云南開遠(yuǎn)電廠2×300 MW機(jī)組工程是滇南地區(qū)大型坑口電廠建設(shè)項目，是“云電外送”的主力電廠之一。2003年10月電廠與哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司簽定鍋爐設(shè)備供貨合同。該鍋爐為國內(nèi)首臺按照阿爾斯通公司引進(jìn)技術(shù)自主設(shè)計、制造的300MW CFB鍋爐，采用亞臨界參數(shù)設(shè)計，自然循環(huán)汽包爐，整體布置為單爐膛、雙布風(fēng)板、全鋼構(gòu)架、露天布置、平衡通風(fēng)、一次中間再熱、固態(tài)排渣。
    工程于2004年6月28日開工，2004年12月3日鋼結(jié)構(gòu)開始吊裝，2006年1月26日完成整體水壓試驗，2006年4月20日完成整體高溫烘爐，2006年5月9日第一次整體啟動，2006年6月3日通過“168”試運(yùn)行并正式投入商業(yè)運(yùn)行，是我國現(xiàn)階段投運(yùn)容量最大的CFB鍋爐。
1、鍋爐本體設(shè)計概況
1.1設(shè)計參數(shù)（表1）
1.2鍋爐設(shè)計煤質(zhì)（表2）
    設(shè)計煤質(zhì)為小龍?zhí)逗置�，成分分析見�?。
1.3鍋爐總體布置
    鍋爐主要由爐膛、高溫絕熱旋風(fēng)分離器、回料閥、外置式換熱器、尾部對流煙道、冷渣器和回轉(zhuǎn)式空預(yù)器等部分組成，總體布置示于圖1。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
    采用單爐膛、褲衩形雙布風(fēng)板結(jié)構(gòu)，燃燒室蒸發(fā)受熱面采用膜式水冷壁及延伸墻式水冷壁結(jié)構(gòu)。采用水冷布風(fēng)板，大直徑鐘罩式風(fēng)帽。
    鍋爐共采用4個內(nèi)徑8.3 m的高溫絕熱旋風(fēng)分離器，布置在燃燒室兩側(cè)墻。每個高溫絕熱分離器回料腿下布置1個非機(jī)械型回料閥。每個回料閥一側(cè)與爐膛相連，另一側(cè)由1個錐形閥與1個外置式換熱器相連。分離器分離下來的高溫物料一部分直接返送回爐膛，另一部分進(jìn)入外置式換熱器。在燃燒室兩側(cè)下部對稱布置4個外置式換熱器，每個外置式換熱器由3個分室組成，第一室為空室，二三室布置受熱面，與經(jīng)錐形閥分流下來的熱物料進(jìn)行熱交換，通過調(diào)節(jié)流經(jīng)外置式換熱器的物料量達(dá)到床溫和再熱汽溫控制的目的。靠近爐前的2個外置式換熱器內(nèi)布置高溫再熱器和低溫過熱器，這2個外置式換熱器的主要作用是用來調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度；靠近爐后的2個外置式換熱器內(nèi)布置一級中溫過熱器和二級中溫過熱器，這2個外置式換熱器的主要作用是用來調(diào)節(jié)床溫。
    尾部對流煙道中依次布置末級過熱器、低溫再熱器、省煤器，最后進(jìn)入回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。
2、鍋爐主要熱力參數(shù)的選取
    (1)爐膛床溫
    床溫的選取與燃料特性有關(guān)，包括燃料的燃盡特性、脫硫特性。由于燃用低熱值、高揮發(fā)份、高硫份褐煤，燃料易于燃盡，設(shè)計床溫較低，為840℃。
    (2)流化速度
    褐煤的磨損很小，因此采用較高的流化速度(6ln，s)o
    (3)過量空氣系數(shù)
    褐煤較好的燃盡特性，可以保證燃料在較低的過量空氣系數(shù)下充分燃盡。實際運(yùn)行也證明了這一點(diǎn)，在過量空氣系數(shù)為1.15的情況小，飛灰含碳量在1%以下。
    (4) Ca/S摩爾比
    小龍?zhí)逗置旱幕伊坎淮�，但灰份中Ca0含量很高，超過40%，因此該燃料具有很強(qiáng)的自脫硫能力，在Ca/S摩爾比的選取上要特別注意。為保證90%的脫硫率，設(shè)計時確定Ca/S摩爾比為1.7。
    (5)燃料的后燃特性
