利用循環(huán)流化床鍋爐優(yōu)越的燃燒特性，燃用以煤矸石為主入爐低位熱值小于12550千焦/千克的燃料（煤矸石熱值≥5000千焦/千克，煤矸石占入爐燃料的重量比≥60％）進(jìn)行發(fā)電，該技術(shù)符合國家資源綜合利用產(chǎn)業(yè)政策，是國家鼓勵(lì)和發(fā)展的項(xiàng)目。

近年來受能源緊缺和環(huán)保壓力的影響，該發(fā)電技術(shù)在國內(nèi)外得到迅速發(fā)展，我省煤矸石發(fā)電雖起步較晚，但裝機(jī)規(guī)模和單機(jī)容量也有較明顯的進(jìn)步和發(fā)展。

福建省大田益源熱電有限公司是我省第一家燃用煤矸石進(jìn)行發(fā)電的電廠，也是我省第一家通過資源綜合利用認(rèn)證的電廠。電廠第一臺(tái)機(jī)組于1997年12月投產(chǎn)發(fā)電，第二臺(tái)機(jī)組于1998年11月投產(chǎn)發(fā)電，采用濟(jì)南鍋爐廠生產(chǎn)的YG—75/3.82—M1型鍋爐，該爐型采用高溫絕熱的旋風(fēng)分離器。該電廠燃用煤矸石等低熱值燃料（煤矸石配比60%-63％, 入爐低位熱值2800-3000大卡/千克）已有多年，在運(yùn)行調(diào)整中積累了一些經(jīng)驗(yàn)，燃燒低熱值燃料時(shí)機(jī)組能夠安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

依在該電廠從事生產(chǎn)技術(shù)管理工作多年的經(jīng)驗(yàn)，淺談幾點(diǎn)燃燒我省煤矸石等低熱值燃料的體會(huì)，以供大家借鑒和商酌。

1  燃燒煤矸石等低熱值燃料時(shí)應(yīng)維持較高床溫運(yùn)行

煤矸石等低熱值燃料受其熱值較低的影響，在密相區(qū)燃燒時(shí)有效燃燒份額少，造成床溫較低，一般只有900℃左右。這種溫度對(duì)脫硫及降低氮氧化合物的生成是最佳的，但不利于煤粒的燃燒和燃盡。床溫較低，斷煤如發(fā)現(xiàn)不及時(shí)會(huì)造成滅火事故。如入爐煤顆粒度不好，易造成放渣困難，不利于燃燒的穩(wěn)定。

燃燒調(diào)整時(shí)應(yīng)盡量維持較高床溫運(yùn)行。大田電廠通過采取排放循環(huán)灰、控制料層厚度、控制入爐煤顆粒、控制一、二次風(fēng)量比率等綜合手段進(jìn)行調(diào)整，床溫有所升高，但受爐膛結(jié)構(gòu)限制只能維持在920-930℃。

新建電廠應(yīng)特別注意床溫的選擇和設(shè)計(jì)，以此取得較高的床溫運(yùn)行，床溫控制越高越好，但不能超過1000℃。較高的床溫有利于機(jī)組穩(wěn)定燃燒和調(diào)整以及提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。

2  料層厚度控制

料層厚度控制不宜太高或太低，料層厚度較高熱穩(wěn)定性好，但是床溫較低。料層厚度較低則燃燒特性相反。

煤矸石比重較大，料層如太厚要保證流化，就需加大一次風(fēng)量，這樣會(huì)有所降低床溫，同時(shí)不利于放渣困難時(shí)的處理；料層太低時(shí)，床溫和負(fù)荷不穩(wěn)。以料層差壓控制在7000-7500Kpa為好，放渣時(shí)每次不超過300Kpa，勤排少放，四根放渣管輪流排放，減少床溫波動(dòng)，如能采用連續(xù)排渣最好，這樣可減少床溫波動(dòng)，同時(shí)，可將大顆粒的爐渣排出，有利于流化。

3  一、二次風(fēng)量調(diào)節(jié)

高溫絕熱旋風(fēng)分離器爐型一、二次風(fēng)量調(diào)整控制較矛盾、困難。要維持較高的床溫，一次風(fēng)量小比較好，風(fēng)量不足由二次風(fēng)補(bǔ)充，然而二次風(fēng)對(duì)返料溫度變化很敏感（特別是后墻的上排風(fēng)），二次風(fēng)加大，返料溫度將升高，易造成高溫返料堵灰停爐，故一、二次風(fēng)量控制以返料溫度不超過980℃為限進(jìn)行調(diào)整控制。總的看一次風(fēng)量對(duì)返料溫度的影響小于二次風(fēng)量，不同的爐影響量也不一樣，在燃燒調(diào)整時(shí)應(yīng)加于摸索掌握。

