節(jié)約能源與保護環(huán)境是當今世界發(fā)展的兩大問題。我國既是產(chǎn)煤大國，也是用煤大國，根據(jù)有關資料記載我國在九十年代初一次能源消耗中煤炭占76%，（近期為65%，有下降，主要是油、氣、風能等能源比例有所提高，但煤炭所占比例仍高。）而這些煤炭中有84%是直接用于燃燒的。由于燃燒效率不夠高造成嚴重的大氣污染。尤其是我國每年排入大氣的SO2占87%，NOX占67%，CO占67%，煙塵占60%均來源于煤的直接燃燒。煤炭燃燒引起的環(huán)境污染已成為國際上十分關注的問題。循環(huán)流化床燃燒技術是一種高效、低污染清潔燃燒技術，已在國際上迅速發(fā)展和推廣。隨著CFB大批量的推廣，關于節(jié)能、環(huán)保的問題已成為社會關注的焦點，已成為各階層業(yè)內(nèi)人士、各商家、各企業(yè)的研究課題。在福建省已投入運行和正在建設的CFB已有一定規(guī)模，而福建省又是產(chǎn)無煙煤為主，煤矸石相對也比較多，雖然CFB適應煤種廣泛，但是燒無煙煤、煤矸石在節(jié)能、環(huán)保方面要達到最嘉狀態(tài)還值得深入研究。現(xiàn)發(fā)表以下觀點供參考。

1  節(jié)能方面

1.1  旋風分離器的選型

由于無煙煤的特點是揮發(fā)份偏低、媒質(zhì)較硬、灰份高、燃燒遲緩率大，這樣燃燒無煙煤時進入旋風分離器未燃盡份額相對較多，這部分熱量應加大力度回收，減少尾部部受熱面的布置，減少排煙損失，所以在鍋爐設計時針對此煤種旋風分離器應為汽冷式、水冷式效率更高，而從結構布置合理、實際應用來看汽冷式旋風分離器效果最嘉。各鍋爐制造廠在此方面也是加大力度搞開發(fā)，如： 福建晉江熱電有限公司兩臺東鍋制造的260t/h鍋爐,福建龍巖坑口發(fā)電有限公司三臺哈鍋制造的440t/h鍋爐，福建安溪煤矸石電廠兩臺濟鍋制造的220t/h鍋爐，河南洛陽華潤熱電有限公司兩臺無錫鍋爐廠制造的220t/h鍋爐都是汽冷式旋風分離器。其主要優(yōu)點（運行調(diào)整方面談）：汽冷式旋風分離器因回料部分熱量被蒸汽吸收，各部分溫度比床溫低一些；有利于控制床溫穩(wěn)定；分離器出口溫度低有利于控制排煙溫度；回料溫度低有效的防止了在分離器中出現(xiàn)結焦現(xiàn)象；分離器熱損失回收且蒸汽流速大有利于換熱進而提高了鍋爐效率。

1.2  冷渣器的選型

目前循環(huán)流化床鍋爐排渣熱量的回收在各電力設計院、鍋爐廠、電廠都已引起高度重視。可以說風冷、水冷、風水聯(lián)合冷卻應用都很廣而且效果各有千秋，有的電廠還技改多次。但究竟哪種投資少、維護量少、運行穩(wěn)定、效益高都沒有統(tǒng)一論證。據(jù)調(diào)查單臺220~260t/h的CFB每年排渣熱量回收經(jīng)濟效益近60萬人民幣。所以各電廠都在設法回收排渣熱量。從全國調(diào)查看：中小型CFB的電廠大部分都采用水冷滾筒式冷渣器。山東章丘圣火科技有限公司制造的的水冷滾筒式冷渣器目前在全國應用比較廣泛，效果也比較好。如河南鄭州龍?zhí)╇姀S、洛陽華潤電廠，山東淄博熱電廠，福建晉江熱電有限公司、安溪煤矸石電廠等都在應用。

