1  前言 

 福建省循環(huán)流化床鍋爐（簡(jiǎn)稱CFB鍋爐）自上世紀(jì)九十年代初期起步，經(jīng)歷了十五、六年艱難、曲折地探索、打拼、改進(jìn)和創(chuàng)新過程，如今已經(jīng)有了可喜的發(fā)展。我們不僅基本摸清了CFB鍋爐燃用福建無煙煤的規(guī)律，而且有了多種性能良好的CFB鍋爐，有效地解決了早期困擾著我們的鍋爐出力不足，安全穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間短和熱效率低下的問題；同時(shí)也為我省CFB鍋爐的大型化積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。 2005年9月龍巖坑口發(fā)電廠第一臺(tái)440 t/h超高壓CFB鍋爐通過了72+24小時(shí)運(yùn)行考核，標(biāo)志著我省CFB鍋爐燃燒技術(shù)又上了一個(gè)新臺(tái)階。至今，我省僅25～440 t/h 在役、在建的中、高參數(shù)CFB鍋爐已超過50臺(tái)，蒸發(fā)量達(dá)6300 t/h。福建CFB燃燒技術(shù)的發(fā)展為我省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源合理利用以及環(huán)境保護(hù)做出了重大貢獻(xiàn)。

但我們也清醒地看到，當(dāng)前仍有不少問題有待解決。而鍋爐熱效率始終是人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。（表1）是我省部分鍋爐的熱效率情況。顯然，面對(duì)當(dāng)前嚴(yán)峻的能源形勢(shì)和國(guó)家對(duì)節(jié)能要求，以及當(dāng)前不斷發(fā)展的CFB燃燒技術(shù)，需要人們認(rèn)真對(duì)待、逐步解決。

表1                我省部分CFB鍋爐熱效率情況

2  影響鍋爐熱效率的主要原因

造成鍋爐熱效率不高或不夠高的原因是多方面的。我們暫且撇開某些鍋爐早期設(shè)計(jì)技術(shù)不夠成熟，或某些企業(yè)管理不善，設(shè)備維護(hù)和運(yùn)行不到位等原因。僅從鍋爐燃燒技術(shù)層面來探討。鍋爐的機(jī)械未完全燃燒損失（q4）太大仍然是鍋爐熱效率不高的主要原因。此外，排煙損失也是一項(xiàng)不可忽視的問題。有些鍋爐排煙溫度高達(dá)170～190℃。有的鍋爐排煙溫度雖沒超過設(shè)計(jì)值，但其過量空氣系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)，仍然造成很大的熱損失。本文主要從我省近幾年CFB鍋爐發(fā)展的體會(huì)來討論降低q4損失問題。

3  降低q4損失的對(duì)策。

降低q4損失就是要提高燃料的燃燒效率。對(duì)于燃用福建二類無煙煤的CFB鍋爐，在全面加強(qiáng)燃燒措施的同時(shí)尤其要降低那些一次通過爐膛而不能被分離器分離下來的飛灰的數(shù)量和含碳量。以及提高灰渣占總灰量的份額。

3.1  選擇高效而又安全可靠的氣固分離裝置器，最大限度把燃料中的細(xì)煤粒分離下來。

3.1.1  選擇結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良的旋風(fēng)分離器。旋風(fēng)分離器的分離效率與其結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。對(duì)于新建鍋爐首選立式上排氣旋風(fēng)分離器已成共識(shí)。實(shí)踐表明20 t/h  以上的鍋爐除了舊爐改造受條件限制外，一般不  宜單獨(dú)選用慣性分離器和效率較差的下排氣旋風(fēng)分離器。對(duì)于大容量的CFB鍋爐，還應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化其性能，以滿足獲得更高循環(huán)倍率，提高爐內(nèi)換熱和燃燒效率的要求。

3.1.2  采用高溫或次高溫分離，提高回料灰溫。

通過分離器的煙氣溫度有高、低之別，其所分離下的飛灰溫度也不同。通稱高、中、低溫分離。對(duì)于燃用高含碳量，高灰份的福建無煙煤，不僅要多分離下飛灰，同時(shí)還要求它有較高的溫度。

高溫分離其煙氣溫度在900℃左右，回料灰溫度可達(dá)800～900℃，不僅有利于爐床溫度穩(wěn)定，同時(shí)增大了回料量，有利于回料自平衡。多回料不僅提高循環(huán)倍率，同時(shí)也使飛灰在爐內(nèi)多次循環(huán)中得到較充分的燃燒。

