1.项目概况

本项目属于资源综合利用技术领域。通过理论分析、热力燃烧计算、实验室建模，实施相应技术改造、优化运行调整，突破了高参数CFB锅炉全燃煤泥存在的煤泥给料不稳定、烟气量增加，排烟温度偏高、滚筒自流（涌渣）、床压大幅度无规律波动、受热面磨损等诸多影响机组效率和安全稳定运行的技术瓶颈。实现了高参数CFB机组在全燃煤泥工况下稳定运行,成果达到了国际先进水平。

2.主要技术内容

研发高参数循环流化床锅炉全燃煤泥工况下热力燃烧计算程序。将风室风压控制在10.5～12.0kPa,一次风量控制在13.5～16万Nm³/h，保持了良好的流化状态，为机组高效稳定运行提供了必要条件。

通过改造，增加二次风的动量，增强了二次风在炉膛中的扰动，有力的促进了凝聚成团颗粒的散开，有效避免了床压大幅波动。

缩小分离器舌口宽度，入口烟气流将离中心筒更远，随烟气直接从中心筒飞出的飞灰量会明显减少，提高分离器效率，有效解决了飞灰含碳量高的问题。

炉膛顶部煤泥给料创新设计，消除了排渣中含有煤泥焦块、检修工作量大、运行维护成本高等的问题。

在放渣管根部附近焊接整圈高度200mm挡灰鳍片，增加了放灰时滚筒内部和渣管灰渣堆积高度，有效提高了灰渣自密封能力。杜绝了滚筒自流（涌渣）现象。

（6）研发适应于高灰分、高湿度烟气环境的，能恒定排烟温度和的低温省煤器。通过调节进入低温省煤器的水量，有效恒定了排烟温度，避免了机组低负荷时的低温腐蚀和堵灰，大幅降低高负荷时排烟温度，提高了锅炉效率。

3.主要科技创新

（1）首次研发具有环保数据计算的全燃煤泥的热力燃烧计算程序

关键技术：循环流化床锅炉全燃煤泥热力燃烧计算程序的修正技术。

通过热力程序开发应用为提高锅炉效率指明了改进方向：提高分离器效率、降低风帽及布风板阻力、调整锅炉受热面积的分布等。从而使排烟温度降低到130℃—150℃，锅炉效率提高到89%以上，锅炉出口氮氧化物排放浓度在50mg/m³以下，二氧化硫排放浓度在35mg/m³以下，减少尾部脱硫脱硝的压力，节约脱硫脱销的运行费用。燃用煤泥的热力计算并兼顾超低排放的软件在国内尚属首次。

（2）研发大型循环流化床锅炉全燃煤泥工况下低风量低床压稳定运行调节技术，达到全燃煤泥工况下机组稳定运行的目标。

关键技术：大型循环流化床锅炉全燃煤泥工况下低风量低床压稳定运行调节技术。

该技术在原有低风量低床压稳定运行调节技术的基础上进一步优化完善，为大型循环流化床锅炉在全燃煤泥工况下规范操作起到关键性作用。全燃煤泥工况下，烟气流速是燃煤的1.6倍，同时细灰量也大幅度增加，受热面磨损急剧增加，锅炉运行周期缩短。研究低风量低床压调控技术，可有效减小受热面磨损，延长锅炉运行周期。

“低流化风量、低床压”运行调整技术。主要是通过运行调整手段，控制一/二次风量，风室压力，回灰阀风压，炉膛温度及温度分布等运行参数，减少物料浓度及其流速从而达到减轻受热面磨损的目的。使锅炉的安全稳定运行周期控制在150天以上。

效果：通过计算及其动态调整的数学模型确定了全燃煤泥工况下一次风量、风室压力与机组负荷对应关系。低风量低床压调整技术实施后，炉内受热面年磨损量降低0.6mm。

（3）首次采用防止锅炉排渣自流的冷渣器改造技术，杜绝了冷渣器自流现象。

关键技术：防止锅炉排渣自流的冷渣器改造技术。

由于炉膛排出来的渣变细，渣的流动性增加，造成大渣的自流，另一方面是炉膛料层差压较高时，冷渣器转速高，排渣速度太快，造成大渣中带有烟气，渣的流动性增加，使渣在冷渣器中还未冷却就流出了冷渣器。滚筒涌渣的危害：除渣皮带烧损、除渣皮带打滑等事故频发,严重危及机组的安全稳定运行，必须对冷渣器进行改造。

