我国大型循环流化床锅炉机组运行现状

1、 第卷第期年月 锅 炉 技 术 ， ， 我国大型循环流化床锅炉机组运行现状，李建锋，吕俊复，盛建华，张全胜，尧国富，王元，朱 超，黄海涛 （中国电力企业联合会科技开发服务中心，北京 ； 华北电力大学 能源动力与机械工程学院，北京 ； 清华大学 热科学和工程教育部重点实验室，北京 ； 国核工程有限公司，上海 ） 摘 要： 循环流化床锅炉因其燃料适应性广、负荷调节性强及环保性能优良等特性在我国得到了快速发展。经过短短的十几年，我国已是世界上装机数量最多、装机容量最大的国家。目前我国循环流化床锅炉机组的总装机容量已经超过了 ，其中仅 级循环流化床锅炉机组已经投运 多台，在建与拟在建的 循环流化床锅炉

2、机组超过了台。通过对我国 级循环流化床锅炉机组 年来的运 行数据的调查，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 组进行了比较。能够对今后更大型机组的设计以及运行提供较好的参考，甚至对我国循环流化床行业今后的 发展起到一定的指导作用。 关键词： 级循环流化床锅炉机组；运行分析；可靠性；经济性；环保性 文章编号：（） 中图分类号： 文献标识码：炉机组的运行现状，对我国这个级别的循环流化床锅炉机组整体运行情况进行了总结。给出了各指标的平均值、最大值以及最小值，不仅使人们能够对循环流化床锅炉机组的整体运行状况有所了解，也可以为提高我国循环流化床锅炉机组的设计与运行

3、水平提供有益的参考，并对行业 今后的发展有一定的指导意义。 前言在我国能源与环境的双重压力下，循环流化床锅炉在我国得到了快速的发展。我国现有不同容量的循环流化床锅炉多台，超过 投入商业运行。截止目前，已 投运的 级循环流化床锅炉机组达到 多台，已投运与在建的 等级循环流化床锅炉机组总和则达到了 多台。此外，世界上单机容量最大的我国 超临界循环流化床锅炉机组正在建设过程中。 因此，可以预见，循环流化床锅炉将会在我国得到更大的发展。 为了交流循环流化床锅炉机组的运行、检修与管理经验，提高我国循环流化床锅炉机组的经 济性、安全性与环保性，全国电力行业 机组技术交流服务协作网（以下简称 协作网）在全国

4、范围内连续 年 （ 年）举 行了 锅炉机组运行竞赛活动。参赛机组数量逐年增加， 每 次竞赛活动均有几十台机组参与， 年参加年度机组竞赛的 循环流化床锅炉机组超过了 台，具有一定的普遍 性。本文以 级别的循环流化床锅炉机组为例，从整体上分析了我国大型循环流化床锅 可靠性指标可靠性是经济性的基础。本文在衡量机组 运行可靠性指标的时候主要考察 个参数：非计划停运次数和可用小时数，前者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；后者主要反映机组全年运行和备用时间的总和，表现出机组处于可用状态的时间。 非计划停运次数图为 级机组的平均非计划停炉次数年来的变化，同时给出了非停次数在这三年中的最大值

5、。与 机组所表现出来的规律不同，对于 级机组，因为正处于快速发展期，所以每年都有新的机组参加机组竞赛，所以从总体上来说，非停次数的平均值略有降低，但是非停次数的最大值却有较大的变化。 收稿日期： 作者简介（ ），男，高级工程师，主要从事能源清洁利用的管理与研究。 第期，等：我国大型循环流化床锅炉机组运行现状 量在 ，而在图 中可以看出， 级循环流化床锅炉的飞灰含碳量一般在 以下，这主要是因为 级循环流化床锅炉炉膛较高，采用相同的流化速度时，煤颗粒在炉膛内的停留时间大大延长，因此燃烧的也就越加充分，因此飞灰含碳量降低。另外，从图 中可以看出，目前有的 级循环流化床锅炉的飞灰含碳量很低，甚至测不出