我省有些配備高溫絕熱式旋風(fēng)分離器的鍋爐，由于福建無煙煤難燃燼和灰熔點(diǎn)低的特性，有一定含碳量的飛灰，隨900℃左右高溫?zé)煔庠诜蛛x器中繼續(xù)燃燒，煙溫可上升約50℃。以致分離下的高溫灰在分離器錐部、立管或回料器內(nèi)再燃燒，甚至結(jié)焦。成為影響鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行的棘手難題。

為保證鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行，在相當(dāng)一段時(shí)間我省的CFB鍋爐都采用中溫，甚至更低的煙溫分離。實(shí)踐表明，中、低溫分離其煙溫較低，回料溫度都在450 ℃以下，以致回料過多將使床溫連800℃都難以保持，不得不把一些灰放掉，或在分離器中隨煙氣帶出，根本談不上回料自平衡。

近年來我省在新建的高參數(shù)鍋爐中采用了汽冷或水冷旋風(fēng)分離器，并初見成效。900℃以上的煙氣在通過分離器時(shí)溫度有所下降。龍巖坑口電廠440 t/h的一號(hào)鍋爐汽冷式高溫旋風(fēng)分離器的投運(yùn)，讓我們看到分離下的800℃以上的高溫灰送回爐床，系統(tǒng)運(yùn)行正常，回料基本達(dá)到自平衡。爐床溫度穩(wěn)定在850～920℃。這啟示著我們，對(duì)于中參數(shù)鍋爐即便不采用造價(jià)較高的汽（水）冷分離器，如對(duì)爐內(nèi)受熱面加以調(diào)整，使進(jìn)入分離器的溫度提高到次高溫800℃左右。我們就可以獲得更多、溫度較高的灰返回爐床。

3.2  選擇性能好的回料裝置，并提高操作水平

回料裝置是鍋爐物料循環(huán)系統(tǒng)的咽喉。良好的回料器能保證物料正常通過，并可隨運(yùn)行的變化進(jìn)行必要的調(diào)整。目前回料器種類很多，一般多使用非機(jī)械回料器。如L閥、U閥、J閥等。如今J閥被廣泛采用。

需要引起重視的是目前不少CFB鍋爐的回料系統(tǒng)運(yùn)行不正常，回料不暢通，甚至堵塞。有的鍋爐兩臺(tái)分離器回灰溫差很大，甚至達(dá)數(shù)百度。不少司爐人員對(duì)這種現(xiàn)象或是聽其自然，或是無可奈何?；叶嗔瞬环?，堵了也不會(huì)處理。部分循環(huán)灰隨煙氣從分離器排氣管排出。他們認(rèn)為這只不過是少回料而已。因?yàn)檠h(huán)灰的含碳量已不太高，對(duì)鍋爐運(yùn)行和熱效率影響不大。這樣認(rèn)識(shí)是不妥的。

一則，返料器工作不正常，不能建立正常的物料循環(huán)，降低了循環(huán)倍率，將直接影響爐內(nèi)燃燒和換熱。

二則，現(xiàn)有的中、低溫分離不可能讓全部分離下的灰都回到爐內(nèi)，多余的灰只能排放。如從分離器中心筒排出，不僅破壞了分離器正常工作，大大降低了分離效率，把大批原來可以分離下的粗飛灰粒子也排到尾部，放棄再循環(huán)燃燒，降低了燃燒效率。同時(shí)，增大到尾部的飛灰量，必然加大對(duì)中心筒和尾部受熱面的的磨損。也加大了電除塵器入口的初始濃度，影響除塵器的效率。

出現(xiàn)上述情況，除了認(rèn)識(shí)上和設(shè)備上的原因，可能某些操作人員確實(shí)不知該怎么辦。這些都是需要重視和解決的問題。

3.3  燃料在爐內(nèi)應(yīng)有‘充分’的燃燒時(shí)間。

為提高燃料在爐中的燃燼率，除了保證爐內(nèi)高溫，給燃料必要的空氣和充分?jǐn)噭?dòng)外，還必須讓它們?cè)跔t內(nèi)有較充分的停留（燃燒）時(shí)間。即通常說的“三T”條件。

對(duì)于循環(huán)灰粒子它在爐內(nèi)停留的時(shí)間是在排出前經(jīng)過n次循環(huán)時(shí)間的總和。這里所說的“充分”時(shí)間是針對(duì)那一次性通過爐內(nèi)而不為分離器分離下來的＜0.1mm的燃料粒子而言。是為提高燃燼度相對(duì)‘充分’的時(shí)間。它隨燃料的種類、粒徑，爐膛溫度、鍋爐容量和結(jié)構(gòu)不同而異。