    燃料的后燃特性已被越來越多的運(yùn)行機(jī)組所證明。到目前為止，大家對燃料后燃特性的研究還不多，一般認(rèn)為后燃特性與燃料特性、運(yùn)行風(fēng)量、燃料粒度等因素有關(guān)。在鍋爐設(shè)計時一般根據(jù)在CFB鍋爐運(yùn)行中積累的一些參考值來確定后燃溫度值。
3、鍋爐主要設(shè)計特點(diǎn)
3.1褲衩型雙布風(fēng)板結(jié)構(gòu)
    300 MWCFB鍋爐的爐膛斷面達(dá)到200m2。在如此大的面積下，二次風(fēng)的給入非常困難，從而影響燃料的燃盡。實際運(yùn)行經(jīng)驗表明，在CFB爐膛的中心斷面處，氧量是非常低的，即處于缺氧狀態(tài)，造成燃燒障礙。為此，在開遠(yuǎn)項目中，爐膛下部采用褲衩型雙布風(fēng)板結(jié)構(gòu)，即爐膛上部為單爐膛，下部分成雙爐膛，從而減小了布風(fēng)板面積，即有利于配風(fēng)，又保證爐內(nèi)物料的流化效果，具體結(jié)構(gòu)示于圖2。
3.2外置式換熱器
    本工程與以往國內(nèi)的CFB產(chǎn)品最大的區(qū)別就是在熱循環(huán)回路布置外置換熱器，以解決大容量CFB鍋爐受熱面布置的問題，以及床溫和再熱汽溫的調(diào)節(jié)問題，其結(jié)構(gòu)示于圖3。
    鍋爐共布置4個外置換熱器，2個外置換熱器中布置有熱段再熱器和低溫過熱器，另外2個外置換熱器中布置有中溫過熱器。外置換熱器入口設(shè)有錐型閥，通過調(diào)整錐型閥的開度來控制進(jìn)入外置換熱器和直接反送回爐膛的循環(huán)物料的分配。
    在大型循環(huán)流化床鍋爐中，采用外置換熱器有如下幾個優(yōu)點(diǎn)：
    (1)可使受熱面布置更加合理
    (2)通過外置換熱器灰量調(diào)節(jié)實現(xiàn)再熱汽溫調(diào)節(jié)
    (3)可調(diào)節(jié)床溫
    (4)可提高對燃料的適應(yīng)性
    (5)可改善低負(fù)荷工況
3.3緊急補(bǔ)水系統(tǒng)
    流化床鍋爐爐內(nèi)及熱回路內(nèi)有大量的物料，當(dāng)電廠失電時，這些高溫物料將熱量傳遞給水冷壁、尾部包墻等受熱面，同時鍋爐無法補(bǔ)水，因此有可能造成水冷壁等受熱面超溫爆管。為此，開遠(yuǎn)工程中增加了緊急補(bǔ)水系統(tǒng)，主要包括柴油補(bǔ)水泵、補(bǔ)水箱等，并通過管路和閥門與鍋爐水冷壁相連，其出力為7% BMCRa
    緊急補(bǔ)水系統(tǒng)價格昂貴，實際應(yīng)用效果如何尚沒有經(jīng)過驗證，在今后的實際運(yùn)行中應(yīng)注意跟蹤該
系統(tǒng)的運(yùn)行情況，包括投用的及時性等，是否繼續(xù)應(yīng)用該系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步的研究論證。
3.4加料系統(tǒng)
    在鍋爐啟動前，應(yīng)向爐內(nèi)添加物料，而且由于本工程煤質(zhì)中灰量較小，有可能需要向爐內(nèi)補(bǔ)充床料，為此設(shè)計有物料添加系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由床料斗、輸送管道及閥門等構(gòu)成，床料由料斗排出，由壓縮空氣經(jīng)輸送管道分別輸送到二次風(fēng)管及外置式換熱器加料點(diǎn)上。
3.5給煤點(diǎn)設(shè)計
    300 MW CFB鍋爐爐膛深度超過14 m，下部為雙爐膛結(jié)構(gòu)，均勻給煤對保證爐內(nèi)溫度場及物料場的均勻性有很大的影響，因此足夠數(shù)量的給煤點(diǎn)是非常必要的。實際運(yùn)行經(jīng)驗表明，當(dāng)給煤不均時，CFB爐膛內(nèi)的溫度場也非常不均勻。
    設(shè)計中每側(cè)爐膛布置2臺刮板給煤機(jī)，2個給煤機(jī)與3個給煤點(diǎn)相接，其中2個給煤點(diǎn)在回料閥上，1個在爐膛側(cè)墻中心位置上，這樣即保證給煤點(diǎn)間的相互備用，又保證給煤點(diǎn)在爐膛上的均勻分布。
3.6鍋爐排渣
    鍋爐采用4臺風(fēng)水聯(lián)合式冷渣器作為灰渣冷卻設(shè)備，布置在爐膛的下部，同時采用4只錐形閥作為排渣控制設(shè)備，能實現(xiàn)連續(xù)排渣。目前這種流化床式冷渣器在國內(nèi)應(yīng)用效果不佳，主要原因是底渣粒度太大，流化困難。但對于褐煤應(yīng)用效果卻非常好。
