燃用福建无烟煤300MWeCFB锅炉运行情况分析

摘要：介绍了东方锅炉厂自主开发的300MWe循环流化床（CFB）锅炉燃烧福建劣质无烟煤的运行实践情况，从锅炉设计特点、冷态、热态及节能减排等方面进行了分析，查找锅炉设计存在的问题。运行实践表明，该炉型各项性能指标基本达到设计要求，同时也具有良好的节能减排特性。

关键词：300MWeCFB运行特性

前言

福建省龙岩发电有限责任公司二期工程2×300MW 机组，燃用当地劣质无烟煤，锅炉为东方锅炉厂自主开发的300MWe循环流化床（CFB）锅炉，该锅炉借鉴了东锅自主型135MWeCFB锅炉的成功经验，首次采用了大宽深比的单体炉膛、不对称布置的三个分离器等全新结构，因此该炉型具有布置紧凑、运行控制简明等特点。

该工程2×300MW CFB燃煤机组分别于2009年12月22日和2010年2月11日投产发电，机组投产以来实现安全稳定运行，锅炉蒸发量、蒸汽参数、性能指标均能达到设计要求，但也存在屏再超温等问题。为了解国内自主开发型300MWeCFB锅炉的运行情况，使国产化大型CFB锅炉得到更好地应用和发展，本文着重对锅炉运行和性能测试两方面进行介绍和分析。

1锅炉简介

1.1 锅炉设计规范

表1锅炉设计参数

1.2锅炉结构

东锅自主开发型（DG1025/17.45-Ⅱ16型）300MWe锅炉为单汽包、自然循环、循环流化床(CFB)锅炉。

锅炉主要由一个膜式水冷壁炉膛、三个汽冷式旋风分离器回料系统和一个尾部竖井(HRA)三部分组成，如图1所示。

炉膛内前部布置有屏式过热器、屏式再热器，后部布置有水冷蒸发屏。

锅炉炉前集中布置八台无烟煤给煤机，并设有启动烟煤仓。播煤口在前墙水冷壁下部收缩段沿宽度方向均匀布置。炉膛底部是由水冷壁管弯围制成的水冷风室，热一次风从风室两侧墙进入炉膛底部的水冷风室，通过布置在布风板上的风帽使床料流化。炉膛前后墙锥段区域布置两层二次风口，实现燃料的分级燃烧。炉膛后墙靠近布风板的位置布置了四个排渣口，分别对应四台滚筒式冷渣器。

炉膛与尾部竖井之间，布置有三台汽冷式旋风分离器和对应一分为二的“J”阀回料器。尾部竖井采用双烟道结构，前烟道布置了三组低温再热器，后烟道从上到下依次布置有两组高温过热器、两组低温过热器，向下前后烟道合成一个后，在其中布置有两组螺旋鳍片管式省煤器和卧式空气预热器，空气预热器采用光管式，一、二次风道分开布置，沿炉宽方向双进双出。

2燃料特性

锅炉设计燃料为挥发份极低、极难燃烬的福建劣质无烟煤，设计和校核煤质元素分析资料见表2。

表2设计和校核煤质元素分析资料

3 锅炉运行性能分析

3.1锅炉冷态特性

3.1.1布风板阻力特性

炉膛布风装置由水冷风室和安装有钟罩风帽的水冷布风板构成，布风板面积约为230m2。通过冷态测试，计算冷、热状态下的布风板阻力与一次流化风量的关系曲线，如图3-1所示。根据冷态测试结果，换算到锅炉负荷100％B-MCR，流化风量为设计值条件下，锅炉布风板阻力约为4.85kPa。

图3-1布风板阻力与一次流化风量的关系曲线

3.1.2临界流化风量和炉膛料层阻力特性

试验床料采用0～3mm的炉渣，床料初始静止高度为800mm，后通过冷渣器排掉部分床料，将床料静止高度降为600mm。在上述两个静止床料高度下，进行流化试验。试验结果表明：两种料层下，床层的临界流化风量都约为16×104Nm3/h，临界流化速度为1.4m/s。

3.2锅炉热态运行特性

3.2.1锅炉启动点火

针对福建劣质无烟煤极难着火的燃烧特性，在常规“床上+床下”油点火系统的基础上，增设了启动点火烟煤仓，在平均床温达500℃以上，采用脉动给煤方式，投入适量烟煤，根据床温情况逐步退出油枪。当平均床温达800℃以上，投入无烟煤。目前冷态启动用油30t左右，烟煤60～80t左右，点火至并网约8～10h。

