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循環(huán)流化床鍋爐啟動時爆燃原因分析及預(yù)防措施

文檔作者：吳明立劉正陳超偉李建軍譚榮國文檔來源：安徽華電六安發(fā)電有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年09月04日
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上一篇：循環(huán)流化床鍋爐水冷壁蠕脹爆燃事故分析

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第35卷第7期
2013年7月
華電技術(shù)
Huadian Technology
V0l_35 No．7
Ju1．2013
循環(huán)流化床鍋爐啟動時爆燃原因
分析及預(yù)防措施
吳明立，劉正，陳超偉，李建軍，譚榮國
(安徽華電六安發(fā)電有限公司，安徽六安237126)
摘要：為防止循環(huán)流化床鍋爐啟動時發(fā)生爆燃事故，對其啟動時的爆燃過程及爆燃原因進行了分析，提出了具體的預(yù)
防措施。這些措施實施后取得了較好的效果，保證鍋爐在啟動過程中更加安全、經(jīng)濟、平穩(wěn)。
關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；啟動；爆燃；措施
中圖分類號：TK 229．6 6 文獻標(biāo)志碼：B 文章編號：1674—1951(2013)07—0013—03
O 引言
循環(huán)流化床(CFB)鍋爐是20世紀(jì)80年代發(fā)展
起來的新一代采用潔凈煤燃燒技術(shù)的鍋爐，因其具
有燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、燃
料制備系統(tǒng)簡單、易于實現(xiàn)灰渣綜合利用等優(yōu)點，在
生產(chǎn)用汽、供熱、熱電聯(lián)產(chǎn)等工業(yè)領(lǐng)域被廣泛采用。
進入21世紀(jì)以來，我國對環(huán)境保護的要求日益提
高，CFB鍋爐以其能實現(xiàn)在爐內(nèi)直接脫硫及低NO
排放等優(yōu)勢獲得人們的青睞。但CFB鍋爐易發(fā)生
爆燃等事故，存在極大的安全隱患。
鍋爐爆燃是指當(dāng)爐膛內(nèi)可燃物堆積且濃度在爆
燃極限范圍內(nèi)，遇到明火或溫度達到燃點時所發(fā)生
的劇烈燃燒，燃燒產(chǎn)物能在瞬間向周圍空間快速擴
散，具有較強的破壞性和危險性。在冷態(tài)啟動過程
中，由于循環(huán)流化床鍋爐的內(nèi)外循環(huán)還未建立，爐膛
內(nèi)物料少，流化不良，最易發(fā)生爆燃事故，因此，探討
鍋爐爆燃的原因并制訂相應(yīng)的預(yù)防措施是十分必
要的。
1 鍋爐設(shè)備概況
某電廠2×135 MW機組鍋爐為DG440／13．8一
II5型自然循環(huán)、單汽包、一次中間再熱、超高壓循環(huán)
流化床鍋爐，島式半露天布置，該鍋爐與東方汽輪機
廠生產(chǎn)的N135—13．24／535／535型汽輪機和山東濟
南發(fā)電設(shè)備廠生產(chǎn)的WX21Z—OJS．461．401型密
閉循環(huán)式空氣冷卻發(fā)電機配套。
2 啟動過程中發(fā)生爆燃的現(xiàn)象
