300MW循环流化床锅炉的运行

300MW循环流化床锅炉的运行

李超

（阜新金山煤矸石热电有限公司辽宁省阜新市123000）

摘要：目前我国300MW级循环流化床锅炉机组已经投运45台，在建和拟建的300MW循环流化床锅炉机组超过75台。为了分析我国大型循环流化床锅炉机组的运行状况，调查了我国300MW循环流化床锅炉机组4年的运行数据，对机组的可靠性、经济性以及环保性作了全面的总结与分析，并与同等级的煤粉锅炉机组进行比较，分析结果有助于了解已投运机组的整体运行状况，有关的运行数据也可为今后更大型循环流化床机组的优化设计以及运行调整提供参考，甚至对我国循环流化床技术在今后的发展提供一定的指导作用。

关键词：循环流化床锅炉；运行分析；可靠性；经济性；环保性

前言

循环流化床锅炉因为其燃料适应性广、负荷调节性强以及环保性能优良而得到了越来越多的重视。在能源与环境的双重压力下，循环流化床锅炉在我国得到快速发展。我国现有超过3000台不同容量的循环流化床锅炉投入商业运行。截至目前，我国已有45台300MW的循环流化床锅炉机组投入运行，在建和拟建的300MW等级循环流化床锅炉机组则超过了75台。为了交流锅炉机组的运行、检修与管理经验，提高我国循环流化床锅炉发电机组的经济性、安全性、环保性，全国电力行业交流机组技术交流服务协作网在全国范围内从2008年开始对我国循环流化床锅炉机组的运行数据进行统计，从2010年开始对我国300MW级循环流化床锅炉机组的运行数据进行统计。就我国目前的流化床行业发展形式来看，在今后一段时期内，300MW级循环流化床锅炉机组将逐渐成为主力机组。通过分析300MW级机组的运行数据，不仅使人们能够对我国300MW级机组的运行状况有所了解，也为今后我国更大级别的循环流化床锅炉机组的设计与运行提供有益的参考[1]。

1.可靠性指标

可靠性是经济性的基础。在衡量机组运行可靠性指标时，主要考察3个参数[2]：一是非计划停运次数，这个参数主要说明机组运行过程中因为各种故障而导致停运的次数；二是非计划停运小时数，是指机组处于非计划停运状态的时间；三是可用小时数，即机组年处于可利用状态的时间。图1为300MW等级交流机组的年平均非计划停运次数及停运小时数的5年变化情况。从图1可看出，在2008年300MW级机组的投运时间较短，不论是停运次数还是停运时间都比较大，但随着锅炉运行时间的不断增加，经过对机组设备的不断完善，包括新建机组的设备与系统的设计改进，以及建成机组的设备技术改造，使300MW机组的非计划停运次数及非计划停运小时数显著降低。

图1非计划停运次数和小时数

2.经济性指标

在分析经济性指标的过程中，将主要考虑以下几个参数：飞灰与底渣含碳质量分数、负荷率、排烟温度、点火，助燃用油量、厂用电率以及供电煤耗等。飞灰和底渣含碳质量分数，与135MW级CFB锅炉机组不同，300MW等级的CFB锅炉炉膛高，燃煤颗粒在炉膛里停留时间长，有更多的时间促进燃煤颗粒的燃尽；此外，运行人员的实际操作水平也随着运行时间的增加而不断提高，所以飞灰含碳质量分数总体呈下降趋势，2009年的平均值已经在1.5SO2以下，大大低于135MW级机组近7.5SO2的平均值。不仅如此，根据统计，300MW级循环流化床锅炉机组的飞灰含碳质量分数也低于同容量煤粉锅炉的飞灰含碳质量分数。还可看出，除了2009年以外，锅炉的底渣含碳质量分数也不高于1.5SO2，这充分说明，就燃烧效率而言，300MW级CFB锅炉已经达到了很高的水平。

