節(jié)約能源與保護(hù)環(huán)境是當(dāng)今世界發(fā)展的兩大問題。我國(guó)既是產(chǎn)煤大國(guó)，也是用煤大國(guó)，根據(jù)有關(guān)資料記載我國(guó)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(fēng)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(yán)重的大氣污染。尤其是我國(guó)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(guó)際上十分關(guān)注的問題。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是一種高效、低污染清潔燃燒技術(shù)，已在國(guó)際上迅速發(fā)展和推廣。隨著CFB大批量的推廣，關(guān)于節(jié)能、環(huán)保的問題已成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，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(yùn)行和正在建設(shè)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(duì)也比較多，雖然CFB適應(yīng)煤種廣泛，但是燒無煙煤、煤矸石在節(jié)能、環(huán)保方面要達(dá)到最嘉狀態(tài)還值得深入研究。現(xiàn)發(fā)表以下觀點(diǎn)供參考。

1  節(jié)能方面

1.1  旋風(fēng)分離器的選型

由于無煙煤的特點(diǎn)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(shí)進(jìn)入旋風(fēng)分離器未燃盡份額相對(duì)較多，這部分熱量應(yīng)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(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)此煤種旋風(fēng)分離器應(yīng)為汽冷式、水冷式效率更高，而從結(jié)構(gòu)布置合理、實(shí)際應(yīng)用來看汽冷式旋風(fēng)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(tái)東鍋制造的260t/h鍋爐,福建龍巖坑口發(fā)電有限公司三臺(tái)哈鍋制造的440t/h鍋爐，福建安溪煤矸石電廠兩臺(tái)濟(jì)鍋制造的220t/h鍋爐，河南洛陽華潤(rùn)熱電有限公司兩臺(tái)無錫鍋爐廠制造的220t/h鍋爐都是汽冷式旋風(fēng)分離器。其主要優(yōu)點(diǎn)（運(yùn)行調(diào)整方面談）：汽冷式旋風(fēng)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(jié)焦現(xiàn)象；分離器熱損失回收且蒸汽流速大有利于換熱進(jìn)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(shè)計(jì)院、鍋爐廠、電廠都已引起高度重視。可以說風(fēng)冷、水冷、風(fēng)水聯(lián)合冷卻應(yīng)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(hù)量少、運(yùn)行穩(wěn)定、效益高都沒有統(tǒng)一論證。據(jù)調(diào)查單臺(tái)220~260t/h的CFB每年排渣熱量回收經(jīng)濟(jì)效益近60萬人民幣。所以各電廠都在設(shè)法回收排渣熱量。從全國(guó)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(guó)應(yīng)用比較廣泛，效果也比較好。如河南鄭州龍?zhí)╇姀S、洛陽華潤(rùn)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(yīng)用。

1）冷卻水用工業(yè)水

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

2）冷卻水用凝結(jié)水

方式一：從軸加出口水側(cè)引一路凝結(jié)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(duì)除氧器水位、壓力控制影響小，但是系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜、投資多、維護(hù)量大。此方式有可取性。河南洛陽華潤(rùn)熱電有限公司成功運(yùn)用此方法。附簡(jiǎn)圖：

方式二：從軸加出口水側(cè)引一路凝結(jié)水至冷渣器然后回到#2低加水側(cè)入口。這種方式熱量得以回收，冷卻水量有可調(diào)性，但對(duì)除氧器水位、壓力控制影響相對(duì)“方式一”大，尤其是供熱機(jī)組補(bǔ)水量大時(shí)影響更大。此方式有可取性。福建安溪煤矸石電廠成功運(yùn)用此方法。附簡(jiǎn)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(shí)投入運(yùn)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(duì)除氧器水位、壓力控制有一定影響。因?yàn)榇寺烦}水加大了機(jī)組熱力循環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)水量，所以此方式適合供熱機(jī)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(jiǎn)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(xué)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(huì)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(yàn)。福建晉江熱電有限公司在燒無煙煤方面也擴(kuò)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(yàn)。

1.4  實(shí)行單風(fēng)機(jī)運(yùn)行

循環(huán)流化床鍋爐配備雙臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的可以考慮在一定負(fù)荷以下實(shí)行單風(fēng)機(jī)運(yùn)行，以節(jié)約廠用電，降低經(jīng)營(yíng)成本。

1）做二次風(fēng)機(jī)單機(jī)試運(yùn)：根據(jù)電廠各自鍋爐情況、以不同負(fù)荷為基準(zhǔn)去試驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)在某負(fù)荷以下一臺(tái)運(yùn)行，另一臺(tái)投聯(lián)鎖緊急備用。福建晉江熱電有限公司經(jīng)過實(shí)驗(yàn)：鍋爐負(fù)荷小于180t/h時(shí)實(shí)行單二次風(fēng)機(jī)運(yùn)行。

2）以此類推接著做引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)單機(jī)試運(yùn)。

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(shí)：二次風(fēng)機(jī)不用啟動(dòng)，流化風(fēng)量控制要適當(dāng)小一些，不用充分流化，這樣冷風(fēng)量少可以節(jié)油。

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

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

4）啟爐整個(gè)過程雙風(fēng)機(jī)爐組可以考慮單風(fēng)機(jī)運(yùn)行。

1.6  循環(huán)流化床鍋爐燃燒無煙煤、滿負(fù)荷時(shí)在運(yùn)行中加強(qiáng)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(yàn)：

