內(nèi)容摘要：本文結(jié)合龍巖坑口火電廠最近投產(chǎn)的4臺135MW CFB燃煤機(jī)組的運(yùn)行實(shí)踐，分析了燃用福建無煙煤大型CFB鍋爐的設(shè)計特點(diǎn)，總結(jié)了一些運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并對系統(tǒng)設(shè)計上存在的一些問題提出了建議。

[關(guān)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(jī)組，燃用福建龍巖無煙煤。4臺機(jī)組均由哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司設(shè)計制造的自然循環(huán)、一次中間再熱、高溫汽冷旋風(fēng)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(gòu)成了鍋爐的物料熱循環(huán)回路，具體結(jié)構(gòu)參見附圖。4臺機(jī)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(shí)現(xiàn)一年四投。實(shí)際運(yùn)行表明：過熱、再熱汽溫、排煙溫度等主要鍋爐參數(shù)均達(dá)到設(shè)計要求；機(jī)組冷態(tài)啟動至并網(wǎng)＜5h；啟動點(diǎn)火耗油10～15t；機(jī)組最長連續(xù)運(yùn)行時間超過100天。

2  針對福建無煙煤燃燒特點(diǎn)，采用的技術(shù)措施

2.1  點(diǎn)火方式

福建無煙煤的燃點(diǎn)較高，為了保證著火，縮小啟動時間，采用床上+床下聯(lián)合點(diǎn)火的方式，床下4只熱煙發(fā)生器，床上8只床槍，并設(shè)計了點(diǎn)火專用煙煤倉。在床溫到達(dá)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(jī)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(shè)計床溫為960℃，這也是燃用福建無煙煤CFB鍋爐通常運(yùn)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(zhì)的汽冷分離器。在鍋爐滿負(fù)荷工況下，實(shí)際運(yùn)行床溫在930～960℃左右，分離汽入口和出口溫度基本相當(dāng)，在950～970℃左右。應(yīng)該說，汽冷分離器對抵御物料在回料系統(tǒng)內(nèi)的后燃特性，起到了關(guān)鍵作用。

2.3  能量平衡和物料平衡

能否實(shí)現(xiàn)能量平衡和物料平衡是CFB鍋爐設(shè)計成敗的關(guān)鍵。福建無煙煤有較強(qiáng)的成灰特性（這與煤種的易脆、易爆裂等特性有密切關(guān)系），原煤細(xì)顆粒含量大。實(shí)踐運(yùn)行中，在爐膛稀相區(qū)有較大的壓降（即圖1的測點(diǎn)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(diǎn)應(yīng)在鍋爐設(shè)計時給予充分重視。因?yàn)橄∠鄥^(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(fù)荷能力、負(fù)荷變化速率乃至于床溫控制。實(shí)際運(yùn)行表明，當(dāng)爐膛密相區(qū)壓降小于1.5KPa時，不但床溫難以控制，負(fù)荷也很難往上帶。

設(shè)計者對福建無煙煤的成灰特性有充分的了解，在設(shè)計過程中，一方面在受熱面的設(shè)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(diǎn)。與其他相似機(jī)組相比，龍巖坑口電廠135MW鍋爐的爐內(nèi)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(xì)顆粒較多的特點(diǎn)，采用優(yōu)化的分離器設(shè)計，能夠撲捉更細(xì)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?qū)⒋罅康难h(huán)物料安全的返送回爐膛，進(jìn)而保證爐內(nèi)傳熱和床溫控制需要的物料濃度，實(shí)現(xiàn)物料平衡和能量平衡。

由于設(shè)計得當(dāng)，因此在鍋爐運(yùn)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(yùn)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(fèi)，而且給現(xiàn)場安全管理帶來很大隱患。實(shí)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(rèn)識不足造成的。

圖1  爐膛壓力隨高度（1、布風(fēng)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(jié)焦的技術(shù)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(shè)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(shè)在回料腿，給煤作為回料的一部分，與高溫物料混合進(jìn)入爐膛。煤顆粒在回料腿內(nèi)可實(shí)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(nèi)的擴(kuò)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(jié)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(fēng)速和較密的二次風(fēng)管布置，以及較大的爐膛寬深比，以加大二次風(fēng)的穿透和混合，保證燃料燃燼。

另外該煤種灰熔點(diǎn)很低（T2：1050～1150℃），結(jié)焦性較強(qiáng)，同時爐內(nèi)燃燒溫度高，因此如何防止結(jié)焦也是非常重要的課題。在設(shè)計上，采用國內(nèi)流行的鐘罩式風(fēng)帽，保證布風(fēng)的均勻和穩(wěn)定，配合后墻給煤方式，進(jìn)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(jié)焦發(fā)生；運(yùn)行時，充分利用一、二次風(fēng)配比（一次風(fēng)占55～60%）控制床溫的手段，確保床溫在安全合理的范圍內(nèi)。

