內容摘要：本文結合龍巖坑口火電廠最近投產(chǎn)的4臺135MW CFB燃煤機組的運行實踐，分析了燃用福建無煙煤大型CFB鍋爐的設計特點，總結了一些運行經(jīng)驗，并對系統(tǒng)設計上存在的一些問題提出了建議。

[關鍵詞] 福建無煙煤；135MW CFB鍋爐

1 引言

龍巖坑口火電廠一期工程4×135MW CFB燃煤機組，燃用福建龍巖無煙煤。4臺機組均由哈爾濱鍋爐廠有限責任公司設計制造的自然循環(huán)、一次中間再熱、高溫汽冷旋風分離器、自平衡雙路回料閥、超高壓CFB鍋爐。燃燒室、分離器、回料器構成了鍋爐的物料熱循環(huán)回路，具體結構參見附圖。4臺機組分別于2005年9月份、12月份、2006年6月份、9月份投產(chǎn)發(fā)電，實現(xiàn)一年四投。實際運行表明：過熱、再熱汽溫、排煙溫度等主要鍋爐參數(shù)均達到設計要求；機組冷態(tài)啟動至并網(wǎng)＜5h；啟動點火耗油10～15t；機組最長連續(xù)運行時間超過100天。

2  針對福建無煙煤燃燒特點，采用的技術措施

2.1  點火方式

福建無煙煤的燃點較高，為了保證著火，縮小啟動時間，采用床上+床下聯(lián)合點火的方式，床下4只熱煙發(fā)生器，床上8只床槍，并設計了點火專用煙煤倉。在床溫到達500℃左右，投煙煤，650℃左右，投無煙煤，并逐步退出油槍。從氧量的變化可以明顯的看出，在750℃左右，氧量開始明顯下降，說明在該溫度水平下，無煙煤揮發(fā)份開始析出著火，850℃左右基本穩(wěn)定燃燒。機組從冷態(tài)啟動至并網(wǎng)耗油約10～15t。

2.2  爐膛床溫及分離器型式的選擇

為了滿足煤顆粒燃燼及穩(wěn)定燃燒要求，設計床溫為960℃，這也是燃用福建無煙煤CFB鍋爐通常運行的溫度；同時考慮到福建無煙煤的后燃特性，采用飽和蒸汽為冷卻介質的汽冷分離器。在鍋爐滿負荷工況下，實際運行床溫在930～960℃左右，分離汽入口和出口溫度基本相當，在950～970℃左右。應該說，汽冷分離器對抵御物料在回料系統(tǒng)內的后燃特性，起到了關鍵作用。

2.3  能量平衡和物料平衡

能否實現(xiàn)能量平衡和物料平衡是CFB鍋爐設計成敗的關鍵。福建無煙煤有較強的成灰特性（這與煤種的易脆、易爆裂等特性有密切關系），原煤細顆粒含量大。實踐運行中，在爐膛稀相區(qū)有較大的壓降（即圖1的測點2），即稀相區(qū)有較高的物料濃度。這是其他燃料所沒有的特性，這一點應在鍋爐設計時給予充分重視。因為稀相區(qū)物料濃度直接影響稀相區(qū)受熱面的傳熱特性，從而影響鍋爐帶負荷能力、負荷變化速率乃至于床溫控制。實際運行表明，當爐膛密相區(qū)壓降小于1.5KPa時，不但床溫難以控制，負荷也很難往上帶。

設計者對福建無煙煤的成灰特性有充分的了解，在設計過程中，一方面在受熱面的設計和布置上采取了針對性的措施，充分利用了福建無煙煤稀相區(qū)物料濃度高的特點。與其他相似機組相比，龍巖坑口電廠135MW鍋爐的爐內受熱面更少，使得床溫控制更容易；另一方面，針對福建無煙煤細顆粒較多的特點，采用優(yōu)化的分離器設計，能夠撲捉更細的灰顆粒，從而保證足夠的循環(huán)物料量，并采用成熟的自平衡雙路回料閥，能夠將大量的循環(huán)物料安全的返送回爐膛，進而保證爐內傳熱和床溫控制需要的物料濃度，實現(xiàn)物料平衡和能量平衡。

