内容摘要：本文结合龙岩坑口火电厂最近投产的4台135MW CFB燃煤机组的运行实践，分析了燃用福建无烟煤大型CFB锅炉的设计特点，总结了一些运行经验，并对系统设计上存在的一些问题提出了建议。

[关键词] 福建无烟煤；135MW CFB锅炉

1 引言

龙岩坑口火电厂一期工程4×135MW CFB燃煤机组，燃用福建龙岩无烟煤。4台机组均由哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计制造的自然循环、一次中间再热、高温汽冷旋风分离器、自平衡双路回料阀、超高压CFB锅炉。燃烧室、分离器、回料器构成了锅炉的物料热循环回路，具体结构参见附图。4台机组分别于2005年9月份、12月份、2006年6月份、9月份投产发电，实现一年四投。实际运行表明：过热、再热汽温、排烟温度等主要锅炉参数均达到设计要求；机组冷态启动至并网＜5h；启动点火耗油10～15t；机组最长连续运行时间超过100天。

2  针对福建无烟煤燃烧特点，采用的技术措施

2.1  点火方式

福建无烟煤的燃点较高，为了保证着火，缩小启动时间，采用床上+床下联合点火的方式，床下4只热烟发生器，床上8只床枪，并设计了点火专用烟煤仓。在床温到达500℃左右，投烟煤，650℃左右，投无烟煤，并逐步退出油枪。从氧量的变化可以明显的看出，在750℃左右，氧量开始明显下降，说明在该温度水平下，无烟煤挥发份开始析出着火，850℃左右基本稳定燃烧。机组从冷态启动至并网耗油约10～15t。

2.2  炉膛床温及分离器型式的选择

为了满足煤颗粒燃烬及稳定燃烧要求，设计床温为960℃，这也是燃用福建无烟煤CFB锅炉通常运行的温度；同时考虑到福建无烟煤的后燃特性，采用饱和蒸汽为冷却介质的汽冷分离器。在锅炉满负荷工况下，实际运行床温在930～960℃左右，分离汽入口和出口温度基本相当，在950～970℃左右。应该说，汽冷分离器对抵御物料在回料系统内的后燃特性，起到了关键作用。

2.3  能量平衡和物料平衡

能否实现能量平衡和物料平衡是CFB锅炉设计成败的关键。福建无烟煤有较强的成灰特性（这与煤种的易脆、易爆裂等特性有密切关系），原煤细颗粒含量大。实践运行中，在炉膛稀相区有较大的压降（即图1的测点2），即稀相区有较高的物料浓度。这是其他燃料所没有的特性，这一点应在锅炉设计时给予充分重视。因为稀相区物料浓度直接影响稀相区受热面的传热特性，从而影响锅炉带负荷能力、负荷变化速率乃至于床温控制。实际运行表明，当炉膛密相区压降小于1.5KPa时，不但床温难以控制，负荷也很难往上带。

设计者对福建无烟煤的成灰特性有充分的了解，在设计过程中，一方面在受热面的设计和布置上采取了针对性的措施，充分利用了福建无烟煤稀相区物料浓度高的特点。与其他相似机组相比，龙岩坑口电厂135MW锅炉的炉内受热面更少，使得床温控制更容易；另一方面，针对福建无烟煤细颗粒较多的特点，采用优化的分离器设计，能够扑捉更细的灰颗粒，从而保证足够的循环物料量，并采用成熟的自平衡双路回料阀，能够将大量的循环物料安全的返送回炉膛，进而保证炉内传热和床温控制需要的物料浓度，实现物料平衡和能量平衡。

由于设计得当，因此在锅炉运行后，没有出现其他燃用福建无烟煤锅炉经常出现的所谓“放灰”现象，即在锅炉运行时，将高温循环灰从回料阀放掉，这样不但造成热量及能量上的浪费，而且给现场安全管理带来很大隐患。实际上回料系统“放灰”主要是由于对福建无烟煤的成灰特性认识不足造成的。

图1  炉膛压力随高度（1、布风板；2、密相区；3、稀相区3、炉膛出口）的变化

2.4  改善煤颗粒燃烧和防止结焦的技术措施

福建无烟煤的挥发份一般2～4%，燃烧和燃烬很困难，为提高燃烧效率，除采用较高的床温以外（在密相区敷设10m高的绝热区，有效保证较高的床温），还采用后墙给煤方式，给煤口设在回料腿，给煤作为回料的一部分，与高温物料混合进入炉膛。煤颗粒在回料腿内可实现提前加热，加快水份的蒸发和挥发份的析出过程，相对地延长在炉膛的燃烧时间；同时煤与循环物料提前混合，在炉内的扩散更均匀，即有利于燃烧又有利于床温控制，可以有效避免结焦发生。

同时采用了较大的过量空气系数（1.3），较高的二次风速和较密的二次风管布置，以及较大的炉膛宽深比，以加大二次风的穿透和混合，保证燃料燃烬。

另外该煤种灰熔点很低（T2：1050～1150℃），结焦性较强，同时炉内燃烧温度高，因此如何防止结焦也是非常重要的课题。在设计上，采用国内流行的钟罩式风帽，保证布风的均匀和稳定，配合后墙给煤方式，进而保证床温均匀和稳定，避免局部高温区出现，有效防止结焦发生；运行时，充分利用一、二次风配比（一次风占55～60%）控制床温的手段，确保床温在安全合理的范围内。

