首台国产50MW循环流化床锅炉技术特点及运行特性
1 引言
循环流化床（CFB）锅炉具有良好的环保性能、燃料适应性能和负荷调节性能，是一项新型的燃煤技术，目前已被电力行业所接受并正向大型化电站锅炉方向发展。目前，国外CFB锅炉容量已达到300MW容量等级，我国的CFB锅炉容量也从80年代末的35t/h发展到现在的135MW等级，发展300MW等级CFB锅炉也已列入国家计划。国电热工研究院（TPRI）自“六五”至今一直致力于大型CFB锅炉国产化的设计及工程化研究，目前正在进行国产200MWCFB锅炉的设计研究开发工作。
首台全部国内自主知识产权的50MW容量等级CFB锅炉由TPRI与济南锅炉厂合作开发研制成功，安装在山西振兴集团，于2000年7月4日投入生产运行。该锅炉成功投运是中国在大型CFB锅炉国产化发展过程中一个重要里程碑。在此基础上，TPRI与哈尔滨锅炉厂有限责任公司合作开发研制了首台全部国内自主知识产权100MW CFB锅炉，安装在江西分宜发电厂并即将投入生产运行，同时，TPRI与东方锅炉（集团）股份有限公司合作开发研制了国产135MWCFB锅炉，并且正在负责组织相关科研院所进行国产200MWCFB锅炉的开发研制工作。
2 锅炉技术特点
图1为锅炉简图，该锅炉有以下技术特点：
1. 高温分离型CFB锅炉；
2. 锅炉采用“M”型布置，烟气从炉膛出口经2个高温旋风分离器分离后进入尾部烟道；
3. 炉膛静高为27.68m, 设计工况下，上升颗粒在炉内停留时间至少有4.5秒，足够的炉膛高度可保证分离器未分离下来的细灰在一次通过炉膛后基本燃尽，以保证较高的燃烧效率；
4. 为增加炉内蒸发受热面以保证锅炉蒸发量，炉内垂直前墙水冷壁等距悬吊布置7片翼墙水冷壁受热面；
5. 吸收国内外经验，局部易磨区域充分考虑防磨措施；
6. 锅炉采用床下点火床上补燃方式，保证锅炉启动点火的可靠性。
图1 50MWCFB锅炉总图
该锅炉设计参数如下：
额定蒸发量 240t/h
额定蒸汽压力 3.82MPa
额定蒸汽温度 450℃
一次风预热温度 170℃
二次风预热温度 180℃
给水温度 150℃
排烟温度 140℃
锅炉热效率 88.87%
设计燃料 烟煤
燃料粒度 0～13mm
脱硫剂 石灰石
石灰石脱硫剂粒度 0～2mm
脱硫效率 85%
该锅炉原设计值为YG?220/9.8M 1型高压参数CFB锅炉，后因汽轮发电机组为中压参数，所以安装锅炉为中压参数CFB锅炉， 原设计CFB锅炉设计参数为：
额定蒸发量 220t/h
额定蒸汽压力 9.8MPa
额定蒸汽温度 540℃
一次风预热温度 200℃
二次风预热温度 200℃
给水温度 215℃
排烟温度 140℃
锅炉热效率 88.87%
设计燃料 烟煤
燃料粒度 0～13mm
脱硫剂 石灰石
石灰石脱硫剂粒度 0～2mm
脱硫效率 85%
山西振兴集团240t/h锅炉虽为中压参数，除了因用户的要求外，考虑到50MW CFB锅炉多应用于供热机组或自备电站，而这些用户对锅炉的参数要求往往根据自身的的供热条件或工艺参数而定，并非完全拘泥于电站锅炉的参数系列（高压参数），因此，该台240t/hCFB锅炉仍然具有其重要示范意义。
3 锅炉运行特性
3.1 锅炉基本运行参数
山西振兴集团240t/h锅炉自2000年7月4日通过整组启动调试移交生产运行至今，运行稳定，最长连续运行时间达6个月余，各项性能参数均达到或优于设计值，表1为锅炉运行主要参数与设计值对照情况。
项目 符号 设计值 实测值 备注
额定蒸发量 t/h 240 241.2
额定蒸汽压力 MPa 3.82 3.80
额定蒸汽温度 ℃ 450 448
一次风预热温度 ℃ 170 172
二次风预热温度 ℃ 180 180
给水温度 ℃ 150 152
排烟温度 ℃ 140 136
锅炉热效率 % 88.87 90.20 Cfh=6.02%Cba=1.18%
设计燃料 烟煤 烟煤
燃料粒度 mm 0～13 0～15
3.2 锅炉灰平衡
锅炉灰平衡的测试结果如图2所示。该锅炉设计底渣份额为60%，飞灰份额为40%，实测结果较接近灰平衡设计值。
3.3 负荷变化特性
该锅炉具有较好的负荷变化特性，测试期间最低不投油稳燃负荷为70t/h（负荷调节比为1：3.43），在100%～30%MCR之间瞬时负荷变化率每分钟为9.20%，连续负荷变化率为每分钟5.02%，测试得到锅炉负荷与主汽压力、温度、床压、一次风率、床温以及床温与炉膛出口温差之间的关系如下：
1. 100%～30%MCR范围内，主汽压力随负荷减小而降低，而主汽温度随负荷的变化量较小，变化范围为451～426℃，具有较平稳的汽温特性；
2. 炉膛下部温度随负荷的降低而降低，床温变化范围为920～880℃；
3. 分离器入口温度负荷的降低而降低，床温变化范围为940～790℃；
4. 炉膛下部和炉膛出口存在一定的温差，温差大小在锅炉100%～30%MCR范围内随负荷增加而减小，变化范围为20～90℃；
5. 一次风率随锅炉负荷降低而增加，变化范围为60%～92%。
4 结语
首台国产50MW容量等级CFB锅炉的成功投运具有非常重要的示范意义，该锅炉各项性能指标均达到或超过设计值。该锅炉的成功设计为100MW、135MW以及200MW以上大型CFB锅炉国产花奠定了重要基础。
参考文献
1. 蒋敏华等，大型循环流化床锅炉技术[R]，国家电力公司热工研究院，1998年6月。
2. 高洪培，王海涛，山西振兴集团240t/h循环流化床锅炉整组启动调试报告[R]，国家电力公司热工研究院，2000年7月。
3. 高洪培等，220t/h循环流化床锅炉运行特性分析，热力发电，2001年第4期。