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大型循環流化床鍋爐節能提效技術探析（一）

近十年來，我國循環流化床（CFB）鍋爐技術發展迅猛。隨著我國首臺300MWCFB進口鍋爐于四川白馬電站投運，我國多臺自主研發的300MW級以上CFB鍋爐相繼投產。迄今為止，我國建有的CFB鍋爐數量世界最多、規模最大、參數最高，我國的CFB鍋爐設計、制造和運行水平已處于世界頂尖水平。

在此期間，我國CFB技術領域的專家、學者做了大量細致的工作，通過對大批CFB鍋爐的研發、設計、施工，調試和生產期間的各類運行方式進行分析總結，歸納出節能提效的主要觀點：第一，采用流態重構節能型CFB鍋爐技術，優化床料質量，減少無效床料，降低風機壓頭和廠用電率，并有效解決了燃燒效率偏低的運行問題；第二，采用床下燃油點火方式，盡可能降低鍋爐風速，實現機械脈動填煤，創新應用節能型霧化油槍有效降低點火油耗；第三，在輔機設備選型方面，考慮全國火電機組利用小時數下降的實際，大型轉動機械使用變頻調速器進行調控，避免基于鍋爐BMCR工況作為設計選型風機偏離運行值較大導致風機效率低、耗電大，此外采用性能可靠的底渣熱量回收裝置，提高鍋爐熱效率等系列節能提效技術。通過大量試驗研究、工程實踐，這些措施均取得了不錯的節能作用。

1、大型CFB鍋爐的特點

大型CFB鍋爐的結構特點具有燃料適應性廣、燃燒效率高、脫硫效率高、NOX原始濃度低、燃燒強度大、燃料預處理操作簡單、低負荷穩燃特性優等。表現在CFB鍋爐采用低溫（床溫可控制在900℃以下）燃燒技術，降低NOX源頭生成量，并為爐內脫硫創造了最佳反應溫度條件，環保投入低、效益好；可以大量燃用煤粉鍋爐不能燃用的矸石、煤泥等低熱值燃料，實現就地清潔高效轉化利用；燃燒效率高，最高可達到98%以上。

2、大型CFB鍋爐選型

2.1 依據燃料成分明確鍋爐型號

大型CFB鍋爐可燃用各種劣質燃料，包含煤炭洗選副產物、生活污染廢物以及各類燃料混合物等。在鍋爐選型設計時，需提前對燃料進行成分鑒定，出具數據報告，經過專業人員仔細分析給出燃料分析報告，鍋爐廠依據此報告，作為大型CFB鍋爐設計選型、制造的基礎，各企業在選擇CFB鍋爐時要依據企業自身需求進行選擇，在招投標過程中進行技術溝通和理念互通，以專業術語客觀地表達鍋爐的實際制作型號。

2.2 推進CFB鍋爐向更高參數、更大容量方向發展

以煤為主符合我國資源稟賦事實，根據國家煤炭洗選政策，到2020年，原煤入洗率、矸石利用率均需達到80%以上，礦區產生可用于發電的煤泥、矸石等低熱值煤將達到5億噸，實踐證明，CFB發電技術是大規模清潔高效利用低熱值煤，實現超低排放的最佳途徑。

目前，我國小容量CFB機組占比大、總體能耗較高，據統計，截至2016年3月，超臨界CFB機組僅占6%；150MW超高壓CFB空冷機組平均供電煤耗值367g/kWh、平均廠用電率7.85%，300MW亞臨界CFB空冷機組平均供電煤耗值346g/kWh、平均廠用電率8.07%，某350MW超臨界CFB空冷機組供電煤耗值342g/kWh、廠用電率6.5%，可見隨著CFB鍋爐參數的提升，機組的能耗呈現下降趨勢；

此外經測算：一臺660MW超超臨界CFB機組較超臨界CFB機組降低供電煤耗10g/kWh以上，可減少碳排放約7萬噸/a（按機組年利用小時數4000h計），消耗矸石、煤泥等低熱值煤近150萬噸/a。因此，推進CFB鍋爐向更大型化方向發展，可進一步降低能耗，對于我國建設能源節約型社會具有深遠意義。

3、輔助系統的類型選擇

3.1 鍋爐底渣設備

大型CFB鍋爐排渣量較大，熱損耗較高，必須通過冷渣器降低熱損耗。冷渣器的選擇要綜合考慮實際入爐燃料特性，燃料破碎篩分設備配置，減輕工作人員勞動強度，保持物料的最佳使用等。在總結現役大型滾筒冷渣器和流化床式風水聯合冷渣器使用效果的基礎上，盡量發揮各自優點，比如：滾筒冷渣器操作方便、可靠性高，對底渣粒度要求不嚴、運行電耗較低，流化床式風水冷渣器單臺出力大、可提高鍋爐效率、可選擇性排渣，因此冷渣器的選擇應綜合鍋爐提效、節能降耗各因素。第一，研發優化采用新型風（水）冷渣器回收鍋爐底渣熱量節能技術，提升鍋爐效率；第二，將兩種形式的冷渣器進行有機結合、靈活運行，協調提高鍋爐效率、降低能耗。結合某600MW級CFB項目，測算采用冷渣器設備后，可提高鍋爐效率0.5%以上。

3.2 爐內脫硫脫硝系統

大型CFB鍋爐爐內脫硫劑多使用經濟實惠的石灰石，影響脫硫效率的因素有石灰石品質、粒徑、流化速度、床溫、Ca/S摩爾比等。通過在300MWCFB鍋爐上進行實驗研究，石灰石粒徑≤1.5mm時，即使Ca/S在2.5以上，脫硫脫硝效率僅70%，通過嚴格控制石灰石粒徑≤0.5mm，脫硫效率最高可達95%，脫硫效果優異，但運行中發現，由于石灰石顆粒較細，上部床壓沒有出現增長的趨勢，分離器的分離效率似乎不太理想；實驗表明，在進行大型CFB爐內脫硫效率選擇時，應立足項目實際條件，通過深入技術論證和運行調整，不斷摸索CFB爐內、爐外脫硫最佳占比，綜合低能耗、低成本因素，選擇最佳的爐內脫硫效率，輔助爐外脫硫，實現CFB鍋爐超低排放。通過脫硝噴槍的合理布設，對達到降低能耗，節約成本，實現超低排放同樣起著至關重要的作用。

3.3 填料系統

基于設計理念和操作習慣，提升燃料管理力度是最佳選擇。在保證采取燃料成分均勻的前提下，應強化篩選燃料的品質，確保粒度合格，保證爐前的燃料被充分使用和穩固運行，提升鍋爐使用效率。

3.4 灰塵處理系統

對于CFB鍋爐而言，大多燃用劣質燃料，灰塵量較同容量煤粉鍋爐大。一般需要采用專業的靜電除塵器進行煙塵初步處理，但灰塵排放量過大，除塵器的利用率較低。再則，僅采用布袋除塵，前級灰塵顆粒較大，對濾袋的磨損較為嚴重，濾袋的清洗頻率過高，不利于長久使用。綜合考慮，可以采取布袋與靜電除塵器相結合的方式；采用高效靜電除塵器與濕法高效脫硫除霧器協調的方式；采用干法脫硫除塵一體化等多種組合方式，具體需統籌考慮采用的脫硫脫硝設備工藝、維護的工作量及系統阻力等因素，在節能高效的前提下實現粉塵達標排放。