4  防止返料系統(tǒng)高溫堵灰結(jié)焦

高溫旋風(fēng)分離器最大缺點(diǎn)就是返料溫度高，易造成返料系統(tǒng)高溫堵灰結(jié)焦。同時(shí)返料溫度高制約了許多燃燒調(diào)整，使得燃燒調(diào)整幅度很小，這是中、低溫分離器所不會(huì)發(fā)生的問題。

燃用煤矸石等低熱值燃料后，循環(huán)灰的含碳量從20%多降低到10%以下，使得返料溫度有所降低，這是煤矸石燃燒唯一的益處。此時(shí)，采取加裝料腿水冷套到錐體上方以及采用高壓頭的無氧返料風(fēng)機(jī)，返料溫度能夠得到進(jìn)一步降低,緩解了因返料溫度高而造成的結(jié)焦。返料系統(tǒng)高溫堵灰結(jié)焦還有一個(gè)現(xiàn)象是在水冷套錐體處一層一層累積起來使錐口變小，造成返料不暢而停爐。這主要是工況調(diào)整幅度變化太大引起返料溫度變化大造成的。因此，燃燒調(diào)整時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制返料溫度不超過980℃，在工況調(diào)整時(shí)幅度要小，盡量減少異常工況發(fā)生（如斷煤、大量放渣及熱值變動(dòng)造成床溫波動(dòng)等）。通過以上這些控制和技改能夠較好地緩解返料高溫堵灰，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間由早期的10天可延長到50天左右，最長運(yùn)行過89天。但返料溫度還是偏高，仍然制約著燃燒調(diào)整。

目前，新建電廠很多采用加裝水（汽）高溫分離冷卻裝置后，返料溫度只有920-950℃左右，可較好地避免了高溫返料堵灰結(jié)焦。返料溫度的降低擴(kuò)寬了燃燒工況調(diào)整范圍，解決了許多燃燒工況調(diào)整矛盾，有利于工況更好地調(diào)節(jié)。老電廠如想改造成水（汽）冷卻裝置，須注意計(jì)算好冷卻量，因新電廠的爐膛高度比老電廠的高，煤粒子在爐內(nèi)停留的時(shí)間更長，這樣尾部后燃情況少多了，返料溫度也低多了。

5  適量排放循環(huán)灰

循環(huán)流化床鍋爐是依靠循環(huán)物料來帶負(fù)荷的。在燃用煤矸石等低熱值燃料時(shí)因灰份較高，循環(huán)物料建立快且循環(huán)物料量比燃用優(yōu)質(zhì)煤大得多，為此，在點(diǎn)火初期應(yīng)適當(dāng)排放循環(huán)灰，控制帶負(fù)荷速度（并網(wǎng)帶負(fù)荷到滿負(fù)荷控制在24小時(shí)）。正常運(yùn)行時(shí)適當(dāng)排放循環(huán)灰，可減輕分離器壓力，有利于燃燒工況調(diào)整。

6  嚴(yán)格控制入爐煤顆粒度

早期大田電廠在這方面吃過不少苦頭，有一時(shí)期曾經(jīng)造成調(diào)試工作無法進(jìn)行（煤矸石摻配率才達(dá)30%）。當(dāng)時(shí)因?qū)γ喉肥J(rèn)識(shí)不足，燃料破碎系統(tǒng)設(shè)計(jì)較不完善，只是簡單地將煤矸石粗破后按比例和原煤進(jìn)行摻配，摻配后一起進(jìn)入到環(huán)錘破碎機(jī)進(jìn)行破碎，顆粒度根本無法保證，燃燒狀況陷入惡性循環(huán)，產(chǎn)生了一序列的問題（排渣困難等）。停爐后檢查發(fā)現(xiàn)爐底沉積著厚厚一層的大顆粒煤矸石。

通過對(duì)燃料破碎系統(tǒng)不斷地改造，現(xiàn)在顆粒度得到較好的控制，燃燒也正常了。2005年7月份燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)時(shí)對(duì)入爐煤篩分特性進(jìn)行測試，從數(shù)據(jù)分析可知>10.0mm的顆粒是明顯降低了，粗顆粒的減少，解決了放渣困難問題。但〈1.25mm細(xì)顆粒明顯多了，增加了分離器的負(fù)擔(dān)。粗顆粒少，細(xì)顆粒多，中間顆粒偏少，這種篩分特性雖確保了燃燒可以正常進(jìn)行，但不利于優(yōu)化燃燒。煤矸石較硬、不易破碎，而優(yōu)質(zhì)的無煙煤易破碎、細(xì)粉多。如能將煤矸石等低熱值燃料和優(yōu)質(zhì)原煤分別破碎再進(jìn)行配料，應(yīng)有利于解決中間顆粒偏少的問題，但這還需待進(jìn)一步試驗(yàn)。