通過良好的設(shè)計及運(yùn)行控制，鍋爐在運(yùn)行過程沒有發(fā)生過因床溫超溫造成的結(jié)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(guān)。從龍巖坑口火電廠四臺機(jī)組的運(yùn)行情況看，爐膛區(qū)域的磨損基本得到控制。但是旋風(fēng)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(guān)，同時從2#爐穩(wěn)定的運(yùn)行情況看，磨損與該區(qū)域的耐磨材料質(zhì)量及施工質(zhì)量有關(guān)。不過，燃用福建無煙煤時較高的運(yùn)行溫度、較高的物料濃度等特點(diǎn)對引起磨損的潛在隱患，應(yīng)該引起設(shè)計者的高度重視，并有一個再認(rèn)識的過程。

3  輔助系統(tǒng)存在的問題

隨著鍋爐本體關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破，以及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，對循環(huán)流化床燃燒技術(shù)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(jī)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(shè)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(fēng)水聯(lián)合冷渣器，從理論上講，該型式冷渣器有不少優(yōu)點(diǎn)，但是，對渣的粒度以及運(yùn)行調(diào)整要求很高，實(shí)際應(yīng)用難度很大，動輒排紅渣甚至于停爐，因此，在國內(nèi)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(diǎn)是：運(yùn)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(fēng)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(jī)和鏈斗機(jī)輸送等三種形式，從方便運(yùn)行和維護(hù)角度考慮，對于短距離輸送，鏈斗機(jī)輸送型式有較大的優(yōu)勢。

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

3.2  鍋爐給煤系統(tǒng)

給煤系統(tǒng)的優(yōu)化，對機(jī)組的可靠運(yùn)行以及文明生產(chǎn)，都將有積極的意義。遺憾的是，設(shè)計單位對涉及給煤系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性方面，沒有結(jié)合煤種的特點(diǎn)進(jìn)行必要的調(diào)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(shù)含量不高，但遲遲無法解決，這與循環(huán)流化床燃燒技術(shù)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(jī)

目前應(yīng)用的給煤機(jī)主要有刮板給煤機(jī)和皮帶給煤機(jī)兩種。刮板給煤機(jī)易于長距離輸送，但存在漂鏈、浮鏈等問題；皮帶給煤機(jī)存在漏煙燒毀問題。龍巖坑口火電廠采用皮帶給煤機(jī)，雖然采用哈鍋推薦的密封環(huán)結(jié)構(gòu)，皮帶給煤機(jī)的安全運(yùn)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(jié)構(gòu)

煤倉堵煤現(xiàn)象在國內(nèi)CFB機(jī)組中非常普遍，煤倉的結(jié)構(gòu)可以說是千姿百態(tài)，由于不同的煤中差異較大，因此，國內(nèi)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(jī)，同時加大落煤口的尺寸，以及煤倉內(nèi)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(jī)組均進(jìn)行了性能考核試驗(yàn)，結(jié)果表明鍋爐出力、過、再熱蒸汽出口溫度、鍋爐效率等均達(dá)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(nèi)。Ca/S在2.5時，脫硫率達(dá)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(jī)組性能試驗(yàn)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(yùn)行一年來的實(shí)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(shè)計對能量平衡方面把握的比較準(zhǔn)確，各主要測點(diǎn)的煙溫及汽溫與設(shè)計基本符合，過熱汽溫和再熱汽溫基本能實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，排煙溫度能控制在155～165℃。隨著運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的不斷積累以及白馬、開遠(yuǎn)300MWCFB鍋爐的成功投運(yùn)，燃用福建無煙煤300MW CFB鍋爐技術(shù)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(diǎn)是取消外置床，將受熱面布置在爐內(nèi)。將引進(jìn)技術(shù)和國內(nèi)豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)良好的結(jié)合，是鍋爐制造廠應(yīng)重視的課題。龍巖坑口火電廠135MWCFB鍋爐的成功投運(yùn)將為300MWCFB鍋爐的應(yīng)用提供第一手資料，具有極大的參考和示范價值。

6  總結(jié)

作為福建省最大容量燃用福建無煙煤的CFB鍋爐機(jī)組，龍巖坑口火電廠4X135MWCFB鍋爐成功實(shí)現(xiàn)一年4投，鍋爐運(yùn)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(shù)難題。其成功投運(yùn)，將為拓寬福建無煙煤的應(yīng)用起到示范作用，并將為進(jìn)一步在大型300MWCFB鍋爐上應(yīng)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(zé)任公司 蘇建民

文章作者：福建省龍巖發(fā)電有限責(zé)任公司 蘇建民