內(nèi)容摘要：本文論述在福建省龍巖電廠裝設(shè)大型循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行技術(shù)改造的可行性及其帶來(lái)的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，  同時(shí)推論大型循環(huán)流化床鍋爐在福建電力工業(yè)的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞  大型循環(huán)流化床鍋爐  無(wú)煙煤  環(huán)保

l  前言

經(jīng)二十多年的發(fā)展，循環(huán)流化床(CFB)鍋爐顯示出無(wú)可置疑的優(yōu)勢(shì)：燃料適應(yīng)性廣；在爐內(nèi)加入石灰石脫硫較煙氣脫硫經(jīng)濟(jì)，且能達(dá)到與PC爐加濕法FGD相當(dāng)?shù)呐欧胖笜?biāo)；爐內(nèi)燃燒溫度800～900℃，NOx排放量少，一般不需要脫硝裝置，即可滿足環(huán)保要求。

福建省含煤面積約一萬(wàn)平方公里，據(jù)目前探明的儲(chǔ)量約為13．7億噸多，其中無(wú)煙煤儲(chǔ)量占98．3％。現(xiàn)在福建省無(wú)煙煤的煤價(jià)約150～200元／噸，省外到岸煙煤綜合價(jià)約350～400元／噸。目前沿海的大型火電廠及過(guò)去已建成的內(nèi)地?zé)犭姀S及大量工業(yè)鍋爐燃用外省煙煤。由于市場(chǎng)變化，我省按1996年生產(chǎn)水平，今后幾年內(nèi)每年本省煤將有250 ～300萬(wàn)噸煤炭剩余，如何節(jié)約、減少購(gòu)買(mǎi)外省煙煤資金，增加利用本省無(wú)煙煤；提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，不僅電力更是煤炭工業(yè)不得不考慮的大問(wèn)題。CFB鍋爐為此提供一個(gè)很好的路子。

由于福建無(wú)煙煤揮發(fā)分含量極低，炭化程度高，著火和燃燼都困難，一般沸騰爐燃燒效率和熱效率較低，煤粉爐需摻油助燃和穩(wěn)燃，而CFB鍋爐能較好地解決這些問(wèn)題，因此CFB鍋爐在福建省工業(yè)鍋爐和小型熱電廠上已得到較廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)有CFB鍋爐30多臺(tái)投運(yùn)。

自90年福州華塑安裝了我省第一臺(tái)湘潭鍋爐廠制造的10t／hCFB鍋爐以來(lái)，人們經(jīng)過(guò)認(rèn)識(shí)、改進(jìn)和初步掌握的階段。福州二化集團(tuán)2臺(tái)35t／h次高壓CFB鍋爐也通過(guò)改造獲得成功。1998年12月29日正式投運(yùn)的石獅熱電廠2 × 35t／hCFB鍋爐，運(yùn)行情況良好，最高出力曾達(dá)42t／h，其飛灰含碳量約30％，估計(jì)熱效率可達(dá)82％；在已投產(chǎn)良好的情況下該廠又增加1臺(tái)75t／hCFB鍋爐，現(xiàn)已完成施工圖設(shè)計(jì)。

有了小型CFB鍋爐設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，加之目前國(guó)內(nèi)外已有大型CFB鍋爐的運(yùn)行實(shí)踐，預(yù)測(cè)大型CFB鍋爐在福建推廣應(yīng)用將會(huì)有廣闊的前景。

2  概述

擬裝大型CFB鍋爐(2 ×125MW機(jī)組)進(jìn)行技術(shù)改造的福建省龍巖電廠是1975年建成、裝有2 ×12MW中溫中壓的凝汽式機(jī)組的老廠，燃燒當(dāng)?shù)責(zé)o煙煤。現(xiàn)有職工600多人，生活福利設(shè)施齊全。由于機(jī)組老化，容量又小，近二、三年來(lái)處于停產(chǎn)狀態(tài)，職工強(qiáng)烈要求盡快進(jìn)行“以大代小”的技改工作，以擺脫困境，同時(shí)又可改善當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境增加本省無(wú)煙煤利用量，一舉數(shù)得。

