內容摘要：本文結合龍巖坑口火電廠最近投產的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，總結了一些運行經驗，并對系統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、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月份投產發電，實現一年四投。實際運行表明：過熱、再熱汽溫、排煙溫度等主要鍋爐參數均達到設計要求；機組冷態啟動至并網＜5h；啟動點火耗油10～15t；機組最長連續運行時間超過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+床下聯合點火的方式，床下4只熱煙發生器，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，無煙煤揮發份開始析出著火，850℃左右基本穩定燃燒。機組從冷態啟動至并網耗油約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，在爐膛稀相區有較大的壓降（即圖1的測點2），即稀相區有較高的物料濃度。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。因為稀相區物料濃度直接影響稀相區受熱面的傳熱特性，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，沒有出現其他燃用福建無煙煤鍋爐經常出現的所謂“放灰”現象，即在鍋爐運行時，將高溫循環灰從回料閥放掉，這樣不但造成熱量及能量上的浪費，而且給現場安全管理帶來很大隱患。實際上回料系統“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；3、稀相區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（在密相區敷設10m高的絕熱區，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提前加熱，加快水份的蒸發和揮發份的析出過程，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生。

同時采用了較大的過量空氣系數（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定，配合后墻給煤方式，進而保證床溫均勻和穩定，避免局部高溫區出現，有效防止結焦發生；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，爐膛區域的磨損基本得到控制。但是旋風分離入口煙道和靶區還存在一定的磨損現象。這主要由于煙氣中夾帶的物料濃度高有關，同時從2#爐穩定的運行情況看，磨損與該區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，以及運行經驗的不斷積累，對循環流化床燃燒技術的理解已經上升到嶄新的層次，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，對CFB鍋爐的發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，鍋爐輔助系統的缺陷往往比本體更為突出，主要表現在：

3.1  排渣系統

排渣系統包括冷渣器及其輸送系統。440t/h CFB投產初期，清一色的選擇風水聯合冷渣器，從理論上講，該型式冷渣器有不少優點，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合冷渣器的趨勢。

底渣輸送系統主要有氣力輸送、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勢。

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

3.2  鍋爐給煤系統

給煤系統的優化，對機組的可靠運行以及文明生產，都將有積極的意義。遺憾的是，設計單位對涉及給煤系統的運行可靠性方面，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，該系統雖然技術含量不高，但遲遲無法解決，這與循環流化床燃燒技術的迅猛發展是很不相稱的。

目前，給煤系統存在的主要問題有：

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結構，皮帶給煤機的安全運行得到保障，但給煤系統的故障率仍然較為突出。

3.2.2  煤倉的結構

煤倉堵煤現象在國內CFB機組中非常普遍，煤倉的結構可以說是千姿百態，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據

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自動調節，排煙溫度能控制在155～165℃。隨著運行經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，哈鍋和東鍋已經有自主開發的爐型，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

福建省龍巖發電有限責任公司 蘇建民

文章作者：福建省龍巖發電有限責任公司 蘇建民