3.7點(diǎn)火系統(tǒng)
    采用了床上床槍和床下風(fēng)道燃燒器結(jié)合的啟動方式。2只風(fēng)道燃燒器布置在水冷風(fēng)室后的一次風(fēng)道上（每只褲衩腿一只）；2只風(fēng)道燃燒器的點(diǎn)火熱容量約為II% BMCR；8只床槍啟動燃燒器分別布置于水冷壁褲衩腿斜墻上，其點(diǎn)火熱容量約為10%BMCR。
4、鍋爐運(yùn)行情況
    2006年4月22日開始吹管，5月11日第一次并網(wǎng)發(fā)電，5月25日帶滿負(fù)荷。從試運(yùn)情況看，鍋爐運(yùn)行正常，具有較強(qiáng)的帶負(fù)荷能力，各項參數(shù)均達(dá)到設(shè)計值。外置換熱器運(yùn)行正常，灰量分配可控性好，再熱汽溫調(diào)節(jié)簡單靈活，燃燒效率很高(飛灰含碳量<1%)。但也出現(xiàn)了一些問題：
    (l)運(yùn)行過程中兩床失穩(wěn)，特別是在兩床溫度較低時調(diào)整起來很困難，在兩床溫差較大時就更困難。這個問題在ALSTOM公司供貨的白馬電廠中也曾出現(xiàn)過。后通過控制系統(tǒng)限制每個一次風(fēng)道的風(fēng)量變化，能夠有效地解決兩床壓力平衡問題。
    (2)爐內(nèi)物料存量不足，由于煤中灰份很少，熱爆性強(qiáng)，成灰密度較小，灰質(zhì)軟易磨損飛失；同時給煤經(jīng)二級破碎粒度過細(xì)，導(dǎo)致循環(huán)物料飛失嚴(yán)重。為滿足傳熱需要不斷補(bǔ)充物料。后結(jié)合云南巡檢司135 MW CFB鍋爐的成功經(jīng)驗，適當(dāng)放大給煤粒度到20 mm左右，解決了這個問題。
    (3)兩側(cè)汽溫的平衡調(diào)節(jié)問題也突出了300MW CFB鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn)，由于2個床的床溫由各自外置床回灰量來調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)回路直接影響兩側(cè)蒸汽溫度，相應(yīng)減溫水量必須進(jìn)行調(diào)整，在運(yùn)行中為了凋節(jié)兩側(cè)汽溫平衡，經(jīng)常出現(xiàn)兩側(cè)減溫水不平衡問題，在兩側(cè)給煤不均衡情況下更為突出。
    下面列出一些設(shè)計參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)的比較。
5、結(jié)論
    (1)從目前的運(yùn)行數(shù)據(jù)來看，在調(diào)整給煤粒度級配后，鍋爐出力及主蒸汽、再熱蒸汽均能滿足合同要求。在滿負(fù)荷工況下，床溫可穩(wěn)定控制在840℃．860℃。
    (2)雖然兩褲衩腿的給煤可能會出現(xiàn)一定的不均勻性，可通過調(diào)整布風(fēng)板的一次風(fēng)量及通過調(diào)整外置式換熱器與直接返回爐膛灰流量比例等手段維持兩床壓相對穩(wěn)定。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
  (3)運(yùn)行實踐表明：調(diào)節(jié)錐形閥的開度來調(diào)整進(jìn)入外置式換熱器與直接返回爐膛灰流量的手段安全可靠，且調(diào)節(jié)連續(xù)特性好。
    (4)外置式換熱器調(diào)節(jié)床溫穩(wěn)定性好，床溫的變化幅度�。畵Q熱器內(nèi)的工質(zhì)溫度及過熱器減溫水量均在設(shè)計范圍內(nèi)，受熱面不超溫。
    綜上所述，我國目前最大容量首臺300 MW CFB鍋爐的調(diào)試及運(yùn)行表明，該鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，性能可靠，鍋爐完全能夠滿負(fù)荷長期穩(wěn)定運(yùn)行。待石灰石系統(tǒng)投運(yùn)后，運(yùn)行狀況將能進(jìn)一步改善，鍋爐性能將更加穩(wěn)定。