3.2.2锅炉运行参数及稳定性

锅炉主蒸汽、再热蒸汽、烟气流分布等参数达到设计要求，机组最大出力达330MW，最低脱油稳燃负荷为116MW。经燃烧优化调整，机组显现良好的调节性能。但是，床温分布偏差较大，影响整体温度水平，如表3。

表3#5-300MW负荷炉运行床温分布

3.2.3锅炉性能试验

经燃烧优化调整后分两个满负荷工况对锅炉进行性能测试，性能试验期间的煤种与设计煤种基本相当，测试结果如表4所示。

表4300MWe CFB锅炉性能试验主要数据

按ASME PTC 4-1998标准计算出锅炉平均效率为89.3%，与锅炉设计保证效率还有1.5%的差距，主要存在飞灰可燃物含量及排烟温度偏高两大问题。

3.2.4锅炉节能减排特性试验

在脱硫方面，该锅炉配备一套石灰石连续输送系统。石灰石经过前墙下二次风管依靠二次风压头均匀播撒在炉膛里，具有较高的脱硫效率。图3-2为额定工况在Ca/S摩尔比为2.3时，SO2的排放浓度曲线。从图上可以看出，SO2的排放浓度稳定在100～200mg/Nm3区间，脱硫效率超过92%。

在脱硝方面，由于循环流化床锅炉具有分级燃烧的特点，密相区处于还原气氛，通过优化一、二次风配比，有效遏制NOx的产生。图3-3显示了额定工况下NOx的排放浓度曲线，NOx的排放浓度稳定在30～60mg/Nm3区间，最高不超过70mg/Nm3，实现了NOx低排放。

在粉尘治理方面，该工程在国内首次采用“静电+布袋”复合除尘方式，有机结合了电除尘与布袋除尘收尘特点。在电区后设置四氟乙烯材料制作的布袋，具有较好的清灰剥落特性，同时采用了分室结构和长袋低压脉冲技术的清灰系统，通过设置合理的清灰方式和脉冲制度，有效地防止布袋糊袋和磨损现象，保证了布袋除尘效率的使用寿命。实践证明这种新型电袋除尘器能达到良好的除尘效果，额定工况下粉尘的排放浓度基本稳定在36mg/Nm3左右。

4存在的问题

4.1投产初期再、过热器管壁超温问题

该炉型首次采用大宽深的单炉膛布置方式，受热力不均、水力不均的影响，蒸汽的热偏差特性显现的比较突出，主要表现在高负荷时，屏再个别管壁超温高达634℃，而低负荷时屏过个别管壁超温至560℃。为此针对屏再、屏过超温情况分布图和根据敷设浇注料对汽温影响经验，在受热面区域实施阶梯式分布、敷设浇注料，超温问题基本解决，屏再各管段基本无热偏差。

在屏过方面，对超温屏敷设浇筑料，通过减温水量改变各受热面对热量分布情况，在正常运行中基本上可以将壁温控制在合格范围。但在启动过程中，由于热力不均，超温现象仍时有发生，在运行调整上还有待进一步摸索。

4.2床温偏差问题

自投产以来，发现炉膛上部床温分布不均，呈现中间高、两侧低的分布，偏差最大达100℃左右，在排除床温测量不准外，主要因素有以下三点：一是该锅炉首次采用两侧进风和三个不对称回料器，这种进风方式易造成炉内动力场分布不均，各个区域流化风速不一致，三个回料器的循环倍率不同；二是锅炉首次采用大宽深的单炉膛结构后，在炉膛中心线后墙处仅布置两屏水冷蒸发屏，显然炉膛中心区域受热面数量远远少于两侧；三是两侧测点位置紧靠炉膛夹角，所测的炉膛温度有可能是边壁流下落的灰温，干扰了正常测温。

4.3排烟温度偏高

原设计上，在尾部竖井烟道布置14台加长型伸缩式吹灰、8台伸缩式吹灰器、16台固定式吹灰器。在调试初期借鉴外厂运行经验，在省煤器、空预器各增加一倍吹灰器，但从运行效果来看，固定式吹灰器吹灰效果较差，受热面管壁上的积灰差，影响换热效果。随着锅炉运行时间越长，积灰越严重，排烟温度越高。

5结论

DG1025/17.45-Ⅱ16型已在我厂实现连续运行120天，各项性能指标均能达到设计值。实践证明，该锅炉适合燃烧劣质低挥发份的福建无烟煤，实现福建无烟煤的高效、洁净、环保的利用。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看