圖1是該廠2008年某次冷態(tài)啟動時發(fā)生爆燃
的過程。床溫升至500 左右時，開始脈沖投煤，煤
收稿日期：2013—04—08
量約為7 t／h，90 S后停運給煤機。10 rain后床溫上
升至527℃ ，氧量下降；床溫達534℃時，氧量上升，
開始脈沖投煤，90 S后停止給煤；10 min后，床溫由
529℃開始上升，氧量下降，如此反復(fù)3次，連續(xù)給
煤。床溫達560 oC左右后開始快速上升，12 min后
即達到最高點1 065 oC，溫升速率為62 qC／min，此后
床溫逐漸下降至正常值830℃ ，氧量從14．5％下降
至11．5％ ，11 min后逐漸上升至18．0％ ，爐膛負(fù)壓
為一150～+200 Pa，隨著投入給煤的燃燒，床溫平
穩(wěn)維持在850 oC左右。
圖1 爆燃時床溫隨時間的變化曲線
由圖1可知，560 oC左右時床溫出現(xiàn)躍升，這是
由于煤粒達到了著火溫度，積存的煤粒爆燃引起床
溫躍升，最高可達1 065 c(=。
3 爆燃原因分析
3．1 煤種及煤的燃燒過程分析
3．1．1 煤種分析
無煙煤俗稱白煤，表面呈明亮的黑色，密度較其
他煤種大，質(zhì)地堅硬、不易破碎，便于運輸和貯存。
無煙煤是埋藏年代最久、炭化程度最深、揮發(fā)分最
低、著火困難、燃盡困難的煤種。我國無煙煤儲量豐
富且價格低廉，并且無煙煤燃燒時無煙，對空氣造成
· 14· 華電技術(shù) 第35卷
的污染小。
但CFB鍋爐在用無煙煤啟動時，如果控制不
當(dāng)，易造成大量未燃盡的煤在爐內(nèi)積聚，一旦床溫升
至殘余煤的著火溫度，則會出現(xiàn)床溫突升的現(xiàn)象，引
發(fā)爆燃。
該廠主要燃用山西晉城的無煙煤，其工業(yè)分析
見表1。
表1 無煙煤的工業(yè)分析
項目 數(shù)值
收到基碳／％
收到基灰分／％
收到基水分／％
可燃基揮發(fā)分／％
低位發(fā)熱量／(MJ·kg )
62．86
6～25
3 ～15
6．5 ～lO．0
21．O ～25．O
3．1．2 煤的燃燒過程分析
由圖1可知，CFB鍋爐點火過程中煤粒的燃燒
可以分為3個主要階段：
(1)揮發(fā)分的析出隨煤炭化程度的加深而減
少，地質(zhì)年齡最長的無煙煤揮發(fā)分很小，因此，這個
階段主要是煤炭的干燥和加熱。
(2)當(dāng)床溫達450 oC時，揮發(fā)分析出。
(3)當(dāng)床溫達560℃左右時，出現(xiàn)床溫躍升，溫
升率可達62~C／min，床溫最高達1 065℃，這是由于
床溫達到了煤粒的著火溫度，積存的煤粒爆燃。
3．2 啟動床料分析
圖2是篩選了一部分鍋爐啟動床料的燃燒試驗
結(jié)果。對圖2進行分析可知，床層中存在大量可燃
物是造成啟動過程中床溫突變的主要原因之一。床
料內(nèi)未燃盡的炭達到著火溫度后快速燃燒，導(dǎo)致床
溫在短時間內(nèi)快速升高。床層中的炭主要來自2個
方面：一是啟動前添加的床料中含有大量的可燃物；
二是啟動初期投煤未充分燃燒，未燃盡的炭在爐內(nèi)
積聚。
圖2 可燃物燃燒份額
綜合判斷，在啟動前要嚴(yán)格控制啟動床料中炭
的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，啟動過程中也要嚴(yán)格控制入爐煤量。
3．3 投入燃料過程分析
3．3．1 投油階段分析
大型CFB鍋爐的主要點火方式分為床下點火
和床上點火，該廠為床下點火，并配備了2個點火油
燃燒器，油燃燒器技術(shù)特性見表2。