1）冷卻水用工業(yè)水

雖然系統(tǒng)簡單、投資少、工業(yè)水便宜，但熱量不能回收且冷卻水對冷渣器有腐蝕作用，此方式不可取。附簡圖：

2）冷卻水用凝結水

方式一：從軸加出口水側引一路凝結水至冷渣器然后到中間水箱通過泵打至除氧器。這種方式熱量得以回收，冷卻水量有可調(diào)性，對除氧器水位、壓力控制影響小，但是系統(tǒng)相對復雜、投資多、維護量大。此方式有可取性。河南洛陽華潤熱電有限公司成功運用此方法。附簡圖：

方式二：從軸加出口水側引一路凝結水至冷渣器然后回到#2低加水側入口。這種方式熱量得以回收，冷卻水量有可調(diào)性，但對除氧器水位、壓力控制影響相對“方式一”大，尤其是供熱機組補水量大時影響更大。此方式有可取性。福建安溪煤矸石電廠成功運用此方法。附簡圖：

3）冷卻水用除鹽水：從除鹽水供水母管引一路除鹽水至冷渣器然后通過管道泵（壓力小于0.7Mpa時投入運行）控制打至除氧器。這種方式熱量得以回收，冷卻水量有可調(diào)性，對除氧器水位、壓力控制有一定影響。因為此路除鹽水加大了機組熱力循環(huán)系統(tǒng)補水量，所以此方式適合供熱機組。福建晉江熱電有限公司正在完善類似于方法，已見成效。附簡圖：

1.3  煤種的配燒

福建省不但有大量的無煙煤還產(chǎn)有大量的煤矸石。為了使能源優(yōu)化利用，希望靠近礦區(qū)在役的循環(huán)流化床鍋爐都試摻燒一定比例的煤矸石。只要控制好配煤顆粒度、科學試燒，相信一定能成功。這樣煤矸石不但得到了充分利用，電廠也會降低發(fā)電成本。福建安溪煤矸石電廠目前正在配燒煤矸石，各方面已取得成功經(jīng)驗。福建晉江熱電有限公司在燒無煙煤方面也擴大了煤源，現(xiàn)已開始試燒天湖山煤并取得一定成功經(jīng)驗。

1.4  實行單風機運行

循環(huán)流化床鍋爐配備雙臺風機運行的可以考慮在一定負荷以下實行單風機運行，以節(jié)約廠用電，降低經(jīng)營成本。

1）做二次風機單機試運：根據(jù)電廠各自鍋爐情況、以不同負荷為基準去試驗，最終實現(xiàn)在某負荷以下一臺運行，另一臺投聯(lián)鎖緊急備用。福建晉江熱電有限公司經(jīng)過實驗：鍋爐負荷小于180t/h時實行單二次風機運行。

2）以此類推接著做引風機、一次風機單機試運。

1.5  在啟爐過程中節(jié)油、節(jié)電措施

1）冷態(tài)啟爐初期燃油時：二次風機不用啟動，流化風量控制要適當小一些，不用充分流化，這樣冷風量少可以節(jié)油。

2）冷態(tài)啟爐中期接近投煤溫度時：此階段床溫往往上升緩慢，耗油多，為了盡快達到投煤溫度，可按排人去回料腿適當放灰，減少床上返冷灰量，能提高床溫上升速率。此時床料已加熱一定溫度，流化風量控制雖然不變，但流化效果增強，所以此階段不要增加流化風量。

3））冷態(tài)啟爐后期投煤后：盡快將燃油負荷向煤過度，以便盡早退油槍，同時根據(jù)氧量情況再啟動二次風機。

4）啟爐整個過程雙風機爐組可以考慮單風機運行。

1.6  循環(huán)流化床鍋爐燃燒無煙煤、滿負荷時在運行中加強調(diào)整降低煤耗措施，據(jù)福建晉江熱電有限公司CFB燒無煙煤的經(jīng)驗：

1）床溫應控制在890~900℃為佳，偏高后排煙溫度也會增加、排煙損失增大。

2）調(diào)整好二次風量，氧量盡量維持在額定參數(shù)；下排二次風量根據(jù)不同負荷加強調(diào)整，負荷低時下排二次風量要逐漸關小、甚至關閉，有利于保持床溫。

