【内容摘要】该文针对燃用超低挥发份无烟煤启动点火设计，结合龙岩坑口火电厂4×135MW机组燃用本省无烟煤的启动烟煤系统的设计和运行作介绍，希望在燃用类似煤种的各种容量的CFB上能推广应用。

循环流化床锅炉燃用超低挥发份无烟煤启动点火设计技术

福建省电力勘测设计院  杨成达

【内容摘要】该文针对燃用超低挥发份无烟煤启动点火设计，结合龙岩坑口火电厂4×135MW机组燃用本省无烟煤的启动烟煤系统的设计和运行作介绍，希望在燃用类似煤种的各种容量的CFB上能推广应用。

【关键词】超低挥发份无烟煤  着火点   CFB   启动烟煤系统

一．前言

    福建无烟煤煤质挥发份（Vdaf）低，难着火、难稳燃、难燃烬，灰熔点低，并且来煤矿点多，煤质参差不齐，入炉煤质难以保证。因煤质的特殊性，在福建省内，燃用福建无烟煤采用煤粉炉型式的锅炉，其运行效率低（87％以下），且80％负荷以下要一直投油，运行费用高。目前的燃用福建无烟煤的电厂基本采用循环流化床锅炉，作为电力设计院，在机组选型上推荐采用循环流化床锅炉来烧福建省无烟煤，在重要部件型式上把好关，如对旋风分离器，高温分离推荐采用汽冷或水冷，保证锅炉回料顺畅，不易结焦；中温分离采用绝热分离器，运行安全可靠且综合技术经济性好；对油枪设计，应设计床上油枪等等。

    燃用福建无烟煤的煤粉炉，点火时着火困难，在80％以下负荷需要助燃，对循环流化床锅炉，最低稳燃负荷在40%能做到，已解决了煤粉炉高达80%还需助燃的突出问题，但循环流化床锅炉如何在既定时间内稳定着火，尽可能节省燃油，这是福建省小容量的循环流化床锅炉启动过程中遇到的普遍问题。有的小容量锅炉在启动时用人工加木碳或烟煤点火，很不方便，这是需要解决，需要我们设计院设计人员认真考虑的问题，本文主要对龙岩坑口4x135MW循环流化床机组（哈尔滨锅炉厂锅炉）启动点火系统设计和运行总结，针对类似的煤种，也可以得到推广应用。

二．龙岩坑口火电厂简介

    福建省龙岩坑口火电厂位于龙岩市新罗区雁石镇，电厂厂区位于新芦村东侧、柯溪村南侧的平地上。电厂南距雁石镇约2.5km，龙岩市约25km。

    福建省龙岩坑口火电厂工程一期建设规模为4X135MW凝汽式汽轮发电机组。福建省电力勘测设计院于2004年完成施工图设计，锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的440t/h超高压中间再热循环流化床锅炉；汽轮机为4台135MW超高压中间再热凝汽式汽轮机，其中1、2号机组汽机由哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产，3、4号机组由东方汽轮机厂生产；汽轮发电机均为山东济南发电设备厂生产的135MW汽轮发电机。公用系统按4×135MW考虑。1、2、3、4号机组分别在2005年9月、2005年12月、2006年5月和2006年9月通过96小时满负荷试运行。 

三..煤质资料

下表为龙岩坑口火电厂4x135MWCFB机组设计和校核煤质：

此处有两张图，网站显示不出

    从上表看，设计煤种挥发份Vdaf=3.8%,校核煤种Vdaf=3.2%,属超低挥发份，极难着火煤种，对于福建无烟煤，具有一定代表性。

四．设计思路

    从本省35 t/h、75t/h小容量CFB点火的情况来看，无烟煤的着火温度在750℃-900℃，有时来煤Aar高达45%,着火温度很高。完全用油点火，床温很难到达着火温度，即使可达到750℃-900℃,因没有床上油枪或容量小，很容易把点火风室烧坏，因此，启动时人工配加一些烟煤或木碳，或在底料中配一些烟煤，当床温到达着火温度后再加无烟煤。75t/h小容量锅炉启动时间短，一般在3小时左右，加烟煤或木碳燃油耗量总共约1吨，在保证着火点的同时，也能省一些燃油，但其最重要的是解决着火点问题，而当时，国内燃用无烟煤的所有CFB,也没有电厂从设计时就考虑增设自动控制启动烟煤系统。