表2 油燃燒器技術(shù)特性
CFB鍋爐一般采用柴油點火，點火過程中常會
發(fā)生油槍滅火，滅火后如果沒有及時關(guān)閉油閥，被霧
化的燃油會繼續(xù)噴進爐膛內(nèi)，從爐膛到尾部煙道甚
至到煙囪出口都充滿了油霧。這時若遇到明火(如
再次點火)，就會使?fàn)t膛和尾部煙道發(fā)生爆燃。
油槍霧化不合格是油槍滅火的主要原因，而油
槍霧化不合格的常見原因有燃油中含有雜質(zhì)、點火
風(fēng)調(diào)配不當(dāng)和油壓低。
3．3．2 投煤階段分析
在投煤過程中，給煤時機的把握非常關(guān)鍵，如果
床溫未達到煤的燃點就開始投煤，當(dāng)燃料加得多時，
未燃煤就會在料層中大量積聚，容易在床溫上升后
出現(xiàn)爆燃。
在投煤階段，燃燒調(diào)整和配風(fēng)也非常重要。若
燃燒調(diào)整不當(dāng)或配風(fēng)不合理，燃料中的炭在缺氧狀
況下燃燒不充分會產(chǎn)生大量的CO，進人煙道后在遇
到明火或達到著火溫度時就會瞬間發(fā)生燃燒，如果
此時可燃物濃度在爆燃極限范圍內(nèi)，就會發(fā)生爆燃。
4 爆燃的預(yù)防措施
4．1 啟動前的準(zhǔn)備工作
在添加床料時靜止料層高度應(yīng)控制在650～
800mm，保證床料粒度在9 mm以下，以便爐內(nèi)物料
循環(huán)盡快建立起來，促使燃燒系統(tǒng)進入穩(wěn)定工況。
鍋爐在啟動前嚴(yán)格控制啟動床料中炭的質(zhì)量分
數(shù)(小于1％)，同時充分做好啟動時人爐煤的工業(yè)
分析，了解煤的特性，以便在啟動時能嚴(yán)格控制升溫
第7期 吳明立，等：循環(huán)流化床鍋爐啟動時爆燃原因分析及預(yù)防措施 ·l5·
升壓曲線，以防大量未燃盡的炭在床層中堆積，留下
不安全因素。
點火前應(yīng)嚴(yán)格按爐膛吹掃程序進行充分吹掃，
防止?fàn)t膛和煙道有可燃?xì)怏w積聚。
4．2 啟動過程中防止爆燃的措施
4．2．1 投油階段防止爆燃的措施
采用1．25 t／h的油槍點火前要進行油槍霧化試
驗并保證達到合格標(biāo)準(zhǔn)，點火初級階段采取A，B油
槍交替投入的方法控制床溫的升溫速率，防止升溫
速率超出正常范圍。油槍投入時，應(yīng)加強對火焰監(jiān)
視儀和就地著火情況的監(jiān)視，發(fā)生閃火現(xiàn)象時應(yīng)及
時查明原因并聯(lián)系相關(guān)人員進行處理。床溫在
400—450℃時，穩(wěn)定燃燒不少于1 h，使鍋爐受熱面
緩慢升溫、升壓，鍋爐本體得到緩慢膨脹，直至汽包
壓力接近1 MPa，促使?fàn)t水循環(huán)初步建立。鍋爐本
體在充分預(yù)熱后，即使發(fā)生爆燃，也不至于在受熱面
上產(chǎn)生大的應(yīng)力。床溫超過450 qC后，加大一次風(fēng)
量至12萬m ／h以上，保證充分流化；在床溫均勻的
情況下，逐漸升溫至550℃ ，并密切監(jiān)視所有床溫測
點，對床溫控制應(yīng)該以最高點為準(zhǔn)，參考平均床溫。
床溫在540—550℃維持運行至少0．5 h，使床料中
的可燃物充分燃燒，并維持如下運行參數(shù)：一次風(fēng)量
l2萬m。／h，氧量15％左右，采取大風(fēng)量過氧燃燒的
燃燒方式。床溫達550℃后，通過調(diào)整油槍出力，進
一步提高床溫，盡可能采取高的投煤溫度。
4．2．2 投煤階段防止爆燃的措施