據(jù)資料介紹：直徑為0.1mm的無煙煤粒子，在1000℃高溫下燃燼需7秒。加上著火時(shí)間那就在10秒以上。福建無煙煤就要更長(zhǎng)一些。對(duì)于目前ＣＦＢ鍋爐的條件，要停留這么長(zhǎng)的時(shí)間是做不到的，所以，也只能根據(jù)不同鍋爐條件給予相對(duì)“充分”的時(shí)間以提高其燃燼度。

燃料在爐內(nèi)停留的時(shí)間與煙速和爐膛高度有關(guān)。我省七十年代一臺(tái)10t/h的鼓泡床鍋爐曾以爐膛煙速1米/秒的大爐膛來延長(zhǎng)燃燒時(shí)間，取得一定的效果。對(duì)于容量大得多，循環(huán)倍率較高的CFB鍋爐這是不現(xiàn)實(shí)的。

近幾年來隨著鍋爐容量的增大，循環(huán)倍率提高的需要，不同容量的鍋爐其爐膛煙速也都分別達(dá)3～5米/秒。由于爐膛高度的增加,燃料粒子停留時(shí)間也分別達(dá)到4～5秒或5秒以上。龍巖440t/h鍋爐已接近7秒。顯然，該鍋爐熱效率較高（約85%）也得益于燃燒時(shí)間的增加。

3.4  提高排渣量在總灰量中的份額

3.4.1  燃料在鍋爐中燃燒后其灰份分別以爐渣、飛灰以及部份不能返回爐床的循環(huán)灰從排渣口、尾部和回料器排灰口排出。從收集到的部分資料看，燃用福建無煙煤，爐渣的含碳量Clz≤2 %，循環(huán)灰含碳量Cxh＜10% （循環(huán)倍率高的含碳量較低）

飛灰含碳量：  ≥220t/h  Cfh≥14%，    

         ≥75t/h中壓鍋爐   Cfh≥18 %，

≤35（40）t/h中壓鍋爐  Cfh≥30 %

從上述數(shù)字可以看到爐渣的含碳量很低而在飛灰則很高。如果我們提高爐渣占總灰量中的份額，也就降低了總的灰渣含碳量，降低了q4損失。根據(jù)反平衡測(cè)試資料，燃用本省無煙煤的CFB鍋爐其爐渣與飛灰重量比一般在4：6～3：7之間。我們可以從實(shí)際運(yùn)行中測(cè)得入爐燃料的含碳量Car、灰份Aar和低位發(fā)熱量Qnet.ar以及灰Cfh、渣Clz的含碳量（注意：此時(shí)回料器應(yīng)工作正常，少量回料排出暫不計(jì)。但不宜從分離器中心筒排出）。則可用q4與上述數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)關(guān)系式（略）計(jì)算得其值。

表2是以Aar=30 % Car=53.59 %  Qnet.ar=20020kJ/kg的福建無煙煤。設(shè)定Clz=1.8 %。渣灰重量比為4：6和3：7 時(shí)，不同飛灰含碳量計(jì)算出的q4數(shù)值。

從表中可以看到，當(dāng)飛灰含碳量Cfh都是20%時(shí)，前者比后者q4損失要少1個(gè)百分點(diǎn)。對(duì)于一臺(tái)75 t/h中溫中壓鍋爐意味著節(jié)煤效果達(dá)100kg/h標(biāo)煤，年節(jié)約標(biāo)煤約500t（按年設(shè)備利用5000h計(jì)）。顯然，排渣份額越大效果越好。

表2          不同飛灰含碳量在不同渣灰比時(shí)的q4值    單位％

3.4.2  提高排渣的份額的措施

（1）首先在燃料制備過程盡量降低碎煤率。中、小型CFB鍋爐設(shè)計(jì)要求入爐煤的粒徑為0～10或0～13mm。在燃料制備過程主要控制≤1mm粒子約占30 %，不大于40 %。為此，除了盡量采購碎煤較少的原煤外，在碎煤過程應(yīng)降低碎煤率。先篩去≤13mm（或≤10mm） 的粒子后入碎煤機(jī)的作法已為人們熟知。但我們現(xiàn)在還看到不少不經(jīng)篩分就破碎，甚至連續(xù)兩級(jí)破碎的系統(tǒng)。福建原煤中，有的≤1mm 的細(xì)煤已達(dá)30 %，甚至更多。如不經(jīng)篩分把1～13mm（或1～10mm）的碎煤進(jìn)行破碎，勢(shì)必大大增加＜1mm的粉煤量。我們不能因?yàn)楹Y分設(shè)備難選而放棄可貴的那怕是并不多的熱效率。