通过优化排渣管尺寸和挡灰板尺寸，较好的解决了冷渣器自流的问题，消除锅炉不稳定和危险的运行因数，提高锅炉运行的可靠性。为大量已经投运的冷渣器防自流改造提供技术支撑，为冷渣器更新换代提供示范作用。

效果：增加滚筒内部底渣堆积自密封效果，有效避免了滚筒自流现象。

（4）首创多功能新型低温省煤器的研发应用

关键技术：高灰分、高湿度烟气环境的，能恒定排烟温度低温省煤器应用技术。

专利：一种低温省煤器及循环流化床锅炉，专利申请号：202121492331.3。

为高参数CFB锅炉全燃煤泥开发适用于高灰分、高湿度烟气环境，且具有不随锅炉负荷变化能自动恒定排烟温度，又能防止低温腐蚀和堵灰的省煤器，还未见报道过类似的省煤器，属于首创。

常规的省煤器的功能是单一的，只能加热给水降低排烟温度，通过省煤器的水量始终随着锅炉的负荷的变化而变化的，如果烟气中的灰分和水分过大，在低负荷时，锅炉排烟温度就会下降到烟气露点以下，就会因结露产生堵灰，影响锅炉运行，同时灰吸收水分后就会腐蚀管子；新型省煤器的水流量不随锅炉负荷的变化而变化，视烟温的高低来控制水流量，避免了结露产生的堵灰和腐蚀，如果锅炉负荷低到额定负荷的30%以下，烟气温度就可能低于100℃，这时省煤器还可以反向给烟气加热，因而彻底解决了锅炉低负荷堵灰腐蚀的问题。

效果：通过创新大幅降低了排烟温度并能稳定在130℃—135℃，有效防止了尾部腐蚀，堵灰，烟道再燃烧，提高了锅炉的安全运行周期，提高了电厂的盈利水平。

（5）独创新型顶部给料装置

关键技术：防止煤泥进入分离器的新型顶部给料技术。

专利：一种循环流化床锅炉，专利申请号：202121486980.2。

济三电力原有4台德国进口煤泥系统，出力4×15 m³/h，底部给料，距离布风板2.2米。后增加两台公用、两台直供煤泥泵送系统，分别出力2×15 m³/h、2×20 m³/h；由于给料口处于炉膛的浓相区，温度高，由于给料量的不稳定，给料口很容易结焦，结焦后无法处理，只能停炉处理，从停炉到再次启动锅炉，至少需要7天，严重影响锅炉的连续运行时间，机组经济效益较差；中部给料，距离布风板4.7米，煤泥输送系统运行中存在运行不稳定，煤泥枪及管道易堵塞，设备故障率高，煤泥给料量增大后易出现局部结焦、排渣不畅通等问题。针对上述问题，结合现有条件，提出了煤泥由顶部给料的方式，彻底避免了煤泥由底部和中部给料存在的缺陷，同时妥善处理了细煤泥粒直接飞进分离器燃烧的负面影响，设计了耐磨水冷套的顶部给料装置，满足了全燃煤泥稳定运行的需求。从顶部给料，一小部分煤泥会很快进入分离器并在分离器内燃烧，引起循环灰的温度升高，从而影响整个炉膛的温度分布，对锅炉效率，负荷，脱硫脱硝效率带来不利的影响，为此，我们为煤泥口研发了了一个套筒，由于炉内温度高，流速高，磨损也大，所以这套筒需要具有防止煤泥进入分离器燃烧的功能外，还具有冷却，防磨的功能。

效果：燃烧充分不易结焦，煤泥泵送阻力小、不易堵塞，避免了停煤泥泵必须疏通煤泥枪的繁琐流程，为全燃煤泥提供了量的保障，助推了全燃煤泥。

（6）能够彻底消除煤泥颗粒的新型排渣装置。

关键技术：彻底消除煤泥颗粒的新型排渣技术。

专利：一种循环流化床锅炉排灰装置，专利申请号：202121486974.7。

由于煤泥是成团给入炉膛的，在流化床的流化过程中团状煤泥被“撕裂”成更小的颗粒，约2mm左右，排渣口设置在炉底，在排渣的过程中这种小颗粒的就随着渣排到炉外，经过测定这种颗粒含碳量还比较高，约5%-8%，降低了锅炉的燃烧效率；为此，我们开发了一种新型的排渣装置，把常排渣口布置在回灰阀的侧面，由于小的煤泥粒不能逆向进入回灰阀里边，所以从回灰阀里排出的渣是没有细小的煤泥粒的，同时也解决了回灰阀排灰口一直都存在的堵塞问题，十分巧妙的解决了这一问题。