若使用油槍無法使床溫進一步上升，可以采用
脈沖法“點動”投煤。在點火過程中，給煤時機的把
握是非常關(guān)鍵的，如果在床溫未達到煤的燃點就開
始投煤，這些未燃煤會在料層中大量積聚，這不但無
助于提高床溫，而且容易在床溫上升后引起爆燃。
點動投入無煙煤時，應(yīng)嚴(yán)格控制床溫在550 qC以上，
并遵循少量多次的原則，同時要留意氧量變化情況，
每次投煤要控制煤量在3～7 t／h，防止投煤過量造
成燃料積聚。床溫達到600℃后，若出現(xiàn)床溫變化
過快(升溫速率達5℃／min)的情況，應(yīng)及時降低油
槍出力，必要時可先停用油槍并迅速加大一次風(fēng)量，
直到床溫的升溫速率降低并穩(wěn)定后再次投入油槍。
若升溫速率嚴(yán)重超出正常范圍(20℃／min以上)，
且加大一次風(fēng)量和停用油槍仍不能消除，持續(xù)時間
達5 rain以上時，應(yīng)果斷停運各風(fēng)機并關(guān)閉擋板，做
悶爐處理，以防止惡性爆燃事故的發(fā)生。
圖3是正常啟動過程中床溫隨時間的變化曲
線。通過對比試驗可知，啟動時最容易發(fā)生強烈爆
燃的溫度范圍為580～600℃和770—790℃ ，在此階
段要密切注意床溫的變化，必要時可采取上述措施
降低床溫。在投煤階段，要建立床溫升溫速率的概
念，特別是床溫兩次躍升時，流化風(fēng)量不宜減得過
快，且當(dāng)床溫的升溫速率有下降趨勢時，應(yīng)注意補充
煤量。
圖3 正常啟動時床溫隨時間的變化曲線
4．2．3 出現(xiàn)爆燃后的處理措施
一旦出現(xiàn)爆燃，可通過爐膛負(fù)壓、氧量、煤量和
油量等參數(shù)綜合判斷是否是爐內(nèi)積煤造成的。如果
是，應(yīng)立即停止油槍(如果投煤則盡量減少煤量)，
加大一次風(fēng)量降低床溫，等到確定可燃物燃盡后
(氧量降至5％ ～10％)，可投煤穩(wěn)定床溫，防止床溫
下降較快而造成床溫多次大幅度波動，同時要防止
床溫過高或過低而造成結(jié)焦。爐膛發(fā)生劇烈爆燃
時，應(yīng)根據(jù)情況果斷停運所有風(fēng)機，待床溫降到較低
溫度時，重新置換床料，點火升壓，以防爐膛發(fā)生嚴(yán)
重結(jié)焦。
實施上述措施后，該廠至今未再發(fā)生過爆燃
事故。
5 結(jié)束語
CFB鍋爐啟動是鍋爐運行中一個重要的操作，
為了確保燃燒過程的穩(wěn)定、可靠，在CFB鍋爐點火
啟動時，上述措施的實施是非常關(guān)鍵的，它可以避免
出現(xiàn)爆燃事故，從而保證鍋爐在啟動過程中更加安
全、經(jīng)濟、平穩(wěn)。
參考文獻：
[1]黨黎軍．循環(huán)流化床鍋爐啟動調(diào)試與安全運行[M]．北
京：中國電力出版社，2002．
[2]盧嘯風(fēng)．大型循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備與運行[M]．北京：中
國水利水電出版社，2006．
[3]劉德昌，陳漢平，張世紅，等．循環(huán)流化床鍋爐運行與事
故處理[M]．北京：中國電力出版社，2006．
(本文責(zé)編：劉芳)
作者簡介：
吳明立(1975一)，男，安徽六安人，運行部主任，工程
師，從事運行生產(chǎn)管理方面的工作(E—mail"WWW．m128@163．
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