    最早设计的思路是：1. 尽可能节省燃油。 2.回避点火点不起来的风险；3. 烟煤仓可为压火运行提供烟煤4. 烟煤仓还可以上启动床料。

    考虑到锅炉冷态启动约8小时，烟煤着火点低，大约450℃能稳定着火，小容量锅着火温度在750℃以上（有时要到850℃以上才能稳定着火），而135MW锅炉如果冷炉点火从450℃升温到750℃以上，约3个小时，在此期间，用烟煤来升温，可以尽量少投油或尽早不投油，同热值消耗条件下，烟煤价格比轻油低。从设计一开始就考虑自动控制启动烟煤系统，也避免了象小容量锅炉那样，点火点不起来时再人工加烟煤或木碳，对135MW机组来说，是很难用大批人工来加烟煤或木碳。另外，烟煤仓可为压火运行提供烟煤，还可以上启动床料。

五．设计方案

龙岩坑口4x135MW工程在除氧煤仓间每台炉设置了一个30m3启动烟煤仓，两个350m3无烟煤仓，输煤专业皮带给煤机在不同的时间里可以分别输送烟煤和无烟煤到这三个仓，每次冷炉点火前先把烟煤仓装满，一次冷炉点火把全部烟煤用完，温态启动时也用烟煤。

    正常运行时二级给煤，两条120%容量给煤线，无烟煤从无烟煤仓落到无烟煤耐压称重给煤机，再落到刮板给煤机后输送进入回料腿，送入炉膛。烟煤为三级给煤的方式，烟煤从启动烟煤仓落到烟煤耐压称重皮带给煤机，再落到无烟煤耐压称重给煤机之后利用其中一条无烟煤给煤线送入炉膛，整个给煤过程从集控室根据床温高低进行控制，可以间断或连续给煤，给煤量通过耐压称重给煤机变频控制。此设计与常规相比，增加了一个启动烟煤仓和烟煤皮带给煤机。如果布置上烟煤能直接落到无烟煤耐压称重给煤机，烟煤耐压称重皮带给煤机可以省去，晋江热电厂（2x50MW）和安溪煤矸石电厂（2x50MW）烟煤仓直接进入无烟煤耐压称重给煤机，中间就可省去一级，而这两个工程都为前墙给煤，实际上都是一级给煤给入炉膛。

六.运行及经济性分析

    目前运行数据如下：锅炉冷态启动点火时先投油燃烧，燃烧至约450℃时投烟煤，烟煤稳燃后断油，炉膛温度升至约750℃投无烟煤，成功点火，耗油约15吨，耗烟煤约20吨；如果锅炉冷态启动时投油到床温650℃-750℃投无烟煤，实际耗油量约25吨。投烟煤和无烟煤是以床温为准。

    （1）投油到投无烟煤（650℃-750℃时投）点火实际耗油量约25吨。

    燃油耗费：

    燃油消耗：25吨（一台炉）

    燃油价格：0.495万元/吨

    燃油耗费：0.495×25＝12.375（万元）

   （2）投油到450℃时投烟煤，750℃时投无烟煤，实际耗油量约15吨，烟煤约20吨。

    燃油耗费：

    燃油消耗：15吨（一台炉）

    燃油价格：0.495万元/吨

    燃油耗费：0.495×15＝7.425（万元）

    烟煤耗费：

    假定点火烟煤低位发热量为21300KJ/kg，

    标煤价格暂按550元/吨估列；

    燃煤消耗：20吨（一台炉）；

    折算到标煤：20×21300/（7000×4.1868）＝14.5t

    标煤耗费：14.5×550＝7975元

    总点火耗费：7.425＋0.798＝8.223万元

    每点火一次启用烟煤系统比直接点燃无烟煤节省费用： 12.375－8.223＝4.152万元

    从以上可以看出，锅炉冷态启动一次采用油和烟煤联合启动比采用油启动节省费用4.152万元。增加初投资一个烟煤仓约6万元，烟煤耐压称重给煤机30万元，共36万元，冷态启动9次就可回收初投资。按一台炉一年冷炉点火15次计算，每台机组每年可节约62万元，四台机组每年节约248万元，经济性好。

