以潔凈燃燒技術(shù)著稱的循環(huán)流化床鍋爐，由其本身所具有的優(yōu)點，為福建無煙煤的開發(fā)和利用提供了廣闊的前景。福建省近年來已廣泛選用了循環(huán)流化床鍋爐，現(xiàn)有30多臺在運行或在建中。經(jīng)過幾年來的實踐，積累了設(shè)備設(shè)計制造和運行的豐富經(jīng)驗。目前福建省的循環(huán)流化床鍋爐在出力、穩(wěn)定運行等方面有較大的提高，正朝著大型化和進一步提高連續(xù)運行時間和熱效率方面努力。石獅熱電廠二臺35t/h由東方鍋爐廠制造的循環(huán)流化床鍋爐熱效率達(dá)83%二臺75t/h也由東方鍋爐廠制造其中投運的1臺循環(huán)流化床鍋爐熱效率達(dá)85%，均比同容量燃燒福建無煙煤煤粉爐高出2% ~3%以上，達(dá)到預(yù)期目的。但是85%的熱效率并不高，特別是目前大型鍋爐的熱效率均在90%以上，甚至達(dá)到92%.相比之下，燃燒福建無煙煤的循環(huán)流化床鍋爐在大型化后尚需進一步提高熱效率。本文結(jié)合石獅熱電廠35t/h、75t/h循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計及運行經(jīng)驗，探討進一步提高燃燒福建無煙煤的循環(huán)流化床鍋爐熱效率的措施。

　　　75t/h循環(huán)流化床鍋爐是在吸收35t/h循環(huán)流化床鍋爐成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上制造的。兩種型號鍋爐總體設(shè)計較合理，針對福建無煙煤揮發(fā)份低、難著火、難燃燼的特點，均采用較高的爐膛（自入煤口至爐膛出口高度351兒為15.51；75匕為17.5）、較低的流化速度35m/s）、高效中溫旋風(fēng)分離器等，提高了煤的一次燃燼度與燃燒穩(wěn)定性，額定工況熱效率分別達(dá)到83%和85%，全年累計運行時間均在7500h以上，鍋爐可用率接近90%是燃燒福建無煙煤鍋爐中的佼佼者，但由于技術(shù)、經(jīng)驗、經(jīng)濟的原因，尚有不足之處，如熱效率還不是太高，飛灰含碳量都在20%以上，甚至高達(dá)35%.為此有必要在已取得階段成功的基礎(chǔ)上，研究、探討進一步提高循環(huán)流化床鍋爐熱效率的措施，為燃燒福建無煙煤的大型循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計提供。

    省內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐現(xiàn)狀福建省內(nèi)現(xiàn)有30多臺循環(huán)流化床鍋爐在運行或在建中，容量最大僅到75t/h，廈門電廠和永定火電廠等擬安裝130t/h循環(huán)流化床鍋爐。早期安裝的循環(huán)流化床鍋爐普遍存在磨損較大；分離器、回料系統(tǒng)結(jié)焦、堵灰；連續(xù)運行時間短；鍋爐出力不高等問題，經(jīng)過這幾年摸索和技術(shù)改造，基本克服了以上問題。目前省內(nèi)運行狀況最好的當(dāng)屬石獅熱電廠，該廠現(xiàn)已投產(chǎn)二臺35t/h、一臺75t/h循環(huán)流化床鍋爐，一臺75t/h循環(huán)流化床鍋爐在建，均由東方鍋爐廠制造。1999年底，二臺35t/h循環(huán)流化床鍋爐通過了產(chǎn)品技術(shù)鑒定。

　　3提高熱效率的措施探討3.1將床溫、爐膛出口煙氣設(shè)計溫度提高到950°C及以上目前省內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐爐膛出口設(shè)計煙溫一般在850~930°C之間，床溫也在此之間，石獅熱電廠35t/h循環(huán)流化床鍋爐爐膛出口設(shè)計煙溫900K 75t/h循環(huán)流化床鍋爐爐膛出口設(shè)計煙溫930°C，這主要是考慮兩個方面因素的結(jié)果：一是爐內(nèi)脫硫最佳溫度在850~900°C之間，國內(nèi)外制造廠一般據(jù)此確定爐膛出口設(shè)計煙溫；二是福建無煙煤灰熔點較低，灰的變形溫度（）一般在11OT°C左右，低的只有1040°C極易結(jié)焦，因此制造廠爐膛出口設(shè)計煙溫依經(jīng)驗一般選擇在850~900°C之間，東方鍋爐廠在35t/h爐的經(jīng)驗基礎(chǔ)上大膽將75t/h爐爐膛出口設(shè)計煙溫提高到930°C.而福建無煙煤是最難燃燒的煤種之一，其揮發(fā)份極低~5%）、難著火、難燃燼，一般著火溫度要在900~950°Q根據(jù)浙江大學(xué)熱能工程研究所和廈門電廠于1995年10月在試驗臺上進行多次試驗發(fā)現(xiàn)，福建無煙煤極難著火，即使到900°C也很難穩(wěn)定著火，試驗臺床溫必須控制在900°C以上，一般950~1050K而且燃燒速度很低，燃燒表面觀察不到明顯的火焰。因此目前省內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐實際運行溫度都在900°C以上，一般在950°C，石獅熱電廠最高有時運行到980~1000°C，大大偏離制造廠設(shè)計值，造成爐內(nèi)燃燒工況、吸熱量與設(shè)計值不符，影響了熱效率，也使主汽溫度超溫。例如石獅熱電廠35t/h爐試運行時爐膛上部煙溫接近950°C時，主汽溫度超過480K熱效率降到75%左右，運行一段時間后經(jīng)制造廠同意割掉多余過熱器受熱面，以保證燃燒溫度，提高熱效率。