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

2）調(diào)整好二次風(fēng)量，氧量盡量維持在額定參數(shù)；下排二次風(fēng)量根據(jù)不同負(fù)荷加強(qiáng)調(diào)整，負(fù)荷低時(shí)下排二次風(fēng)量要逐漸關(guān)小、甚至關(guān)閉，有利于保持床溫。

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

4）回料腿配風(fēng)要適宜：風(fēng)壓（45~50 Kpa）、風(fēng)量（2000~2100 Nm3/h）及時(shí)調(diào)整以便控制循環(huán)倍率，進(jìn)而控制返料量，保證床溫。

5）煤的顆粒度要保障：粒度絕對(duì)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(fù)壓要控制好，結(jié)合循環(huán)倍率的控制盡量減少飛灰的含炭量。

8）嚴(yán)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(yùn)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(gè)過程都是封閉的，雖然投資大、維護(hù)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(jí)皮帶）送至渣倉，再由渣倉放至汽車運(yùn)走。整個(gè)過程至少有兩個(gè)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(duì)接之處粉塵比較大。現(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(yù)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(duì)接之處，用適當(dāng)厚度鋼板及皮條圍成一定空間與分管對(duì)接。達(dá)到了既不阻礙輸渣又能利用引風(fēng)機(jī)負(fù)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(shí)驗(yàn)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(yàn)也實(shí)施了此方法。附簡(jiǎn)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(yù)熱器下部引接管道至玻璃鋼罩內(nèi)，利用引風(fēng)機(jī)負(fù)壓將灰塵吸走。此方法效果也很好，但投資相對(duì)大，適合于短程輸渣。山東淄博熱電廠成功運(yùn)用此方法。由于與方法一相似簡(jiǎn)圖略：

2.2  循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行中燃燒無煙煤時(shí)加強(qiáng)對(duì)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(jī)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(jī)硫（CxHySz）及元素硫。在這之中多以硫化物硫、有機(jī)硫?yàn)橹鳌Ｃ涸谌紵陂g硫化物硫、有機(jī)硫可直接氧化生成SO2，一部分SO2會(huì)轉(zhuǎn)化成SO3。影響燃煤SO2析出的因素有兩個(gè)：一是運(yùn)行參數(shù)，二是煤的特性結(jié)構(gòu)參數(shù)。運(yùn)行參數(shù)主要是指床溫（850~950℃時(shí)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(jié)構(gòu)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(yīng)生成CaSO4的整個(gè)過程最嘉溫度（830~930℃）。

2）了解氮氧化物的生成機(jī)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(shí)空氣中的氮和燃料中的CH離子團(tuán)等反應(yīng)生成）。N2O的生成因素很多，煤燃燒時(shí)（800~900）℃之間N2O的生成濃度最大，溫度升高時(shí)濃度很快下降。

3）燃燒無煙煤時(shí)同時(shí)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(huì)導(dǎo)致NOX排放的升高，且降低NOX的措施會(huì)造成N2O的排放增加，所以要從整體考慮，從優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行的角度考慮。根據(jù)無煙煤的特點(diǎn)采取措施：

（1）將運(yùn)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(shí)施分級(jí)配風(fēng)（二次風(fēng)前后墻、上下層、交錯(cuò)進(jìn)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(diǎn)給入；（河南洛陽華潤(rùn)熱電有限公司及新鄉(xiāng)火電廠都有一套標(biāo)準(zhǔn)的石灰石投入系統(tǒng)在應(yīng)用，效果很好。福建晉江熱電有限公司也已在完善應(yīng)用）

（5）嚴(yán)格控制石灰石與煤顆粒度；

（6）在設(shè)計(jì)上注意爐膛懸浮空間和旋風(fēng)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(hào)的CFB已非常齊全，有東鍋的、哈鍋的、濟(jì)鍋的，可以說各鍋爐廠的鍋爐各有千秋。但是從實(shí)際調(diào)查來看，東鍋的CFB應(yīng)用相對(duì)較好，可以說普及全國(guó)。（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(yùn)行穩(wěn)定、適應(yīng)煤種強(qiáng)。東鍋CFB的主要技術(shù)相對(duì)優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）汽冷式高溫旋風(fēng)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(yùn)行工況快速變化的場(chǎng)合，易于整體布置，維護(hù)簡(jiǎn)單。

（2）“J”型回料器：高壓風(fēng)多點(diǎn)布置，保證回料可靠，負(fù)荷適應(yīng)范圍廣。有良好的自適能力，操作簡(jiǎn)便。

（3）風(fēng)播煤結(jié)構(gòu)：采用增壓高速風(fēng)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(diǎn)。

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

個(gè)人建議：循環(huán)流化床鍋爐的技術(shù)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(yīng)煤種廣方面去努力完善。如采用：汽冷式高溫旋風(fēng)分離器、高壓風(fēng)多點(diǎn)布置“J”型回料器、增壓高速風(fēng)播煤、風(fēng)道點(diǎn)火器、水冷風(fēng)室、一級(jí)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(shù)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(guó)的發(fā)展提供了很好的技術(shù)交流舞臺(tái)，為社會(huì)作出了很大的貢獻(xiàn)。在此祝愿福建省循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)協(xié)作網(wǎng)越辦越好，同時(shí)也希望協(xié)作網(wǎng)進(jìn)一步加大力度、加大范圍運(yùn)作，邁向國(guó)際，以便充分融合各種先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)為循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

《循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備與運(yùn)行》路春美、程世慶、王永征編著 

中國(guó)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