（2） 提高物料循環(huán)倍率。循環(huán)倍率高，爐內(nèi)物料濃度大，粒子團(tuán)爐內(nèi)循環(huán)強(qiáng)烈。必然讓一些細(xì)粒子隨粗渣一起排出。

（3） 控制爐內(nèi)煙速。目前鍋爐爐內(nèi)設(shè)計(jì)煙速一般為3～5.0米/秒。35 t/h或更小的帶埋管受熱面的鍋爐其循序倍率，爐膛高度較低取較低速度為宜。

4  建議 

提高CFB鍋爐熱效率是一項(xiàng)復(fù)雜而又細(xì)致的工作，牽涉的面很廣。降低鍋爐q4熱損失只是技術(shù)工作中的一部分。為進(jìn)一步提高我省CFB鍋爐熱效率和整體水平，建議：

4.1  開展對(duì)CFB鍋爐調(diào)研，進(jìn)一步摸清情況

請(qǐng)政府有關(guān)部門牽頭，協(xié)作網(wǎng)配合，部分鍋爐制造廠和運(yùn)行單位支持.對(duì)我省CFB鍋爐進(jìn)行一次典型調(diào)查。摸清各類型鍋爐的基本情　況和存在問題，供政府決策和相關(guān)單位改進(jìn)工作提供依據(jù)。對(duì)那些熱效率過低需要改造的鍋爐，希望有關(guān)部門給以必要的扶持和幫助。

4.2  改進(jìn)鍋爐設(shè)計(jì)

請(qǐng)鍋爐制造廠對(duì)那些較受用戶歡迎的鍋爐總結(jié)提高，改進(jìn)設(shè)計(jì)，積極創(chuàng)新，創(chuàng)品牌鍋爐。改變那種“九年一貫制”，不改老面孔的作法。

4.3  加強(qiáng)管理，細(xì)心操作，檢測(cè)真實(shí)、適時(shí)維修

鍋爐是一個(gè)大、笨、粗的設(shè)備。但要讓它正常、高效、文明運(yùn)行，卻粗心馬虎不得。鍋爐運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)程管理和操作。根椐過去的經(jīng)驗(yàn)，為掌握CFB鍋爐的情況加強(qiáng)管理并做好節(jié)能工作，企業(yè)定期進(jìn)行鍋爐熱平衡測(cè)試是有益的。

4.4  組織專題交流

協(xié)作網(wǎng)是一個(gè)很好的學(xué)術(shù)交流和技術(shù)協(xié)作的平臺(tái)。可以在適當(dāng)時(shí)間分別組織諸如：⑴.CFB鍋爐大型化設(shè)計(jì)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)交流. ⑵.汽（水）冷與絕熱式旋風(fēng)分離器實(shí)用比較、改進(jìn)提高. ⑶.回料系統(tǒng)設(shè)計(jì)與操作. ⑷.冷渣器及系統(tǒng)選擇. ⑸.燃用煤矸石CFB鍋爐的設(shè)計(jì)與運(yùn)行. ⑹. CFB鍋爐爐爐內(nèi)耐火澆注料和保溫材料選用和施工以及烘、煮爐中的熱煙氣和爐溫控制探討.⑺.爐內(nèi)設(shè)備、材料的磨損和防磨措施。⑻.鍋爐輔機(jī)配套節(jié)能措施。⑼.CFB鍋爐運(yùn)行自動(dòng)控制及DCS系統(tǒng)事故應(yīng)急措施。……等大家感興趣的問題專題討論，提高認(rèn)識(shí)和操作水平。

2007年，我省CFB鍋爐技術(shù)協(xié)作網(wǎng)將成立十周年。我們期待著我省的CFB鍋爐技術(shù)水平有更大的進(jìn)展和提高。

參考文獻(xiàn)

循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計(jì)與運(yùn)行     岑可法等                   中國(guó)電力出片社

小型鍋爐設(shè)計(jì)與改裝               哈爾濱工業(yè)大學(xué)鍋爐教研室     科學(xué)出版社

提高我省CFB鍋爐熱效率探討      熊正德   《福建能源開發(fā)與節(jié)約》  1999年增刊

福建省部分CFB鍋爐運(yùn)行情況調(diào)查     福建省循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)協(xié)作網(wǎng)

文章作者：福建省東南電化集團(tuán) 福州 350011 熊正德