　　950°C的運行溫度對脫硫效率有一定的降低，但是福建無煙煤含硫量不高（0.8 1.2%）只要60%~ 70%的脫硫率即可滿足排放要求。為此建議制造廠將床溫、爐膛出口煙溫設(shè)計溫度提高到950°C，有利于福建無煙煤燃燒，有利于提高燃燒效率。

　　3.2入爐煤的細(xì)度應(yīng)要求達(dá)到0煤粒在循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的燃燒是一個錯綜復(fù)雜的過程。煤粒送入循環(huán)流化床內(nèi)首先迅速受到高溫物料及煙氣的加熱，加熱過程中煤的粒徑越大，其表面溫度達(dá)到著火溫度所需的時間越長，其燃燼時間越長，而煤粒子表面溫度越高，其燃燼時間越短，因此對于難著火燃燒的煤種，由于著火溫度高，入爐煤的粒徑就要求小，以縮短表面達(dá)到著火溫度所需的時間。根據(jù)規(guī)范循環(huán)流化床鍋爐燃燒無煙煤入爐煤的細(xì)度應(yīng)為~8mm而福建無煙煤是最難燃燒的煤種之一，不但具有燃燒化學(xué)反應(yīng)性能差，熱傳導(dǎo)能力低，著火溫度高（900°C以上）的特性，且煤粒加熱后只有極少的孔隙，氧氣很難進入，燃燒產(chǎn)物（2等）不易擴散出去，整個燃燒過程進行得很緩慢，因而燃燼時間長，且具有熱爆性。如0.4mm的煤粒在試驗爐內(nèi)從著火后到燃燼時間至少要4秒以上，因此入爐煤的細(xì)度要求應(yīng)更小，有鍋爐廠推薦應(yīng)為0~5mm.一方面入爐煤的粒徑小，加熱所需的時間短，便于達(dá)到著火溫度。另一方面由于入爐煤的粒徑小，其難以控制的熱爆也會減少，因此入爐煤的細(xì)度應(yīng)比規(guī)范推薦值更小。東方鍋爐廠推薦石獅熱電廠入爐煤的細(xì)度為0~ 8mm，該粒度范圍需兩級破碎，破碎設(shè)備需進口，從經(jīng)濟考慮改為一級破碎，細(xì)度要求為0~10mm實際運行細(xì)度一般為0~13mm該細(xì)度范圍延長了煤粒表面加熱時間，也增加了熱爆性。大顆粒進入高溫爐膛馬上爆裂成很多細(xì)片、細(xì)粉，大部分立即被吹出床面，增大機械不完全燃燒熱損失，造成飛灰含碳量較高，影響鍋爐熱效率。石獅熱電廠的飛灰含碳量都在20%以上，甚至高達(dá)35%，嚴(yán)重影響了熱效率。因此燒福建無煙煤的循環(huán)流化床鍋爐大型化后，應(yīng)推薦采用兩級破碎系統(tǒng)，控制入爐煤的細(xì)度在0~5mm，至少應(yīng)在3.3二次風(fēng)分層送入在循環(huán)流化床鍋爐中，為了有利燃燒、降低污染物的排放和風(fēng)機能耗，可以說無一例外地將氣體分成一次風(fēng)和二次風(fēng)送入爐內(nèi)，一次風(fēng)的主要作用是使床料沸騰燃燒，二次風(fēng)的主要作用是促進煤的燃燼和提供1.2~1.3的過�？諝庀禂�(shù)。適當(dāng)調(diào)整一、二次風(fēng)的比例能實現(xiàn)較高的燃燒效率，而二次風(fēng)分層送入能使燃燒更穩(wěn)定、更充分、更均勻，從而使?fàn)t膛整個高度溫度分布均勻，避免局部燃燒溫度過高引起結(jié)焦，便于提高床溫，從而提高燃燒效率。石獅熱電廠35t/h爐二次風(fēng)只有一層，燃燒基本發(fā)生在爐膛下部和二次風(fēng)口后，爐膛上部燃燒份額偏少，爐膛整個高度溫度分布偏差較大，上部溫度較低下部溫度較高，偏差一般在50~1ro°c之間，造成上部燃燒不充分，影響燃燒效率。75t/h爐二次風(fēng)分兩層送入，使煤粒充滿在整個爐膛燃燒，爐膛整個高度溫度分布均勻，偏差在10C左右，運行控制更方便，床溫可穩(wěn)定在950C左右，既可防結(jié)焦，燃燒效率也相應(yīng)提高。因此應(yīng)重視合理配風(fēng)、分級送風(fēng)，以便燃燒更穩(wěn)定、更充分、更均勻。