3.排烟温度

300MW等级的CFB锅炉的排烟温度比较高，尤其在2009年，达到了150℃以上，这对于锅炉效率产生了较为不利的影响。循环流化床锅炉因为有炉内脱硫，所以烟气中SO2的质量分数要大大低于常规煤粉锅炉，尤其是在燃用高硫煤的时候。一般来说，烟气中SO2质量分数降低，烟气中SO2的质量分数会更低，因为在与脱硫剂CaO的反应中，SO2的反应活性要高于23，，所以烟气中更多比例的SO2会被脱除，这样烟气的酸露点会较低，低温腐蚀相对来说更轻一些，可以采取较低的排烟温度，对提高锅炉的热效率比较有利。因为300MW等级的CFB锅炉一次风机与二次风机的压头很高，而且有时因为考虑设备安全等因素，在系统设计、设备选型等过程中被人为放大，使风机出口的空气温度很高，空气预热器的进口空气温度往往超出环境温度达25℃以上，这会降低空气预热器的换热温压，导致排烟温度上升；另外，风机的高压头也导致回转式空气预热器漏风率增加，也提高了排烟温度。为了提高锅炉效率，有必要重新对循环流化床锅炉的烟气酸露点进行研究。目前酸露点基本上是采用经验公式计算所得，但这些经验公式是针对煤粉锅炉的，对于采用炉内脱硫的流化床机组是否适用需要进一步研究。就这些经验公式的计算结果来看，即使对于同样的计算条件，由于各公式计算出来的结果也不相同。最近也有研究结果显示，计算出来的烟气酸露点可能要大大高于实测值。因此，仔细研究流化床锅炉的烟气酸露点，合理设计空气预热器，选取适当的排烟温度是进一步提高CFB锅炉效率的重要手段[3]。

4.供电煤耗与厂用电率

衡量火力发电机组最终经济性的因素是供电煤耗。循环流化床锅炉采用循环流化燃烧方式，因此布风板、床料以及旋风分离器等都会对空气流动产生很大的阻力，必然会使风机的压头增高，也就增大了电厂的厂用电率，过高的厂用电率必然会增加机组的供电煤耗。300MW等级CFB锅炉机组的供电煤耗与厂用电率如图2所示。参与统计的这些300MW循环流化床锅炉机组是我国较早运行的机组，这些机组对于我国的设计制造人员来说属于新鲜事物，设计以及设备选型经验不足，造成了厂用电率高于我国300MW等级机组的现象。当然，影响机组供电煤耗的另一个重要因素是机组的负荷率，图3给出了3年来的机组平均负荷率。结合图2、图3可看出，机组的供电煤耗及厂用电率与机组负荷率基本呈现相反的趋势。2008年的机组负荷率最低，机组供电煤耗与厂用电率都最高，机组负荷率提高后，供电煤耗与厂用电率有了较大幅度地下降、事实上，我国火电机组目前普遍存在负荷率不高的现象、这在不同程度上增加了火电机组的供电煤耗，与国家整个节能减排的政策不符、应该改变现在火电盲目建设的混乱局面，做好机组的建设规划与布局，尽量使我国装机容量与社会用电需求量相匹配，可以较大幅度地提高机组发电效率、经过我国科研与运行人员的共同努力，部分流化床机组厂用电率得到了大幅度地降，一些机组的厂用电率已经低于5.5%。

5.点火用油量

图4消耗油量的情况

循环流化床锅炉本身具有大量的惰性床料，因此低负荷性能非常优越，通常负荷在35%以下不需要投油助燃仍能稳定燃烧。但正是由于大量的床料，循环流化床锅炉点火时耗油量要大于普通煤粉锅炉300MW机组炉膛内有大量的床料，蓄热能力很强，因此现在大多数的机组已经可以做到热态启动少投油甚至不投油。本文仅考察了300MW机组的点火耗油总量以及冷态点火耗油量2个指标。与135MW级机组相比，300MW机组的床料量更大，单次冷态点火启动需要的油量也更多，一般接近55吨，但是因为机组可靠性增加，总的冷态点火的次数逐渐减小，所以从总体上来看机组的点火耗油总量在不断下降，如图4所示。

6.结语

循环流化床锅炉的特有优势决定了其将得到迅速发展，大量装备循环流化床锅炉会在优化我国电力结构、提高我国整体资源利用效率以及降低污染物排放方面发挥重要的作用。与同容量煤粉锅炉机组相比，循环流化床锅炉机组在资源综合利用以及环保性能上有明显的优势、但在节能方面还有一定差距。鉴于循环流化床锅炉在厂用电率、供电煤耗等经济性指标上略逊于煤粉锅炉，发展流化床锅炉机组的节能技术是今后的一个重要方向。

参考文献：

[1]赵发家，董志乾，王家万，等.300MW循环流化床锅炉运行优化[J].中国电力，2008，41（2）：30-33.

[2]沈永庆.云南6台300MW循环流化床锅炉运行现状分析[J].中国电力，2009（10）：31-36.

[3]刘彦鹏，孙祖平.300MW循环流化床锅炉运行问题及解决方法[J].华电技术，2010，32（2）：37-39.