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循環(huán)流化床鍋爐啟動(dòng)時(shí)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(guó) 文檔來(lái)源：安徽華電六安發(fā)電有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)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(dòng)時(shí)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(guó)
(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(dòng)時(shí)發(fā)生爆燃事故，對(duì)其啟動(dòng)時(shí)的爆燃過(guò)程及爆燃原因進(jìn)行了分析，提出了具體的預(yù)
防措施。這些措施實(shí)施后取得了較好的效果，保證鍋爐在啟動(dòng)過(guò)程中更加安全、經(jīng)濟(jì)、平穩(wěn)。
關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；啟動(dòng)；爆燃；措施
中圖分類號(hào)：TK 229．6 6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：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(lái)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(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)灰渣綜合利用等優(yōu)點(diǎn)，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(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求日益提
高，CFB鍋爐以其能實(shí)現(xiàn)在爐內(nèi)直接脫硫及低NO
排放等優(yōu)勢(shì)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(dá)到燃點(diǎn)時(shí)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(kuò)
散，具有較強(qiáng)的破壞性和危險(xiǎn)性。在冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)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(jī)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(jī)
廠生產(chǎn)的N135—13．24／535／535型汽輪機(jī)和山東濟(jì)
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(jī)配套。
2 啟動(dòng)過(guò)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(dòng)時(shí)發(fā)生爆燃
的過(guò)程。床溫升至500 左右時(shí)，開(kāi)始脈沖投煤，煤
收稿日期：2013—04—08
量約為7 t／h，90 S后停運(yùn)給煤機(jī)。10 rain后床溫上
升至527℃ ，氧量下降；床溫達(dá)534℃時(shí)，氧量上升，
開(kāi)始脈沖投煤，90 S后停止給煤；10 min后，床溫由
529℃開(kāi)始上升，氧量下降，如此反復(fù)3次，連續(xù)給
煤。床溫達(dá)560 oC左右后開(kāi)始快速上升，12 min后
即達(dá)到最高點(diǎn)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(shí)床溫隨時(shí)間的變化曲線
由圖1可知，560 oC左右時(shí)床溫出現(xiàn)躍升，這是
由于煤粒達(dá)到了著火溫度，積存的煤粒爆燃引起床
溫躍升，最高可達(dá)1 065 c(=。
3 爆燃原因分析
3．1 煤種及煤的燃燒過(guò)程分析
3．1．1 煤種分析
無(wú)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(jiān)硬、不易破碎，便于運(yùn)輸和貯存。
無(wú)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(guó)無(wú)煙煤儲(chǔ)量豐
富且價(jià)格低廉，并且無(wú)煙煤燃燒時(shí)無(wú)煙，對(duì)空氣造成
· 14· 華電技術(shù) 第35卷
的污染小。
但CFB鍋爐在用無(wú)煙煤?jiǎn)?dòng)時(shí)，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(huì)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(wú)煙煤，其工業(yè)分析
見(jiàn)表1。
表1 無(wú)煙煤的工業(yè)分析
項(xiàng)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(guò)程分析
由圖1可知，CFB鍋爐點(diǎn)火過(guò)程中煤粒的燃燒
可以分為3個(gè)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(zhǎng)的無(wú)煙煤揮發(fā)分很小，因此，這個(gè)
階段主要是煤炭的干燥和加熱。
(2)當(dāng)床溫達(dá)450 oC時(shí)，揮發(fā)分析出。
(3)當(dāng)床溫達(dá)560℃左右時(shí)，出現(xiàn)床溫躍升，溫
升率可達(dá)62~C／min，床溫最高達(dá)1 065℃，這是由于
床溫達(dá)到了煤粒的著火溫度，積存的煤粒爆燃。
3．2 啟動(dòng)床料分析
圖2是篩選了一部分鍋爐啟動(dòng)床料的燃燒試驗(yàn)
結(jié)果。對(duì)圖2進(jìn)行分析可知，床層中存在大量可燃
物是造成啟動(dòng)過(guò)程中床溫突變的主要原因之一。床
料內(nèi)未燃盡的炭達(dá)到著火溫度后快速燃燒，導(dǎo)致床
溫在短時(shí)間內(nèi)快速升高。床層中的炭主要來(lái)自2個(gè)
方面：一是啟動(dòng)前添加的床料中含有大量的可燃物；
二是啟動(dòng)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(dòng)前要嚴(yán)格控制啟動(dòng)床料中炭
的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，啟動(dòng)過(guò)程中也要嚴(yán)格控制入爐煤量。
3．3 投入燃料過(guò)程分析
3．3．1 投油階段分析
大型CFB鍋爐的主要點(diǎn)火方式分為床下點(diǎn)火
和床上點(diǎn)火，該廠為床下點(diǎn)火，并配備了2個(gè)點(diǎn)火油
燃燒器，油燃燒器技術(shù)特性見(jiàn)表2。
表2 油燃燒器技術(shù)特性
CFB鍋爐一般采用柴油點(diǎn)火，點(diǎn)火過(guò)程中常會(huì)
發(fā)生油槍滅火，滅火后如果沒(méi)有及時(shí)關(guān)閉油閥，被霧
