目前，循環流化床( CFB)鍋爐作為清潔燃燒技術在國內得到快速發展，從2006年至2007年在云南相繼投產6臺300MWCFB鍋爐，燃用的小龍潭褐煤屬高揮發分、高水分、低灰份、中硫、極易著火、易燃燼煤種，此前，國內尚無大型CFB鍋爐長期燃用V≥37%褐煤的成熟經驗。為了更好發揮CFB鍋爐低污染物排放、高調峰能力、高燃料適應性、高效率的優勢，消化國外引進技術、完善國內大型CFB鍋爐運行技術，本文以云南大唐國際紅河發電有限公司（開遠電廠）l#鍋爐為研究對象，進行了燃燒調整試驗，探索鍋爐最佳運行方式，評定鍋爐各項性能指標。
1、鍋爐簡介
開遠電廠l#爐為哈爾濱鍋爐廠有限公司生產的HG - 1025/17.5 -L_HM37型循環流化床鍋爐，也是云南首臺300MW CFB鍋爐。鍋爐系亞臨界參數、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風、固態排渣、半露天島式布置，全鋼架自然循環汽包爐。鍋爐主要是由爐膛、高溫絕熱分離器、自平衡“U”形回料閥、外置床和尾部對流煙道組成。
1.1主要設計參數
主要設計參數見表l，鍋爐效率保證值為92.8%。
1.2燃燒系統
鍋爐燃用小龍潭褐煤。原煤采用兩級破碎機破碎系統制備，原煤破碎后進入爐前煤倉。破碎后的細煤粒通過兩級給煤機送人爐膛燃燒，側墻采用熱一次風作為播煤風，鍋爐采用八點給煤，燃料燃燒過程中加入石灰石（從爐膛前后分四點送人爐膛），實現爐內脫硫。
一次風通過布風板進入爐膛，作為一次燃燒用風，二次風分兩級送入爐膛，實現分級燃燒，降低NOx排放。
高效旋風分離器將離開爐膛的固體粒子捕獲下來并儲存于回料閥。一部分通過回料閥直接送人下爐膛維持主循環回路同體粒子平衡；另一部分通過水冷錐形閥進入外置式換熱器放熱后被送入爐膛。分離后含有少量飛灰的煙氣進入尾部豎井，經空氣預熱器和靜電除塵器由煙囪排人大氣。
2、燃燒調整試驗
設計入爐煤顆粒度范圍0~15 mm，運行過程中無法建立必需的爐內灰平衡，實際運行中取消二級碎煤機，將入爐煤粒徑放大到0—30mm。通過試驗發現，盡管粒徑放大很多，但是燃燒后飛灰份額占90%以上，與燃用其他煤種的流化床鍋爐相比，小龍潭褐煤的人爐煤粒徑較大，入爐煤細顆粒較少，這說明小龍潭褐煤具有很強的燃燒爆裂特性。
試驗按ASM PTC 4.l《鍋爐機組性能試驗規程》進行，采用反平衡法計算鍋爐熱效率。通過氧量調整、一次風量調整、內外二次風量配比調整、床溫調整試驗，探索鍋爐最佳運行方式。鍋爐效率計算修正至設計條件。
2.1試驗煤質
試驗煤質屬設計煤質，為典型的高揮發分褐煤（試驗燃料成分分析和試驗石灰石成分分析見表2和表3）。
2.2預備性試驗
預備性試驗在300MW負荷未進行調整時進行，鍋爐排煙溫度158℃，飛灰可燃物0.3%，修正后的鍋爐效率為92. 80%。
2.3氧量調整試驗
維持機組負荷300MW、床溫840℃、床壓9.0 kPa、一次風量不變、內外二次風配比65:35，通過調節二次風機人口擋板，改變二次風量，測量鍋爐效率、灰渣可燃物、排煙溫度隨氧量變化的趨勢。
從圖2鍋爐效率與二次風量、灰渣可燃物、排煙溫度變化曲線可知，隨著氧量增加鍋爐效率隨之下降，這是因為小龍潭褐煤燃燼性極高，氧量在一定范圍內對碳燃燼率影響不大，而氧量增加排煙損失增加更快使鍋爐效率下降，因此，較低的氧量能降低排煙損失，增加鍋爐效率。也有利于降低尾部受熱面的磨損。
2.4 -次風量變化試驗
維持相同的燃燒條件：機組負荷300MW、床溫840℃、床壓9.0 kPa、內外二次風配比65：35、省煤器出口氧量2.74%，改變一次風量，鍋爐效率、灰渣可燃物、排煙溫度隨一次風量變化的結果如圖3所示。
從圖3鍋爐效率與一次風量、灰渣可燃物、排煙溫度變化曲線可知，在設計一次風量(300 km3/h)以下，隨著一次風量降低，鍋爐效率也隨之下降，這是因為過低一次風量會造成密相區欠氧燃燒，導致排煙熱損失和機械未完全燃燒熱損失增加。但如一次風量過大，會導致床壓下降。所以一次風量控制也不宜過大，應控制在280 kNm3/h一300 kNm3/h。