　　3.4采用高溫汽冷旋風(fēng)分離器目前省內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐有采用高溫旋風(fēng)分離器（如大田、德化75t/h爐），也有采用中溫旋風(fēng)分離器（如石獅35t/h、75t/h爐）。石獅熱電廠采用中溫旋風(fēng)分離器主要是吸取采用高溫旋風(fēng)分離器的循環(huán)流化床鍋爐由于可燃物在高溫旋風(fēng)分離器中再燃引起高溫旋風(fēng)分離器及返料系統(tǒng)結(jié)焦影響鍋爐正常運行。

　　3.5增設(shè)返料灰、飛灰再循環(huán)系統(tǒng)由于返料灰參與爐內(nèi)換熱，直接影響爐內(nèi)與尾部換熱比例，在高負(fù)荷工況返料灰量大，爐內(nèi)吸熱比例增大，反之低負(fù)荷工況返料灰量小，爐內(nèi)吸熱比例減小，因此也就決定了返料灰在任何工況下都實現(xiàn)自平衡比較困難，高負(fù)荷工況需要大量投入減溫水。例如石獅熱電廠35t/h爐在高負(fù)荷工況隨著返料灰量增大，主汽溫度超得更大，大量投入減溫水也難以把汽溫降下來，不得不減少返料灰量，也造成返料灰定期排放。返料灰由于無法循環(huán)燃燒影響燃燼度，致使返料灰、飛灰含碳量較高，基本在20%~40%之間，因此為進一步提高循環(huán)流化床鍋爐熱效率，建議大型循環(huán)流化床鍋爐增設(shè)返料灰、飛灰再循環(huán)系統(tǒng)，將多余返料灰和除塵器收集下來的飛灰貯存到灰罐，低負(fù)荷時再用倉泵送回爐內(nèi)燃燒，一方面可以提高灰燃燼度，提高鍋爐熱效率，另一方面由于低負(fù)荷循環(huán)灰量加大，增加爐內(nèi)吸熱比例，使主汽溫度可以在更大范圍維持穩(wěn)定。

　　3.6降低排煙溫度影響循環(huán)流化床鍋爐熱效率的另一主要因素是排煙熱損失。目前省內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐排煙溫度基本在140 ~150C據(jù)統(tǒng)計排煙溫度每降低15C鍋爐效率會提高1%.福建無煙煤含硫量不高，加之循環(huán)流化床鍋爐可進行爐內(nèi)脫硫，尾部煙氣露點溫度較低，可適當(dāng)降低鍋爐的排煙溫度，減少排煙熱損失，提高鍋爐熱效率。

    但中溫分離是不利于爐膛燃燒的。中溫返料灰進入高溫爐膛勢必要加熱升溫吸收爐膛熱量，從而降低床溫影響燃燒，也影響入爐煤粒的加熱，進而影響燃燒效率。石獅熱電廠35t/h、75t/h爐都采用中溫旋風(fēng)分離器，返料溫度在450 ~0C之間，返料灰量大時，床溫下降很大，影響穩(wěn)定燃燒，致使返料灰不能全部進入爐膛，需定期排放。目前東鍋、上鍋等已引進了高溫汽冷旋風(fēng)分離器制造技術(shù)高溫?zé)煔膺M入汽冷旋風(fēng)分離器可以得到進一步冷卻，但溫度降低不是很多，一般降低100~150C返料溫度在800~850C之間，既有效地避免了可燃物再燃引起的結(jié)焦，又盡可能不影響爐內(nèi)燃燒。目前汽冷旋風(fēng)分離器由于制造技術(shù)復(fù)雜、價格貴，在75t/h以下尚未推廣，但循環(huán)流化床鍋爐大型化后，應(yīng)推薦采用高溫汽冷旋風(fēng)分離器，盡量避免返料對爐膛燃燒的影響。

　　4結(jié)束語福建循環(huán)流化床鍋爐經(jīng)過幾年來的實踐，積累了設(shè)備設(shè)計制造和運行的豐富經(jīng)驗，在不斷總結(jié)和改進設(shè)計和運行經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，燃用福建無煙煤的大型循環(huán)流化床鍋爐熱效率有望達(dá)到90%及以上。