3  大型循環(huán)流化床鍋爐燃用福建龍巖無(wú)煙煤的可行性

3．1  技改的需要

龍巖電廠現(xiàn)有2 ×12MW機(jī)組，屬嚴(yán)重老化應(yīng)退役的機(jī)組，急需以老廠為依托，利用原設(shè)施和一支素質(zhì)高的職工隊(duì)伍等有利條件，裝設(shè)大容量、高參數(shù)的新機(jī)組替代。另外，福建大部分火力發(fā)電廠都在東部沿海地區(qū)，龍巖位于福建省的西部地區(qū)，該地區(qū)多為水電站，缺少穩(wěn)定可靠的電源，很有必要在龍巖增設(shè)電源點(diǎn)，對(duì)減少東電西送、合理分布都有一定的意義。從建設(shè)條件等諸因素分析、論證，裝設(shè)2 ×125MW機(jī)組較為適宜，鍋爐為CFB鍋爐，燃用當(dāng)?shù)責(zé)o煙煤。

3．2  我國(guó)大型CFB鍋爐設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造能力

早在60年代初期，我國(guó)就開(kāi)始把流化床燃燒技術(shù)用于燃煤鍋爐，至今已30多年。國(guó)家計(jì)委將35t／hCFB鍋爐列入國(guó)家“七五”科技攻關(guān)項(xiàng)目，由中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)統(tǒng)配煤礦總公司、濟(jì)南鍋爐廠、明水熱電廠等單位共同承擔(dān)，鍋爐安裝在山東明水熱電廠，于1998年11月投入運(yùn)行。1989年由四川鍋爐廠制造出4臺(tái)35t／h的示范CFB鍋爐，1989年底一臺(tái)在四川資中糖廠運(yùn)行，另外三臺(tái)于1990年初開(kāi)始在內(nèi)蒙古包棉運(yùn)行。此后的十年發(fā)展，CFB鍋爐象雨后春筍般的產(chǎn)生，且經(jīng)歷了曲折的道路，取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)，為我國(guó)發(fā)展CFB鍋爐打下了良好的基礎(chǔ)。我國(guó)現(xiàn)有CFB鍋爐1000臺(tái)左右。

我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造的220t／hCFB鍋爐有一批在東北等地投運(yùn)，但都存在一些問(wèn)題。由東鍋吸收引進(jìn)的FW技術(shù)設(shè)計(jì)制造的2臺(tái)220t／hCFB鍋爐安裝在寧波中華紙業(yè)公司，1號(hào)爐于1997年5月20日成功投運(yùn)，2號(hào)爐于1998年2月投運(yùn)，運(yùn)行情況良好。該鍋爐鑒定會(huì)已由國(guó)家經(jīng)貿(mào)委組織就序，不久將召開(kāi)。

四川內(nèi)江高壩電廠引進(jìn)芬蘭奧斯龍公司(現(xiàn)已被FW公司收購(gòu))的410t／hCFB鍋爐于96年9月23日正式投運(yùn)，實(shí)際可用率為92．4％，熱效率90．8％，排煙含S02為700mg／Nm3  (Ca：S = 2.3)，  NOx為200 mg／Nm3，CO等完全達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)和要求。

為了加快潔凈煤發(fā)電技術(shù)發(fā)展，國(guó)家計(jì)委和國(guó)家電力公司現(xiàn)已基本確定，在四川白馬電廠安裝l臺(tái)300MW等級(jí)的CFB鍋爐，并計(jì)劃在大連臺(tái)上電廠安裝2套P200的PFBC—CC機(jī)組和在煙臺(tái)電廠安裝l套300MW或400MW等級(jí)IGCC機(jī)組，且均作為示范電站，并采用技貿(mào)結(jié)合，在從國(guó)外采購(gòu)設(shè)備的同時(shí)，引進(jìn)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)。