化的燃油會(huì)繼續(xù)噴進(jìn)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(shí)若遇到明火(如
再次點(diǎn)火)，就會(huì)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(jiàn)原因有燃油中含有雜質(zhì)、點(diǎn)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(guò)程中，給煤時(shí)機(jī)的把握非常關(guān)鍵，如果
床溫未達(dá)到煤的燃點(diǎn)就開(kāi)始投煤，當(dāng)燃料加得多時(shí)，
未燃煤就會(huì)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(huì)產(chǎn)生大量的CO，進(jìn)人煙道后在遇
到明火或達(dá)到著火溫度時(shí)就會(huì)瞬間發(fā)生燃燒，如果
此時(shí)可燃物濃度在爆燃極限范圍內(nèi)，就會(huì)發(fā)生爆燃。
4 爆燃的預(yù)防措施
4．1 啟動(dòng)前的準(zhǔn)備工作
在添加床料時(shí)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(lái)，促使燃燒系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定工況。
鍋爐在啟動(dòng)前嚴(yán)格控制啟動(dòng)床料中炭的質(zhì)量分
數(shù)(小于1％)，同時(shí)充分做好啟動(dòng)時(shí)人爐煤的工業(yè)
分析，了解煤的特性，以便在啟動(dòng)時(shí)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(dòng)時(shí)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(diǎn)火前應(yīng)嚴(yán)格按爐膛吹掃程序進(jìn)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(dòng)過(guò)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(diǎn)火前要進(jìn)行油槍霧化試
驗(yàn)并保證達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，點(diǎn)火初級(jí)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(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)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(shí)應(yīng)及
時(shí)查明原因并聯(lián)系相關(guān)人員進(jìn)行處理。床溫在
400—450℃時(shí)，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(guò)450 qC后，加大一次風(fēng)
量至12萬(wàn)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(cè)
點(diǎn)，對(duì)床溫控制應(yīng)該以最高點(diǎn)為準(zhǔn)，參考平均床溫。
床溫在540—550℃維持運(yùn)行至少0．5 h，使床料中
的可燃物充分燃燒，并維持如下運(yùn)行參數(shù)：一次風(fēng)量
l2萬(wàn)m。／h，氧量15％左右，采取大風(fēng)量過(guò)氧燃燒的
燃燒方式。床溫達(dá)550℃后，通過(guò)調(diào)整油槍出力，進(jìn)
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(wú)法使床溫進(jìn)一步上升，可以采用
脈沖法“點(diǎn)動(dòng)”投煤。在點(diǎn)火過(guò)程中，給煤時(shí)機(jī)的把
握是非常關(guān)鍵的，如果在床溫未達(dá)到煤的燃點(diǎn)就開(kāi)
始投煤，這些未燃煤會(huì)在料層中大量積聚，這不但無(wú)
助于提高床溫，而且容易在床溫上升后引起爆燃。
點(diǎn)動(dòng)投入無(wú)煙煤時(shí)，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(shí)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(guò)量造
成燃料積聚。床溫達(dá)到600℃后，若出現(xiàn)床溫變化
過(guò)快(升溫速率達(dá)5℃／min)的情況，應(yīng)及時(shí)降低油
槍出力，必要時(shí)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(shí)間
達(dá)5 rain以上時(shí)，應(yīng)果斷停運(yùn)各風(fēng)機(jī)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(dòng)過(guò)程中床溫隨時(shí)間的變化曲
線。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)可知，啟動(dòng)時(shí)最容易發(fā)生強(qiáng)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(shí)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(shí)，流化風(fēng)量不宜減得過(guò)
快，且當(dāng)床溫的升溫速率有下降趨勢(shì)時(shí)，應(yīng)注意補(bǔ)充
煤量。
圖3 正常啟動(dòng)時(shí)床溫隨時(shí)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(guò)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(dòng)，同時(shí)要防止
床溫過(guò)高或過(guò)低而造成結(jié)焦。爐膛發(fā)生劇烈爆燃
時(shí)，應(yīng)根據(jù)情況果斷停運(yùn)所有風(fēng)機(jī)，待床溫降到較低
溫度時(shí)，重新置換床料，點(diǎn)火升壓，以防爐膛發(fā)生嚴(yán)
重結(jié)焦。
實(shí)施上述措施后，該廠至今未再發(fā)生過(guò)爆燃
事故。
5 結(jié)束語(yǔ)
CFB鍋爐啟動(dòng)是鍋爐運(yùn)行中一個(gè)重要的操作，
為了確保燃燒過(guò)程的穩(wěn)定、可靠，在CFB鍋爐點(diǎn)火
啟動(dòng)時(shí)，上述措施的實(shí)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(dòng)過(guò)程中更加安
全、經(jīng)濟(jì)、平穩(wěn)。
參考文獻(xiàn)：
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國(guó)水利水電出版社，2006．
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(本文責(zé)編：劉芳)
作者簡(jiǎn)介：
吳明立(1975一)，男，安徽六安人，運(yùn)行部主任，工程
師，從事運(yùn)行生產(chǎn)管理方面的工作(E—mail"WWW．m128@163．
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