3）一次風量與排渣調(diào)整非常關鍵：要保證床壓（6.5~7.0Kpa）、流化風量（14~14.5萬Nm3 /h）、水冷風室壓力（10~10.5 Kpa）為基準。

4）回料腿配風要適宜：風壓（45~50 Kpa）、風量（2000~2100 Nm3/h）及時調(diào)整以便控制循環(huán)倍率，進而控制返料量，保證床溫。

5）煤的顆粒度要保障：粒度絕對要小于10mm, 小于5mm的要占60%為嘉。

6）氣溫、氣壓要保持在額定參數(shù)。

7）爐膛負壓要控制好，結合循環(huán)倍率的控制盡量減少飛灰的含炭量。

8）嚴格按規(guī)范控制排污量，杜絕跑冒滴漏，減少熱損失。

2  環(huán)保方面

2.1  輸渣系統(tǒng)的管理

現(xiàn)大部分電廠輸灰系統(tǒng)運做已經(jīng)非常完善，一般不存在涉及環(huán)保問題。而輸渣系統(tǒng)還有待于完善。循環(huán)流化床鍋爐無論配備何種形式的的冷渣器，輸渣一般都是用刮板或皮帶輸送。用刮板輸渣整個過程都是封閉的，雖然投資大、維護量大，但解決了煙塵問題。而用皮帶輸渣引起的煙塵問題有的電廠還未徹底解決。如用滾筒式冷渣器排渣的電廠，各冷渣器排出的渣至皮帶后要經(jīng)過輸送皮帶（有的是多級皮帶）送至渣倉，再由渣倉放至汽車運走。整個過程至少有兩個環(huán)節(jié)需采取環(huán)保措施：冷渣器排渣至輸送皮帶和輸送皮帶對接之處粉塵比較大?，F(xiàn)提供兩種解決方法供參考：

1）解決方法一：在鍋爐尾部煙道空氣預熱器下部引接一母管道，再從母管道引接分管至各冷渣器排渣口及輸送皮帶對接之處，用適當厚度鋼板及皮條圍成一定空間與分管對接。達到了既不阻礙輸渣又能利用引風機負壓將灰塵吸走。此方法投資少、效果很好。福建晉江熱電有限公司經(jīng)過實驗最終取得成功，解決了鍋爐0米灰塵大的問題，安溪煤矸石電廠根據(jù)晉江熱電經(jīng)驗也實施了此方法。附簡圖：

 2）解決方法二：各冷渣器排渣口及輸送皮帶全部用透明玻璃鋼罩封閉，在鍋爐尾部煙道空氣預熱器下部引接管道至玻璃鋼罩內(nèi)，利用引風機負壓將灰塵吸走。此方法效果也很好，但投資相對大，適合于短程輸渣。山東淄博熱電廠成功運用此方法。由于與方法一相似簡圖略：

2.2  循環(huán)流化床鍋爐在運行中燃燒無煙煤時加強對硫氧化物和氮氧化物的排放控制措施：

1）了解硫氧化物的生成機理：

煤中的硫可以分為四種狀態(tài)，即硫化物硫（FeS2）、硫酸鹽硫（CaSO4.2H2O, FeSO4. 2H2O）有機硫（CxHySz）及元素硫。在這之中多以硫化物硫、有機硫為主。煤在燃燒期間硫化物硫、有機硫可直接氧化生成SO2，一部分SO2會轉化成SO3。影響燃煤SO2析出的因素有兩個：一是運行參數(shù)，二是煤的特性結構參數(shù)。運行參數(shù)主要是指床溫（850~950℃時SO2易析出）、過量空氣系數(shù)（越大不利于SO2易析出）；煤的特性結構參數(shù)主要是指煤的顆粒度（越大不利于SO2易析出）。