100MW容量的CFB鍋爐國(guó)產(chǎn)化。四川宜賓電廠的2 × 410t／hCFB鍋爐已于1998年底招投標(biāo)，東鍋和哈鍋為此作了很多設(shè)計(jì)方案，最后東鍋中標(biāo)。

由于環(huán)保需要，不少老的煤粉爐正在進(jìn)行或計(jì)劃改為CFB鍋爐的工作，如廣西合山電廠410 t／h粉爐正在進(jìn)行改為CFB鍋爐的設(shè)計(jì)和籌備工作。

國(guó)內(nèi)中等以上的鍋爐制造廠商，與科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)結(jié)合開(kāi)發(fā)CFB鍋爐，已都形成了具有不同特色的流派，其設(shè)計(jì)、制造水平已有很大的進(jìn)步，其中東鍋和哈鍋、武鍋、北鍋等還分別引進(jìn)了FW、ABBCE、B&W等的先進(jìn)技術(shù)。

雖然目前世界上最大的CFB鍋爐為250MW，但都正在開(kāi)發(fā)300 ～600MW的大容量、高參數(shù)CFB鍋爐，50 ～100MW容量等級(jí)的CFB鍋爐技術(shù)已成熟。

由以上可以說(shuō)明，我國(guó)完全有設(shè)計(jì)和制造大型CFB(125MW機(jī)組)鍋爐的能力。

3．3  建設(shè)條件

3．3．1  龍巖地區(qū)是福建無(wú)煙煤的重點(diǎn)產(chǎn)區(qū)，全地區(qū)煤炭探明有開(kāi)采價(jià)值儲(chǔ)量約為6．8億噸。現(xiàn)年產(chǎn)原煤量為400萬(wàn)噸，2000年開(kāi)采能力可達(dá)700萬(wàn)噸，2010年可達(dá)850萬(wàn)噸。煤源豐富，供應(yīng)可靠，完全可以滿足2 ×125MW年耗原煤約70萬(wàn)噸的要求。

3．3．2  有滿足建設(shè)的場(chǎng)地，場(chǎng)地的地質(zhì)條件良好，區(qū)域地質(zhì)穩(wěn)定，交通運(yùn)輸方便，電廠可以與就近的國(guó)道和省道聯(lián)接以及鐵路聯(lián)接，有足夠的供水水源，有優(yōu)越的大容量山谷灰場(chǎng)，有足夠的出線走廊和接入電網(wǎng)系統(tǒng)方便等建設(shè)條件。

3．3．3  當(dāng)?shù)卣鞑块T(mén)積極支持龍巖電廠的技改工作，作為業(yè)主的福建省電力工業(yè)局正爭(zhēng)取立項(xiàng)。

4  大型CFB鍋爐燃用福建龍巖無(wú)煙煤所帶來(lái)的效益

4．1  環(huán)境效益

由于國(guó)家實(shí)行一控雙達(dá)標(biāo)的環(huán)保政策，龍巖市SO2總量指標(biāo)3．4萬(wàn)噸／年，現(xiàn)實(shí)際已達(dá)到3．1萬(wàn)噸／年，剩余不多。老電廠年排放SO2量約2600噸、煙塵約1300噸，裝設(shè)2×125MWCFB鍋爐的新廠，由于采取爐內(nèi)加石灰石脫硫技術(shù)和高效靜電除塵器，年排放SO2量約為1560噸，煙塵1200噸，反而比老廠減少SO2量約1000噸、煙塵約100噸。其新廠排放的SO2、NOx、煙塵濃度更大大低于老廠的排放濃度。因此裝設(shè)大型CFB鍋爐的環(huán)境效益是顯著的。