由于設計得當，因此在鍋爐運行后，沒有出現(xiàn)其他燃用福建無煙煤鍋爐經(jīng)常出現(xiàn)的所謂“放灰”現(xiàn)象，即在鍋爐運行時，將高溫循環(huán)灰從回料閥放掉，這樣不但造成熱量及能量上的浪費，而且給現(xiàn)場安全管理帶來很大隱患。實際上回料系統(tǒng)“放灰”主要是由于對福建無煙煤的成灰特性認識不足造成的。

圖1  爐膛壓力隨高度（1、布風板；2、密相區(qū)；3、稀相區(qū)3、爐膛出口）的變化

2.4  改善煤顆粒燃燒和防止結焦的技術措施

福建無煙煤的揮發(fā)份一般2～4%，燃燒和燃燼很困難，為提高燃燒效率，除采用較高的床溫以外（在密相區(qū)敷設10m高的絕熱區(qū)，有效保證較高的床溫），還采用后墻給煤方式，給煤口設在回料腿，給煤作為回料的一部分，與高溫物料混合進入爐膛。煤顆粒在回料腿內可實現(xiàn)提前加熱，加快水份的蒸發(fā)和揮發(fā)份的析出過程，相對地延長在爐膛的燃燒時間；同時煤與循環(huán)物料提前混合，在爐內的擴散更均勻，即有利于燃燒又有利于床溫控制，可以有效避免結焦發(fā)生。

同時采用了較大的過量空氣系數(shù)（1.3），較高的二次風速和較密的二次風管布置，以及較大的爐膛寬深比，以加大二次風的穿透和混合，保證燃料燃燼。

另外該煤種灰熔點很低（T2：1050～1150℃），結焦性較強，同時爐內燃燒溫度高，因此如何防止結焦也是非常重要的課題。在設計上，采用國內流行的鐘罩式風帽，保證布風的均勻和穩(wěn)定，配合后墻給煤方式，進而保證床溫均勻和穩(wěn)定，避免局部高溫區(qū)出現(xiàn)，有效防止結焦發(fā)生；運行時，充分利用一、二次風配比（一次風占55～60%）控制床溫的手段，確保床溫在安全合理的范圍內。

通過良好的設計及運行控制，鍋爐在運行過程沒有發(fā)生過因床溫超溫造成的結焦。

2.5  磨損問題

一般CFB鍋爐的磨損與煙速、物料濃度、溫度及灰的特性等因素有關。從龍巖坑口火電廠四臺機組的運行情況看，爐膛區(qū)域的磨損基本得到控制。但是旋風分離入口煙道和靶區(qū)還存在一定的磨損現(xiàn)象。這主要由于煙氣中夾帶的物料濃度高有關，同時從2#爐穩(wěn)定的運行情況看，磨損與該區(qū)域的耐磨材料質量及施工質量有關。不過，燃用福建無煙煤時較高的運行溫度、較高的物料濃度等特點對引起磨損的潛在隱患，應該引起設計者的高度重視，并有一個再認識的過程。

3  輔助系統(tǒng)存在的問題

隨著鍋爐本體關鍵技術的不斷突破，以及運行經(jīng)驗的不斷積累，對循環(huán)流化床燃燒技術的理解已經(jīng)上升到嶄新的層次，特別是四川白馬電廠和云南紅河電廠300MW CFB機組的相繼投產(chǎn)，對CFB鍋爐的發(fā)展前景更增加了信心。但是，由于長期以來沒有引起設計、制造單位的重視，鍋爐輔助系統(tǒng)的缺陷往往比本體更為突出，主要表現(xiàn)在：

3.1  排渣系統(tǒng)

排渣系統(tǒng)包括冷渣器及其輸送系統(tǒng)。440t/h CFB投產(chǎn)初期，清一色的選擇風水聯(lián)合冷渣器，從理論上講，該型式冷渣器有不少優(yōu)點，但是，對渣的粒度以及運行調整要求很高，實際應用難度很大，動輒排紅渣甚至于停爐，因此，在國內已瀕臨淘汰的處境。目前比較流行的屬滾筒冷渣器，該型式冷渣器最大的優(yōu)點是：運行操作簡易，對渣顆粒度的選擇性較低。因此，目前滾筒冷渣器有取代風水聯(lián)合冷渣器的趨勢。