通过良好的设计及运行控制，锅炉在运行过程没有发生过因床温超温造成的结焦。

2.5  磨损问题

一般CFB锅炉的磨损与烟速、物料浓度、温度及灰的特性等因素有关。从龙岩坑口火电厂四台机组的运行情况看，炉膛区域的磨损基本得到控制。但是旋风分离入口烟道和靶区还存在一定的磨损现象。这主要由于烟气中夹带的物料浓度高有关，同时从2#炉稳定的运行情况看，磨损与该区域的耐磨材料质量及施工质量有关。不过，燃用福建无烟煤时较高的运行温度、较高的物料浓度等特点对引起磨损的潜在隐患，应该引起设计者的高度重视，并有一个再认识的过程。

3  辅助系统存在的问题

随着锅炉本体关键技术的不断突破，以及运行经验的不断积累，对循环流化床燃烧技术的理解已经上升到崭新的层次，特别是四川白马电厂和云南红河电厂300MW CFB机组的相继投产，对CFB锅炉的发展前景更增加了信心。但是，由于长期以来没有引起设计、制造单位的重视，锅炉辅助系统的缺陷往往比本体更为突出，主要表现在：

3.1  排渣系统

排渣系统包括冷渣器及其输送系统。440t/h CFB投产初期，清一色的选择风水联合冷渣器，从理论上讲，该型式冷渣器有不少优点，但是，对渣的粒度以及运行调整要求很高，实际应用难度很大，动辄排红渣甚至于停炉，因此，在国内已濒临淘汰的处境。目前比较流行的属滚筒冷渣器，该型式冷渣器最大的优点是：运行操作简易，对渣颗粒度的选择性较低。因此，目前滚筒冷渣器有取代风水联合冷渣器的趋势。

底渣输送系统主要有气力输送、刮板+斗提机和链斗机输送等三种形式，从方便运行和维护角度考虑，对于短距离输送，链斗机输送型式有较大的优势。

龙岩坑口电厂对原设计的风水联合冷渣器和气力输送除渣系统进行了改造，采用滚筒冷渣器+链斗机输送除渣系统，改造效果较好，大大改善机组运行条件。

3.2  锅炉给煤系统

给煤系统的优化，对机组的可靠运行以及文明生产，都将有积极的意义。遗憾的是，设计单位对涉及给煤系统的运行可靠性方面，没有结合煤种的特点进行必要的调研和论证。这在全国也是普遍存在的老大难问题，该系统虽然技术含量不高，但迟迟无法解决，这与循环流化床燃烧技术的迅猛发展是很不相称的。

目前，给煤系统存在的主要问题有：

3.2.1  给煤机

目前应用的给煤机主要有刮板给煤机和皮带给煤机两种。刮板给煤机易于长距离输送，但存在漂链、浮链等问题；皮带给煤机存在漏烟烧毁问题。龙岩坑口火电厂采用皮带给煤机，虽然采用哈锅推荐的密封环结构，皮带给煤机的安全运行得到保障，但给煤系统的故障率仍然较为突出。

3.2.2  煤仓的结构

煤仓堵煤现象在国内CFB机组中非常普遍，煤仓的结构可以说是千姿百态，由于不同的煤中差异较大，因此，国内还没有比较成熟的做法。目前比较成功的做法有在煤仓加一至两层疏松机，同时加大落煤口的尺寸，以及煤仓内壁衬乙烯板等作法，效果还比较明显，龙岩坑口火电厂已经着手这方面的改造工作。

4  性能考核

对四台机组均进行了性能考核试验，结果表明锅炉出力、过、再热蒸汽出口温度、锅炉效率等均达到锅炉性能保证值要求（见表一），锅炉飞灰含碳量一般在10-15%之间，底渣飞灰含碳量一般在2%以内。Ca/S在2.5时，脱硫率达到85%以上（床温在935℃左右，见图2），NOx排放小于150mg/Nm3。

图2  SO2与C a/S变化曲线

表一       四号机组性能试验主要数据

5  对燃用福建无烟煤300MW CFB锅炉的展望

龙岩坑口火电厂运行一年来的实践表明，虽然系统还存在一些缺陷，但总的来说，锅炉本体设计对能量平衡方面把握的比较准确，各主要测点的烟温及汽温与设计基本符合，过热汽温和再热汽温基本能实现自动调节，排烟温度能控制在155～165℃。随着运行经验的不断积累以及白马、开远300MWCFB锅炉的成功投运，燃用福建无烟煤300MW CFB锅炉技术条件已基本具备，核心问题是解决燃烧与外置床的换热问题。目前，哈锅和东锅已经有自主开发的炉型，其共同特点是取消外置床，将受热面布置在炉内。将引进技术和国内丰富的实践经验良好的结合，是锅炉制造厂应重视的课题。龙岩坑口火电厂135MWCFB锅炉的成功投运将为300MWCFB锅炉的应用提供第一手资料，具有极大的参考和示范价值。

6  总结

作为福建省最大容量燃用福建无烟煤的CFB锅炉机组，龙岩坑口火电厂4X135MWCFB锅炉成功实现一年4投，锅炉运行情况良好，基本满足性能保证要求，从根本上解决了福建无烟煤作为动力燃料的技术难题。其成功投运，将为拓宽福建无烟煤的应用起到示范作用，并将为进一步在大型300MWCFB锅炉上应用福建无烟煤起到良好的推动作用。

附图：HG-440/13.7-L.WM20 锅炉总图

福建省龙岩发电有限责任公司 苏建民

文章作者：福建省龙岩发电有限责任公司 苏建民