七．应用推广

    龙岩坑口火电厂工程首次设置启动烟煤仓，采用油和烟煤联合启动的方式，已得到用户的认可和好评。其后设计的燃用本省无烟煤的50MW级CFB也普遍采用联合点火方式，因来煤参差不齐，煤质差时，着火温度要到850℃，如果没有先投烟煤，甚至无法达到投无烟煤的温度，一定要投烟煤才能成功点火。

    2005年由安徽煤炭设计院设计的晋江热电厂（2x50MW）和安溪煤矸石电厂(2x50MW),初设请我院评审时，要求其增加启动烟煤仓，现运行状况良好，晋江热电厂冷态启动一次耗油约8吨。现在，我院和西南电力设计院合作，正在设计的龙岩坑口二期2x300MW、福建华电漳平2x300MW和福建永安火电厂2x300MW燃用福建无烟煤，也设计了启动烟煤系统，采用燃油和烟煤联合启动的方式，在大机组的应用上得到推广，将有更好的经济效益。

    参照龙岩一期的运行情况，300MW循环流化床两种启动方式每次启动节省费用预期结果如下：

   （1）投油到投无烟煤（650℃时投煤）点火实际耗油量约50吨。

    燃油耗费：

    燃油消耗：50吨（一台炉）

    燃油价格：0.495万元/吨

    燃油耗费：0.495×50 = 24.75（万元）

   （2）投油到450℃时投烟煤，750℃时投无烟煤，实际耗油量约30吨，烟煤约40吨。

    a. 燃油耗费：

    燃油消耗：30吨（一台炉）

    燃油价格：0.495万元/吨

    燃油耗费：0.495×30 ＝ 14.85（万元）

    b. 烟煤耗费：

    假定点火烟煤低位发热量为21300KJ/Kg，

    标煤价格暂按550元/吨估列；

    燃煤消耗：40吨（一台炉）；

    折算到标煤：40×21300/（4.1868×7000）＝29.07t

    标煤耗费：29.07×550＝16000元

    总点火耗费：14.85＋1.6＝16.45万元

    每点火一次启用烟煤系统比直接点燃无烟煤节省费用：24.75－16.45＝8.3万元。

    锅炉启动系统加装烟煤系统后，炉前给煤系统无需改动，只需根据需要，输送所需烟煤到烟煤仓。每台炉设置一座有效容量约为100m3烟煤仓，可以满足一次冷态启动烟煤耗量；设置最大出力为45t/h电子称重式给煤机及埋刮板给煤机各一台。增设启动烟煤系统需增加设备初投资计算如下（一台炉）：

此处一张图，网站显示不出

    从以上可以看出，每点火一次启用烟煤系统比直接点燃无烟煤节省费用8.3万元，增设一套启动烟煤系统，需增加初投资约57万元，增加的初投资费用大概点火7次即可收回成本，假定300MW机组一年冷炉点火按15次考虑，一年内即可收回成本，以后每年每台机组可节约点火燃油耗费约124.5万元。

八．结束语

    针对循环流化床锅炉燃用超低挥发份无烟煤启动点火系统，我院在135MW级CFB上首次设计采用燃油和烟煤联合启动的方式，启动过程安全稳定，缩短启动燃油时间，经济性好，此设计方案解决了小容量CFB启动时用人工配底料（渣和烟煤的混合料）和启动过程用人工加烟煤的不便，着火不稳定，控制困难等等的弊病，也解决了135MW级以上CFB燃用类似煤质耗油量大，着火不稳定的问题，在135MWCFB上，如果用人工加烟煤，其一次用量约20吨，是很不现实的。将来在300MW级或更大容量机组上应有推广，将会有更好的实用性和收到更好的经济效益。希望在国内和国际遇到燃燃用超低挥发份无烟煤CFB也能推广应用。