底渣輸送系統(tǒng)主要有氣力輸送、刮板+斗提機和鏈斗機輸送等三種形式，從方便運行和維護角度考慮，對于短距離輸送，鏈斗機輸送型式有較大的優(yōu)勢。

龍巖坑口電廠對原設計的風水聯(lián)合冷渣器和氣力輸送除渣系統(tǒng)進行了改造，采用滾筒冷渣器+鏈斗機輸送除渣系統(tǒng)，改造效果較好，大大改善機組運行條件。

3.2  鍋爐給煤系統(tǒng)

給煤系統(tǒng)的優(yōu)化，對機組的可靠運行以及文明生產(chǎn)，都將有積極的意義。遺憾的是，設計單位對涉及給煤系統(tǒng)的運行可靠性方面，沒有結合煤種的特點進行必要的調研和論證。這在全國也是普遍存在的老大難問題，該系統(tǒng)雖然技術含量不高，但遲遲無法解決，這與循環(huán)流化床燃燒技術的迅猛發(fā)展是很不相稱的。

目前，給煤系統(tǒng)存在的主要問題有：

3.2.1  給煤機

目前應用的給煤機主要有刮板給煤機和皮帶給煤機兩種。刮板給煤機易于長距離輸送，但存在漂鏈、浮鏈等問題；皮帶給煤機存在漏煙燒毀問題。龍巖坑口火電廠采用皮帶給煤機，雖然采用哈鍋推薦的密封環(huán)結構，皮帶給煤機的安全運行得到保障，但給煤系統(tǒng)的故障率仍然較為突出。

3.2.2  煤倉的結構

煤倉堵煤現(xiàn)象在國內CFB機組中非常普遍，煤倉的結構可以說是千姿百態(tài)，由于不同的煤中差異較大，因此，國內還沒有比較成熟的做法。目前比較成功的做法有在煤倉加一至兩層疏松機，同時加大落煤口的尺寸，以及煤倉內壁襯乙烯板等作法，效果還比較明顯，龍巖坑口火電廠已經(jīng)著手這方面的改造工作。

4  性能考核

對四臺機組均進行了性能考核試驗，結果表明鍋爐出力、過、再熱蒸汽出口溫度、鍋爐效率等均達到鍋爐性能保證值要求（見表一），鍋爐飛灰含碳量一般在10-15%之間，底渣飛灰含碳量一般在2%以內。Ca/S在2.5時，脫硫率達到85%以上（床溫在935℃左右，見圖2），NOx排放小于150mg/Nm3。

圖2  SO2與C a/S變化曲線

表一       四號機組性能試驗主要數(shù)據(jù)

5  對燃用福建無煙煤300MW CFB鍋爐的展望

龍巖坑口火電廠運行一年來的實踐表明，雖然系統(tǒng)還存在一些缺陷，但總的來說，鍋爐本體設計對能量平衡方面把握的比較準確，各主要測點的煙溫及汽溫與設計基本符合，過熱汽溫和再熱汽溫基本能實現(xiàn)自動調節(jié)，排煙溫度能控制在155～165℃。隨著運行經(jīng)驗的不斷積累以及白馬、開遠300MWCFB鍋爐的成功投運，燃用福建無煙煤300MW CFB鍋爐技術條件已基本具備，核心問題是解決燃燒與外置床的換熱問題。目前，哈鍋和東鍋已經(jīng)有自主開發(fā)的爐型，其共同特點是取消外置床，將受熱面布置在爐內。將引進技術和國內豐富的實踐經(jīng)驗良好的結合，是鍋爐制造廠應重視的課題。龍巖坑口火電廠135MWCFB鍋爐的成功投運將為300MWCFB鍋爐的應用提供第一手資料，具有極大的參考和示范價值。

6  總結

作為福建省最大容量燃用福建無煙煤的CFB鍋爐機組，龍巖坑口火電廠4X135MWCFB鍋爐成功實現(xiàn)一年4投，鍋爐運行情況良好，基本滿足性能保證要求，從根本上解決了福建無煙煤作為動力燃料的技術難題。其成功投運，將為拓寬福建無煙煤的應用起到示范作用，并將為進一步在大型300MWCFB鍋爐上應用福建無煙煤起到良好的推動作用。

附圖：HG-440/13.7-L.WM20 鍋爐總圖

福建省龍巖發(fā)電有限責任公司 蘇建民

文章作者：福建省龍巖發(fā)電有限責任公司 蘇建民