4，2  經(jīng)濟(jì)效益

龍巖電廠2×125MW機(jī)組(CFB鍋爐+脫硫)技改建設(shè)總投資約12．1億元，單位造價(jià)約4840元／kW，上網(wǎng)電價(jià)約0．421元／KW．h(還貸期含稅)，而福建省已建成的廈門(mén)嵩嶼電廠(2×300MW，不脫硫)上網(wǎng)電價(jià)為0．52元／kWh，同容量的邵武電廠(2×125MW，不脫硫)上網(wǎng)電價(jià)為0．42元／kWh；正在建設(shè)的漳州電廠(6× 600MW，海水脫硫)上網(wǎng)電價(jià)為0．54元／kWh。可見(jiàn)其經(jīng)濟(jì)效益是顯著的。

4．3  社會(huì)效益

龍巖電廠技改的實(shí)施，對(duì)龍巖市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展將起著積極的促進(jìn)作用。建成后一是可以增大龍巖市的經(jīng)濟(jì)總量，增加稅收；二是可以改善龍巖市的電源結(jié)構(gòu)，提高供電可行性；三是電廠的年用煤量70萬(wàn)噸、石灰石22萬(wàn)噸，可以解決大量煤炭、石灰石產(chǎn)品的市場(chǎng)問(wèn)題，帶動(dòng)礦業(yè)、交通、第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，社會(huì)效益也是顯著的。

5  采用大型CFB鍋爐在福建的前景

5．1  福建電力發(fā)展前瞻

福建電網(wǎng)是一個(gè)獨(dú)立電網(wǎng)。至1998年底全省發(fā)電裝機(jī)800．71萬(wàn)kW。1985～1995年10年平均年發(fā)電量增長(zhǎng)13％，98年增長(zhǎng)7．4％，電力工業(yè)的快速發(fā)展，基本滿足了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)進(jìn)步對(duì)電力的需求。1997年以來(lái)全省出現(xiàn)了供電緩和的新局面。但這種緩和也僅是低水平的，或是暫時(shí)的。電網(wǎng)缺少足夠的備用容量，若遇到枯水年，或大機(jī)組事故，電網(wǎng)仍處于缺電狀態(tài)。為此，在今后一、二十年內(nèi)仍要繼續(xù)加強(qiáng)電力工業(yè)建設(shè)，使之能與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán)境同步發(fā)展。

福建省的水電開(kāi)發(fā)已占可開(kāi)發(fā)的60％以上，預(yù)計(jì)在2005年有經(jīng)濟(jì)效益的水電將開(kāi)發(fā)殆盡。因此在今后的一、二十年內(nèi)將重點(diǎn)轉(zhuǎn)向火電建設(shè)，計(jì)劃在今后十年間福建沿海的燃煤機(jī)組將增加到1000kW，預(yù)測(cè)年發(fā)電燃煤量將達(dá)2500萬(wàn)噸以上。如不采取措施，大量燃煤對(duì)沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的特區(qū)和港口城市帶來(lái)的污染是不可忽視的。如何解決發(fā)展和環(huán)境的矛盾，將成為人們非常關(guān)心和致力于解決的重要問(wèn)題。