表1   2005年7月入爐煤篩分特性

表2    2002年10月入爐煤篩分特性

7  抓好配煤工作，減少入爐熱值波動(dòng)

配煤工作是燃燒好煤矸石等低熱值燃料的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。為了確保配煤工作正常開展，所配的入爐煤符合國家產(chǎn)業(yè)政策要求，應(yīng)注意這幾個(gè)方面工作。

（1）煤矸石等低熱值燃料因其價(jià)值低，煤炭開采單位基本上是將其隨處丟棄，露天堆放、日曬雨淋。水份偏高將影響到煤矸的正常破碎。因此，必需注意防雨、防潮，確保水份合格。

（2）應(yīng)強(qiáng)化進(jìn)廠燃料管理，進(jìn)廠前盡量將煤矸石中的矸石(熱值特低的)分離出去，保證煤矸石質(zhì)量。

（3）不同熱值的燃料應(yīng)分類堆放，以便摻配時(shí)能夠較穩(wěn)定、正常進(jìn)行。摻配前應(yīng)對(duì)原燃料進(jìn)行檢測，摻配過程應(yīng)及時(shí)檢測入爐燃料熱值，依據(jù)配煤結(jié)果及時(shí)調(diào)整摻配比例。

配煤工作開展好了，有利于煤矸石等低熱值燃料的燃燒。低熱值燃料因其熱值低、灰份高、揮發(fā)份低、著火點(diǎn)高等特點(diǎn)造成燃燒時(shí)床溫低、著火慢。熱值如波動(dòng)大，燃燒調(diào)整頻繁、工作量大，不利于床溫和負(fù)荷穩(wěn)定。如果入爐煤熱值過低在床溫較低情況下較難穩(wěn)定燃燒，嚴(yán)重時(shí)造成鍋爐滅火。正常運(yùn)行時(shí)給煤量較大，排渣量也大，過大熱值波動(dòng)易造成燃燒不及時(shí)，未燃盡的煤粒子隨爐底渣排出造成浪費(fèi)。入爐煤最好控制在2800大卡/千克--3100大卡/千克之間。雨季時(shí)依據(jù)不同的來煤，可適當(dāng)提高熱值運(yùn)行。

因此，應(yīng)抓好進(jìn)廠燃料檢測和維護(hù)好配料計(jì)量系統(tǒng)等管理工作，保證配煤工作準(zhǔn)確和正常開展，確保入爐燃料熱值穩(wěn)定、波動(dòng)小。

表3    2006年1月份燃煤抽檢情況表

8  提高熱效率的措施

早期建成的機(jī)組設(shè)計(jì)上存在問題較多，大多數(shù)的機(jī)組熱效率均不高，要進(jìn)行大的改造較困難，如何利用現(xiàn)有的條件進(jìn)行適當(dāng)改造值得我們探究。個(gè)人認(rèn)為在如下幾個(gè)方面有利于機(jī)組熱效率的提高：

（1）目前，冷渣器的技術(shù)比較成熟，燃用低熱值燃料時(shí)排渣量大，如能夠?qū)⑴旁臒釗p失回收利用，可提高熱效率1%左右，同時(shí)有利于工況的控制。

（2）不同的爐型特性不一樣，就是相同的爐型因安裝工藝的偏差特性也存在較大的差異。應(yīng)對(duì)各臺(tái)爐進(jìn)行優(yōu)化燃燒調(diào)整試驗(yàn)，取得最佳工況運(yùn)行。

（3）為了提高運(yùn)行周期而進(jìn)行低風(fēng)量和低氧量運(yùn)行（降低了熱效率）是不可取的，應(yīng)確定一個(gè)較可以的周期后進(jìn)行燃燒運(yùn)行，從而取得雙贏結(jié)局。但是最終應(yīng)本質(zhì)上解決高溫返料問題。

如何更好地燃燒福建低熱值燃料，是我省眾多從事CFB鍋爐燃燒技術(shù)工作的同行們不斷追求、探索的目標(biāo)。相信，依托我省CFB鍋爐技術(shù)協(xié)作網(wǎng)平臺(tái)，通過廣大專業(yè)技術(shù)人員不斷鉆研攻關(guān)，我省燃用煤矸石底熱值燃料運(yùn)行技術(shù)將取得更大成果。

文章作者：鄭成海  游興炎