6、来 。但是，就大多数机组而言，循环流化床锅炉燃烧的燃料为劣质燃料，甚至是煤矸石，因此泛泛的比较，循环流化床锅炉的飞灰含碳量较高。但是在燃烧相似煤种时，就燃烧效率来说，循环流化床锅炉和常规煤 粉锅炉是接近的。 图 级机组非停次数变化趋势 可用小时数由于我国在 循环流化床锅炉机组的设计与运行过程中取得了一定的经验，所 以 循环流化床锅炉机组的可用小时数总体上来说是较高的，见图。不过 可用小时数的最小值不断降低，这是因为每年都有新机 组参加机组竞赛，从而拉低了这个指标。 图 级机组飞灰含碳量的变化 从图可以看出，循环流化床锅炉的底渣含碳量要低得多，其平均值不足 ，这可能也和 级机组锅炉的炉膛截面积较

7、大有关，因为炉膛截面积越大，底渣停 留时间也会相应增 加，也就增加了燃尽率。 图 级机组可用小时数变化趋势 经济性指标对于火力发电企业来说，燃料成本是所有成本中最大的一部分，尤其在 目前煤价飞涨的时候。因此，在分析 循环流化床锅炉机组经济性指标的过程中，将主要考虑到会对供电煤耗产生较大影响的几个主要因素，比如飞灰底渣含碳量、负 荷率、排 烟温度以及厂用电率等。此外，随着油价的飞涨，点火用燃油成本也越来越 大，所以在考察机组的经济性指标时，对点火油耗也进行了统计和分析。 飞灰底渣含碳量在循环流化床锅炉投运初期，锅炉的飞灰含碳量普遍偏高，但随着人们对其燃烧机理认识的不断加深，并通过设计以及运行调整

8、等方式 ，使得循环流化床锅炉的飞灰含碳量不断降低。目 前 级循环流化床锅炉机组的飞灰含碳 图 级机组底渣含碳量的变化 不过，从图、 中也可以看出，仍有个别循环流化床锅炉的飞灰含碳量和底渣含碳量较高， 甚至飞灰含碳量高达 ，严重影响了锅炉效率，因此需要在运行调整中进一步努力，或者通过节能技改的方式来降低飞灰含碳量。 平均负荷率 锅 炉 技 术第卷受我国电力工业发展大环境的影响，循环流 化床锅炉的平均负荷率有明显的波动，见图 。就目前的电力发展形势而言，火力发电机组普遍面临负荷率不高的问题，主要是我国近几年火电机组建设速度过快的缘故；此外，煤价的飞速上涨，但电力价格变化缓慢也致使部分发电企业发电积

9、极性不高，从而导致整体的负荷率不高，一般不超过。但也有个别坑口电站的负荷率较高，甚至超过，负荷率的变化不可避免的会影响到机组的运行经济性，因此，就我国电力行业的节能减排而言，如何提高现有火力发电机组的整体负荷率比简单的“上大压小”可能更有 利于降低发电行业的整体煤耗。 目前，为了降低锅炉的排烟温度，采用低压省煤器的方式比较普遍，采用该种方式，投资比较小，而且因为换热温差较大，所以换热器的 体积可以做的比较紧凑。利用低压省煤器所得来的热量，可以用于供暖、制冷或者其他工业工 艺用热。在没有热用户的情况下，也可以直接将这部分热量接入回热系统，但是因为这种方式所取得的热量品质较低，所以在接入回热系统时

10、， 经济效益不高。 另一种降低排烟温度的方式是改造空气预热器，即通过增加受热面的 方式来降低排烟温度， 这种方式因为直接提高了进入炉膛的热风温度，所以经济效益较高。当然，采用该种方式降低锅炉的排烟温度势必要增加空气预热器的受热面，增加投资，但由于现在煤价飞涨，所以增加的投资于降低煤耗所带来的效益相比可能比以前要小得 多，因此，在目前情况下，采用改造空气预热器适当降低排烟温度可能是更合理的。 厂用电率在 级循环流化床锅炉的早期设计过程中，为了保险起见，锅炉的风阻、风系统阻力以及风机的压头往往被放大，在设计上增加了电厂的厂用电率；此外，在实际运行中，设计煤种与实际使用的煤种并不一定相符；另外， 级