2.5 內外二次風配比變化試驗
維持機組負荷300MW、床溫840℃、床壓9.0kPa、一次風量不變、省煤器出口氧量在2.74%，改變內外二次風配比，測量鍋爐效率、灰渣可燃物、排煙溫度隨內外二次風配比變化的趨勢。
鍋爐效率隨內二次風量增加而增加。主要是由于內二次風作用于爐內密相區下部的燃燒區域，穿透擴散效果較好，有利于較粗顆粒的燃料充分燃燒，故飛灰可燃物及排煙溫度降低。因此，當內外二次風配比為80:20時，對燃燒較為有利。
2.6床溫調整
維持機組負荷300MW、床壓9.0 kPa、一次風量280 km3/h、省煤器出口氧量在2.74%、內外二次風配比80:20時，改變床溫，測量鍋爐效率、灰渣可燃物、排煙溫度隨床溫變化的趨勢。
鍋爐效率隨床溫的增加而增加，這是因為燃燒反應的溫度對于焦碳所參與的各級反應的反應速度都有很大的影響，提高反應溫度，將使燃燒速度增大。在有限的燃燒時間內，使焦碳迅速燃燒，可以很大程度地提高燃燒效率。因此，提高運行床溫，可以有效地降低飛灰含碳量。
另一方面，試驗表明，對小龍潭褐煤，在鈣硫摩爾比Ks=1.26條件下，SOz排放濃度與床溫關系如圖6所示，在850℃左右，S02的排放濃度最低，脫硫效率最高。因此，兼顧燃燒與脫硫兩方面因素，床溫控制在850℃較為適宜。
3、燃燒優化后性能考核試驗
該試驗在機組負荷300MW、床溫840℃、床壓9.0 kPa、一次風量280 kNm3/h、省煤器出口氧量在2%、內外二次風配比80:20工況下進行，從表4可知，與燃燒調整試驗工況相比，q2和q4有較大幅度降低，兩平行工況鍋爐效率均超過設計值。
4、煙氣排放特性試驗
在機組負荷300MW工況下，對S02排放濃度進行測試，結果表明，鍋爐自脫硫效率為35%；鍋爐投入石灰石后，在Ca/S摩爾比為2.26時，脫硫效率為94. 30%，S02排放濃度（6% 02量）為376 mg/Nm3，滿足排放標準(≤400ig／Nm3)；另一方面，鍋爐投入石灰石后，鍋爐效率能達到設計值，鍋爐運行工況穩定，運行參數滿足機組要求。
維持機組負荷300MW，爐內不投石灰石及投石灰石兩種工況下，對NOx排放濃度進行測試。結果示于表5。測試結果表明，爐內不投石灰石時，300MW負荷下空預器出口NOx排放濃度為135 mg/Nm(02=6%)；爐內投石灰石時，300MW負荷下空預器出口NOx排放濃度為270mg/Nm3(02= 6%)。NOx排放濃度與同容量煤粉爐相比處于非常低的水平。這是因為在CFB燃燒溫度（低于950℃）條件下，氮氧化物主要由燃料氮生成，燃燒空氣中氮氣生成的氮氧化物量也很少。
5、結 論
1)小龍潭褐煤具有結渣性強的特性，但采用CFB鍋爐燃燒方式后，控制密相區床溫在850℃左右運行，避免了爐內結焦現象的發生。
2)300MW CFB鍋爐采用爐內添加石灰石的脫硫方式能滿足國家環保要求。爐內投入石灰石后S02排放濃度（6% 02量）為376 mg/m3，脫硫效率為94.03%。該系統簡單，運行維護方便。
3) 300MW CFB鍋爐具有自脫硫能力，燃用小龍潭褐煤時自脫硫效率為35%。
4) 300MW CFB鍋爐由于采用低溫燃燒方式，避免了熱力型NOx的大量生成，在不需對煙氣脫硝的情況下即可滿足國家環保要求。300MW負荷時，爐內不投石灰石時NOx排放濃度（6% 02量）為135 mg/Nm3；爐內投入石灰石后NOx排放濃度（6%02量）為270mg／Nm3。
5) 300MWCFB鍋爐在燃用小龍潭褐煤時鍋爐效率達到93. 27%，在同容量同類型機組中處于較高水平。鍋爐最佳運行方式為：省煤器出口氧量為2%、一次風量280 kNm3/h、內外二次風配比80:20、床溫850℃。
