而引发炉内流化不良。

（7）当发现炉膛内某个区域的温度变化率迅速上升时，应将氧质量分数、炉膛压力、主蒸汽压力等参数结合起来判断，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，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2台引风机静叶开度。如机组处于运行中还应开大汽轮机调速汽门，增加机组负荷来降低主蒸汽压力，同时要密切监视主蒸汽温度的过热度，以防止过热度偏低威胁到汽轮机的安全运行。

5结语

采取上述措施后，这台机组在之后的10余次整

组调试中未再发生锅炉爆燃。期间，给煤线断煤故障仍然存在。2009年2月，建设单位联系厂家重新设计安装了新给煤线系统，彻底解决了给煤线频繁跳闸断煤问题，机组于2009年3月移交投产。

300MW 循环流化床锅炉机组由于冷态启动过

程较长，造成炉膛内床料越来越少，床压越来越低，且回料阀和外置床内的物料也很少，还没有建立正常的锅炉内外循环，投煤进入炉膛后由于炉膛内各处的温度偏差较大，容易造成燃烧不好。此时，大量投煤会加剧未充分燃烧的煤粒在炉内设备表面沉积的现象。部分区域积聚一定量的煤粒后，容易造成急剧燃烧，即发生炉膛爆燃。但只要在运行中多调整、勤分析，正确采取措施，就能降低爆燃发生的几率，保证机组安全运行。

参考文献：

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LU Xiao https://www.360docs.net/doc/036753168.html,rge -scale circulating fluidized bed boiler equipment and running ［M ］.Beijing ：China Electric Power Press ，2006.［2］300MW 循环流化床锅炉运行说明书［R ］.哈尔滨锅炉厂有限责

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300MW circulating fluidized bed boiler operation manual ［R ］.Harbin Boiler Factory Co.，Ltd.，2007.

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Anhui Huaibei Linhuan Gangue First Phase Project design and debug running information ［R ］.Linhuan Zhongli Power Co.,Ltd.,2008.［4］300MW 循环流化床锅炉运行说明书［R ］.哈尔滨锅炉厂有限责

任公司，2007.

300MW circulating fluidized bed boiler operation manual ［R ］.Harbin Boiler Factory Co.,Ltd.,2007.

（责任编辑孙家振）