11、循环流化床锅炉负荷率普遍不高，这些因素都会导致厂用电率增高。因此，我国 级循环流化床锅炉机组的厂用电率在 左右，高于同 级别的煤粉锅炉，见图。 图 级机组负荷率 排烟温度排烟热损失是锅炉各项热损失中最大的一项，因此排烟温度的高低对锅炉效率有很大的影响。循环流化床锅炉因为有炉内脱硫，所以 的浓度更要远低于煤粉锅炉，因此循环流化床锅炉所面临的低温腐蚀相对来说要轻得多，可以采取较低的排烟温度 ，这 对于提高锅炉的热效率有利。但事实上， 级循环流化床锅炉机组的排烟温度却普遍较高，其连续 年的平均值均超过了 ，这一点可以从图中看出，因此 级循环流化床锅炉机组的节能潜力很大。 图 级机组的厂用电率 在图中

12、可以看出， 级循环流化床锅炉机组厂用电率有下降的趋势，特别值得注意的是，有个别机组的厂用电率甚至不足，主要是采用了我国自行开发的新型节能设计技术，大幅度降低了风室压力，因此厂用电率有了较大幅 度的下降。 图 级机组排烟温度的变化 第期，等：我国大型循环流化床锅炉机组运行现状 供电煤耗从图中可以看出， 级循环流化床锅炉机组的供电煤耗整体上呈现下降的趋势，基本与 其厂用电率的平均值变化趋势相吻合，这说明厂用 电率对于供电煤耗的影响非常大，因此，降低机组 供电煤耗的最有效方式就是降低厂用电率。 降，这也和机组的可靠性提高，总的点火次数下 降有关。 环保性指标由于现在很多循环流化床锅炉电厂采用了电除尘

13、、布袋除尘器或者电袋除尘，这与常规煤粉锅炉机组类似，所以环保性指标方面则主要考察其 、 排放浓度以及灰渣利用率。 排放循环流化床锅炉的一个突出优点是能够炉内脱硫。尤其是近年来随着环保压力的逐年加大，循环流化床锅炉基本上均进行炉内脱硫。从图中可以看出， 等级的循环流化床锅炉机组 排放浓度的平均值在 ， 基本上能够满足现有的环保标准。 图 级机组的供电煤耗 点火助燃用油量循环流化床锅炉本身具有大量的惰性床料， 因此低负荷性能优越，通常在低至 负荷时不投油助燃，仍能稳定燃烧。但另一方面，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。 随着运行人员水平的提高，循环流化床锅炉机组的单

14、次点火耗油量的最小消耗量不断降低， 见图。从总体上看，点火耗油总量也在不断下 图 级机组的 排放浓度 从另外一个角度来看，尽管脱硫会增加电厂的运营成本，不过如果能够结合锅炉机组的烟气余热利用工作，即烟气脱硫以后，酸露点的降低， 排烟温度随之可以降低，那么回收烟气热量所产生的效益是否能够抵消脱硫剂的支出，这一点值得进一步研究。 排放图给出了 级循环流化床锅炉机组的 排放浓度值，从图中可以看到，我国 级循环流化床锅炉机组的 排放浓度平 图 级机组的 排放浓度 图 级机组点火耗油量 锅 炉 技 术第卷表 种炉型部分运行参数的比较均值不超过 ，基 本上能够满足现 有的排放要求，但随着国家新排放标准的出

15、台， 部分锅炉机组还需要采用进一步的烟气脱硝技 术。 灰渣利用率由于 级机组的灰渣产生量较小，所项目 循环流化床锅炉 煤粉锅炉 利用小时数 非计划停运次数（次台年） 燃煤热值（）厂用电率 供电煤耗（）全年油耗量 排烟温度 飞灰含碳量 脱硫效率 （湿法） （湿法）以利用率较高，但由于级循环流化床锅 炉的灰渣产生量比较大，所以总体利用率不高， 见图，个别机组甚至直接抛弃。循环流化床锅炉的灰渣一般用于制作水泥等建筑材料，目前也有人进行循环流化床锅炉灰渣深加工利用方面 的研究工作，比如提炼炭黑等。 ） 排放浓度（ ） 排放浓度（ 不过，在 比较中，机组的负荷率 与燃煤的质量均不同。 机组的供电煤耗会受

16、机组负荷率的影响 ，也 会受到燃煤热值的影响。 因 为 级流化床锅炉机组长期燃用低热值燃料 ，见图 ，必 然会对供电煤耗产生不利影响。根据在 级流化床锅炉机组上的统计结果，燃 用热值为 燃煤的机组比燃用热值 燃煤的机组供电 煤耗要高出以 上，如 果这个规律在 级循环流化床锅炉机组上同样适用，那么当其燃用优质燃料时，其供 电煤耗必将会有较大幅度的下降。 图 级机组灰渣利用率 与煤粉锅炉的经济性比较为了深入研究流化床锅炉机组与煤粉锅炉机组之间的优劣点，对 级的种锅炉机组的指标做了初步的对比，它们 年部分运行指标的比较见表。 从表中可以看出，流化床锅炉机组在耗油量方面要优于煤粉锅炉，主要是流化床锅炉