5．2  沿海較發(fā)達(dá)地區(qū)電力負(fù)荷增長(zhǎng)與環(huán)保的要求

福建省的福州、泉州、廈門(mén)、漳州、莆田等沿海地區(qū)，是福建經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)，也是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和電力負(fù)荷增長(zhǎng)迅速的地區(qū)。如前所述，為了滿足其電力負(fù)荷增長(zhǎng)的需要，福建沿海的燃煤發(fā)電機(jī)組計(jì)劃在今后十年內(nèi)增加至1000萬(wàn)kW，預(yù)計(jì)其年燃煤量將達(dá)2500萬(wàn)噸左右，即意味著每年向大氣排放SO2 25萬(wàn)噸左右，NOxl5 ～25萬(wàn)噸，煙塵約3萬(wàn)噸，向地面排放約275萬(wàn)噸和70萬(wàn)噸渣(按煤質(zhì)Sar=0．6～1．22％、Aar=15％、Qner．Ar=21．2MJ／㎏、粉爐、靜電除塵效率99％估算)。這是不可忽視的環(huán)保問(wèn)題。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水嚴(yán)的不斷提高，國(guó)家對(duì)環(huán)保工作非常重視，人們的環(huán)保意識(shí)也越來(lái)越強(qiáng)。福建沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)特區(qū)和港口城市的環(huán)境容量是有限的，也不能全讓電力工業(yè)所占據(jù)。福建省已對(duì)SO2實(shí)行總量控制，2000年控制在30萬(wàn)噸以內(nèi)，其中福州5．2萬(wàn)噸、廈門(mén)4萬(wàn)噸、泉州1．85萬(wàn)噸、漳州1．5萬(wàn)噸，而1995年全省SO2排放量已達(dá)23．48萬(wàn)噸(其中福州5．46萬(wàn)噸、廈門(mén)2．26萬(wàn)噸、泉州1．98萬(wàn)噸、漳州1．55萬(wàn)噸)。

    因此，在建設(shè)燃煤發(fā)電機(jī)組的同時(shí)，必須采取措施，嚴(yán)格控制和減少SO2、NOX等污染的排放。如果采用大型CFB鍋爐，由于它在爐內(nèi)加石灰石脫硫效率可達(dá)90％以上，NOX生成量少，完全可以滿足環(huán)保要求，而且它的脫硫比常規(guī)燃煤電廠脫硫方法簡(jiǎn)單、占地少、投資少等優(yōu)點(diǎn)，也不需要脫硝裝置，因此也顯示了它在經(jīng)濟(jì)效益方面的優(yōu)勢(shì)。又由于CFB燃燒效率可達(dá)99％以上，因此又為灰渣的綜合利用開(kāi)辟了廣闊的前景。

5．3  采用大型CFB鍋爐是較佳選擇

福建經(jīng)濟(jì)要發(fā)展，電力工業(yè)要發(fā)展，必然要建設(shè)新的電源點(diǎn)，由于可供開(kāi)發(fā)的水力資源所剩不多，核電目前還處于前期工作，利用液化天然氣(LNG)發(fā)電的關(guān)鍵設(shè)施—LNG接收中心站的籌資、選點(diǎn)和建設(shè)等還需要較長(zhǎng)時(shí)間，而PFBC和IGCC等都為期尚遠(yuǎn)，因此，必然要走向發(fā)展燃煤發(fā)電的道路。為了較好地解決福建電力工業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的矛盾，采用大型CFB鍋爐是較現(xiàn)實(shí)也是較佳的選擇。

6  結(jié)束語(yǔ)

隨著環(huán)境保護(hù)問(wèn)題的日益突出，可以預(yù)料，CFB燃燒技術(shù)可作為一種有效的能源利用和環(huán)境保護(hù)措施而受到越來(lái)越廣泛的重視。

目前煤炭在世界能源消費(fèi)中占有相當(dāng)?shù)谋戎?span>(約占30％)，我國(guó)是世界第一產(chǎn)煤大國(guó)(年產(chǎn)煤約13億噸)，探明可采儲(chǔ)量為1145億噸，一次能源以煤為主(1994年約占40％，2010的預(yù)計(jì)將占2／3)，煤炭直接燃用的占煤總消費(fèi)量的80％以上，其中用于發(fā)電的約占31％。因此無(wú)論國(guó)外還是國(guó)內(nèi)、或是福建省作為利用煤炭轉(zhuǎn)換為電能和熱能很重要的設(shè)備和技術(shù)—CFB鍋爐和CFBC將是人們致力于研究、應(yīng)用、完善和發(fā)展的對(duì)象。CFB鍋爐在我省、我國(guó)和世界都有廣闊的推廣應(yīng)用前景。 

文章作者：蔣昌盛(福建省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院)陳朝柱(福建省電力工業(yè)局)