300MW循环流化床锅炉不同热值燃煤优化试验研究

（福建省福能晋南热电有限公司 福建泉州 362246）

主要研究300MWCFB锅炉的不同热值燃煤优化试验，试验选取东方锅炉股份有限公司自主开发、设计制造的大型流化床锅炉，设计燃用煤种为福建无烟煤。福建无烟煤具有挥发份低 （一般 2～4%），极难燃尽的特点，热值主要集中在21350kJ/kg，飞灰含碳量较高，机械不完全燃烧损失较大，锅炉燃烧效果较差，尤其在机组负荷低时更为明显。

为提高燃烧效率及锅炉效率，降低煤耗，降低运营成本，拓宽入炉煤种类。通过试验，从锅炉运行的安全性、稳定性、经济性、环保排放等方面进行分析比较，了解不同热值无烟煤的锅炉运行参数及经济性能，总结出了锅炉最佳入炉煤热值。

1 设备及技术参数

该锅炉是亚临界参数国产化循环流化床汽包炉，自然循环，单炉膛，一次中间再热，汽冷式旋风分离器，平衡通风，露天布置，燃煤，固态排渣，受热面采用全悬吊方式，钢架为双排柱钢结构。其主要技术参数见表1。

表1 锅炉主要技术参数

2 燃煤优化试验研究

（1）研究思路。充分利用循环流化床锅炉燃料适应性广，床料量大、蓄热能力强等优点，通过在相同负荷工况下燃用不同热值无烟煤试验，对锅炉燃用不同热值无烟煤期间的运行特性、经济性和安全性等方面进行分析，从中找出最佳运入炉煤热值，以指导煤炭采购。

（2）理论依据。循环流化床锅炉受热面主要有水冷壁受热面、屏式受热面（水冷屏、过热屏和再热屏）和尾部受热面组成，如图1所示。锅炉炉膛同时存在燃料燃烧、烟气流动和颗粒流动，主要传热方式有火焰的辐射传热和对流换热。在旋风分离器和尾部受热面只存在着烟气与颗粒的流动，传热方式以对流传热为主。对流传热同时存在着气体与颗粒之间、颗粒与颗粒之间、气体与壁面之间、颗粒与壁面之间的换热。

循环流化床内热介质与受热面之间传热系数h分解为3部分：颗粒对流换热系数hp、气相对流换热系数hg以及辐射换热系数hr，简单叠加为：

煤粉炉床温一般在1400℃以上，辐射传热取主导作用而循环流化床锅炉床温在850℃左右。因此在这3个分量中，颗粒对流放热系数hp为主要部分，主要取决于床内悬浮颗粒的浓度和颗粒的粒度；气相对流换热系数hg远远小于颗粒对流放热系数hp，主要与烟气的流速相关；辐射放热系数hr与炉膛温度的4次方成正比。

不同热值的无烟煤的成分不同，在炉膛内燃烧内部的物料浓度、物料大小和分布比例不同，物料浓度越大，传热系数越高（见图2）。传热系数越高说明换热效率越好，锅炉效率越高。

（3）试验方法。依据中华人民共和国国家标准 GB10184-988《电站锅炉性能试验规程》；DLT964-2005《循环流化床锅炉性能试验规程》对电站循环流化床锅炉调整及试验。

3 不同热值无烟煤煤质工业分析

试验期间入炉煤质工业分析见表2，此表数据为试验煤质加权平均数据。

表2 不同热值无烟煤入炉煤质工业分析

4 不同热值无烟煤燃烧试验参数分析

通过对比燃用热值（21350、20097、9260）kJ/kg 无烟煤在相同负荷下的试验工况参数，了解不同热值无烟煤的燃烧特性，其参数见表3。

表3 不同热值无烟煤燃烧试验参数表

（1）由表3可知：燃用9260kJ/kg无烟煤的炉膛差压、密相区压力和分离器进出口差压相比20097kJ/kg、21350kJ/kg较高，表明燃用较低热值9260kJ/kg无烟煤在炉膛的循环物料浓度相对较高，传热放热系数较高，燃烧效率提高参见图3。

（2）由表 3 可知：燃用49260kJ/kg无烟煤分离器进出口差压较大，说明在分离器的物料浓度较大，表明循环的颗粒平均粒径d50较大，有利于分离器分离，分离器效率相对较高。

（3）由表3可知：燃用9260kJ/kg无烟煤的一二次风量、氧量控制和排烟温度相比其他2种无烟煤并无明显差异。

5 燃用热值不同无烟煤经济指标分析

5.1 机组负荷150MW燃用不同热值无烟煤经济指标对比对比数值见表4。

（1）由表 4可知：燃用 9260kJ/kg无烟煤相比 21350kJ/kg无烟煤，飞灰含碳量下降4.5%，底渣含碳量下降0.64%，表明燃用9260kJ/kg的无烟煤锅炉效率更高。

（2）由表4可知：燃用9260kJ/kg无烟煤的供电煤耗最近，相比其他2种无烟煤分别下降了（8.37、2.08）g/kWh。

表4 不同热值无烟煤经济指标对比

5.2 经济效益

燃用不同热值煤种期间煤耗及燃料成本对比见表5。

表5 燃用不同热值煤种期间煤耗及燃料成本对比

由表5可知：燃用9260kJ/kg无烟煤相比20097、21350kJ/kg无烟煤，发电标煤耗分别下降1.29、6.41g/kWh，发电度电成本分别可以节省14.74、23.02元/MWh，发电成本得到较大程度下降，经济效益可观。

6 安全及环保性分析

（1）试验期间锅炉运行稳定，床温分布均匀，单点床温未出现大幅波动，未发生流化不良结焦事故，各参数均控制在合格范围内。

（2）试验期间环保指标均按超低排放指标控制，电除尘、布袋除尘、脱硫、脱硝系统均正常运行，脱硫剂、脱硝还原剂耗量无明显差异。

（3）未出现燃烧工况不稳而投油、投烟煤现象。

（4）炉内屏再、屏过金属壁温未出现超温现象。

8 结论

燃用低热值无烟煤在炉膛的循环物料浓度高，可分离的颗粒份额较大的特点，可提高锅炉的传热放热系数，进而提高燃烧效率。因此，选用低热值无烟煤种在保证炉内可正常流化安全运行的情况下，降低了供电标煤耗，为企业的燃煤采购提供依据，降低企业的运营成本。