17、自身的低负荷稳燃性能较好，所以尽管点火油耗高， 但是没有稳燃用油；其他方面的指标则不如煤粉锅炉。流化床锅炉机组的厂用电率较高，导致供电煤耗增加；排烟温度较高影响了锅炉效率，也 一定程度增加了供电煤耗。 图 级 锅炉燃料平均热值 表 中煤粉锅炉的 排放栏目中，“”左 侧数字代表采用 装置时的排放浓度，右侧数字为正常排放值。对于煤粉锅炉而言，采用 技术可以使得其 排放浓度与循环流化床锅炉相近，但是投资成本以及运行要大大高于循环流化床锅炉机组。对于采用 技术的流化床锅炉机组来说，仅仅需要在旋风分离器出口或者其他合适的部位喷入氨水即有较好的脱硝效 果，脱硝成本低廉，体现了流化床锅炉机组优良 第期，等：

18、我国大型循环流化床锅炉机组运行现状 的环保性能。 综上所述，循 环流化床锅炉与煤粉锅炉相比，尽管目前在节能方面可能不占优势，但是随着对循环流化床锅炉机组运行规律的掌握以及必要的技术改造，最终可能会与煤粉锅炉相当， 甚至占有一定的优势。当然，更详细的比较还需要做进一步深入的研究。 冷渣器对今后发展大容量流化床锅炉具有重要的作用。 （）开展高效脱硫脱硝技术研究。随着国家新的火电厂排放标准的实施，给流化床锅炉机组的脱硫脱硝工作带来了更大的压力，因此，需要进一步完善炉内脱硫脱硝技术。 （）开展少油或者无油点火技术研究。燃油价格的飞速上涨使得进一步降低流化床锅炉机组的点火耗油量非常必要。如果最终能够实现

19、流化床锅炉的无油点火，对 于新建电厂更有意义，可以节省因为安装燃油 系统所增加的大量 投资。 进一步推动流化床锅炉行业发展的技术建议循环流化床锅炉机组因为适合我国的国情而在我国政府相关部门的支持下得到了迅速发展，可以预见，循环流化床锅炉还会得到更进一步的发展，在燃用褐煤、煤泥以及其他高水分低热值燃料、超低挥发分无烟煤、石油焦以及煤制油的碳渣、煤矸石与油页岩等劣质燃料方面具有巨大的优势。因此今后除了在基础理论领域继续开展大容量高参数技术研究以外，其他的技术建议如下： （）开发更高效的烟气余热利用技术。如果采取适当的措施降低循环流化床锅炉机组的排烟温度，必 将较大幅度的提高锅炉效率。当然，烟气余热

20、 利用所面临的最大的问题有 个：低温 腐蚀、换 热效率低以及积灰。 这可以通过加强炉内脱硫或者研制新型换热器来解 决。当然，如果能够精确测量出循环流化床锅炉的排烟酸露点对 于开展此项工作更为有利。 （）降低厂用电技术研究。降低火力发电厂的厂用电率是提高火力发电机组效率的有效方法 ，目 前常用的降低火力发电厂厂用电的技术方案是采用小型汽轮机驱动给水泵或者风机的方式。 因为循环流化床锅炉机组的风机压头较高 ，所以最新提出的利用外燃式燃气轮机与锅炉机组相耦合来降低厂用电率的技术方案对降低循环流化床锅炉机组厂用电率更为显著。 （）开展高效冷渣器技术研究。在流化床锅炉的发展过程中 ，冷 渣器从多种形式逐步集中成流化床冷渣器和滚筒冷渣器 个主要类结论经过以上的分析，可以得出如下结论： （）循环流化床锅炉的特有优势决定了其在我国得到了迅速发展，大量装备的循环流化床锅炉对于优化我国电力结构、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出了重要的作用。 （）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同级别的煤粉锅炉，但二者还需要更详尽的比较。 （） 级循环流化床锅炉机组在设计运行方面取得了很大