目前流化床燃燒脫硫主要是加石灰石作為脫硫劑，石灰石煅燒及煅燒后的產(chǎn)物CaO與SO2反應生成CaSO4的整個過程最嘉溫度（830~930℃）。

2）了解氮氧化物的生成機理：

煤燃燒過程中產(chǎn)生的氮氧化物NOX主要是一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），此外還有氧化二氮（N2O）。NOX的生成途徑分為熱力型（空氣中的氮和氧在高溫下生成）、燃料型（煤中氮的化合物在燃燒過程中熱分解生成）、快速型（煤燃燒時空氣中的氮和燃料中的CH離子團等反應生成）。N2O的生成因素很多，煤燃燒時（800~900）℃之間N2O的生成濃度最大，溫度升高時濃度很快下降。

3）燃燒無煙煤時同時降低硫氧化物和氮氧化物排放的主要措施：

有資料表明降低SO2的措施往往會導致NOX排放的升高，且降低NOX的措施會造成N2O的排放增加，所以要從整體考慮，從優(yōu)化設計和運行的角度考慮。根據(jù)無煙煤的特點采取措施：

（1）將運行床溫控制在（850~910）℃；

（2）過量控制系數(shù)控制在1.1~1.2之間；

（3）實施分級配風（二次風前后墻、上下層、交錯進入爐膛）、分段燃燒；

（4）前后墻1：1平衡給煤且石灰石與煤同點給入；（河南洛陽華潤熱電有限公司及新鄉(xiāng)火電廠都有一套標準的石灰石投入系統(tǒng)在應用，效果很好。福建晉江熱電有限公司也已在完善應用）

（5）嚴格控制石灰石與煤顆粒度；

（6）在設計上注意爐膛懸浮空間和旋風分離器的脫硫脫氮潛力。

3  福建省近十五年來循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展很快，尤其是近幾年已形成規(guī)模，從20t/h~440t/h各種型號的CFB已非常齊全，有東鍋的、哈鍋的、濟鍋的，可以說各鍋爐廠的鍋爐各有千秋。但是從實際調(diào)查來看，東鍋的CFB應用相對較好，可以說普及全國。（福建有石師熱電有限公司CFB35-75t/h、福建晉江熱電有限公司CFB260t/h）。它的布局合理美觀、材質(zhì)好、運行穩(wěn)定、適應煤種強。東鍋CFB的主要技術相對優(yōu)點如下：

（1）汽冷式高溫旋風分離器：分離效率高、耐磨襯里非常薄，熱慣性小，特別適合于要求鍋爐運行工況快速變化的場合，易于整體布置，維護簡單。

（2）“J”型回料器：高壓風多點布置，保證回料可靠，負荷適應范圍廣。有良好的自適能力，操作簡便。

（3）風播煤結構：采用增壓高速風播煤，解決了正壓給煤的密封難題，又能將煤均勻播散，減少給煤點。

（4）材質(zhì)過關：實踐應用調(diào)查很少出現(xiàn)受熱面磨損泄露及暴管情況。

個人建議：循環(huán)流化床鍋爐的技術發(fā)展和商業(yè)推廣必須要從提高鍋爐效率、合理排渣方式、SO2和NOX的排放控制、受熱面防磨措施、適應煤種廣方面去努力完善。如采用：汽冷式高溫旋風分離器、高壓風多點布置“J”型回料器、增壓高速風播煤、風道點火器、水冷風室、一級過熱蒸汽降壓吹灰、爐膛布置屏式過熱器和水冷蒸發(fā)屏等。

福建省循環(huán)流化床鍋爐技術協(xié)作網(wǎng)成立近十年了，為循環(huán)流化床鍋爐在福建省乃至全國的發(fā)展提供了很好的技術交流舞臺，為社會作出了很大的貢獻。在此祝愿福建省循環(huán)流化床鍋爐技術協(xié)作網(wǎng)越辦越好，同時也希望協(xié)作網(wǎng)進一步加大力度、加大范圍運作，邁向國際，以便充分融合各種先進技術和經(jīng)驗為循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展做出貢獻。

參考文獻

《循環(huán)流化床鍋爐設備與運行》路春美、程世慶、王永征編著 

中國電力出版社發(fā)行

文章作者：福建晉江熱電有限公司 韓立賀