4.授权专利、论文情况

（1）论文：基于循环流化床燃烧技术的煤泥利用，发表于《电力学报》2021（3）期。

（2）论文：石灰石脱硫对大比例燃用煤泥CFB锅炉热效率影响数学模型研究及仿真分析，2013年12月发表于《科协论坛》。

（3）实用新型专利3项，均在实审中：一种循环流化床锅炉排灰装置，专利申请号：202121486974.7；一种低温省煤器及循环流化床锅炉，专利申请号：202121492331.3；一种循环流化床锅炉，专利申请号：202121486980.2。

（4）论文：大型循环流化床锅炉全燃煤泥关键技术的研究，《锅炉技术》已录用，已定稿，计划11月发表。

5.技术经济指标

（1）解决了床压大幅度波动的问题。

（2）解决全燃煤泥工况下滚筒自流（涌渣）难题。

（3）全燃煤泥工况下锅炉能够实现环保达标、安全稳定运行。

（4）锅炉60-90%负荷情况下，排烟温度控制在130℃—150℃。

（5）锅炉效率不低于90%以上，环保总成本低于0.02元/kWh。

（6）锅炉在全燃煤泥工况下，运行周期120天以上。

6.推广应用情况

通过研发高参数循环流化床锅炉全燃煤泥工况下热力燃烧计算程序、低风量低风压运行调整技术、改造二次风管、缩小分离器舌口宽度，根本解决了因全燃煤泥造成的床压大幅波动、滚筒自流、磨损严重及循环物料不平衡的技术难题。研发了新型可调节温度的低温省煤器，可将锅炉排烟温度控制在130℃—135℃，攻克了因全燃煤泥造成的排烟温度高，省煤器管子堵灰和腐蚀，尾部烟道再燃烧等煤泥锅炉的老大难问题。开发了新型排渣装置，解决了回料阀不易排灰的技术难题。该项目成果，突破了大型CFB机组全燃煤泥燃烧不稳定的技术瓶颈，填补了国内外技术空白，为大型CFB机组全燃煤泥提供了技术支持和运行经验，减少了煤泥储存、运输对环境的污染，是蓝天绿水保卫战的忠实践行者。并在保证锅炉燃烧效率的前提下，使煤泥掺烧比例由原设计的25%提高到100%，推动了常规循环流化床锅炉向流态重构的节能环保型循环流化床锅炉的转型。环保节能效果明显，经济社会效益显著，对促进同类型循环流化床锅炉全燃煤泥应用具有重要的示范意义，在全国440t/h及以上CFB锅炉具有较高的推广前景。该项目属国内外首创，且措施有效可靠，有实实在在的经济社会效益和环保效益，推广应用前景十分广阔。项目应用以来，完全实现全燃煤泥工况下安全、环保、稳定、经济运行。近两年各项运行参数及指标均达到了最佳，飞灰含碳量为4.3%，锅炉排烟温度150℃以下，锅炉热效率为89.54%、89.28%，环保总成本0.019元/kWh，机组安全稳定运行周期达到了150天以上。#1机组在全燃煤泥运行工况下连续稳定运行达到了175天，创历史最好运行周期。

济三电力有限公司2020年增加约1600万元的可观利润。目前已有赵楼电厂、阳城电厂、鄂尔多斯电力二公司、淮北潘三电厂、济源热电、里彦电厂等十多家单位来厂进行技术调研和人员培训。其中赵楼电厂、阳城电厂已成功引入，经济社会效益显著。

7.经济效益

（1）新增利润：（1）燃料成本节约：3468.80万元。（2）检修成本降低552.76万元。（3）输煤维修成本节约73万元。2020年利润新增4094.56万元。

（2）少检修一次多发电2760万kWh，上网电价按0.3517元/kWh，厂用电率按照10%计算，则销售收入增加1747.24万元。

（3）新增税收534.51万元。

（4）燃料成本、检修成本、维修成本节支共4094.56万元。

8.社会效益

本项目成功研发了全燃煤泥的运行调节技术，煤泥掺烧比例达到了100%，既降低了燃煤发电的成本，延长了锅炉运行周期，保证了锅炉全燃煤泥工况下安全、稳定、环保、经济运行，又解决了煤矿副产品对环境的污染问题。本项目关键技术突破了大型CFB机组全燃煤泥燃烧不稳定的技术瓶颈，填补了国内外空白，环保节能效果显著，为大型CFB机组全燃煤泥提供了技术支持和运行经验，可以在全国范围内广泛推广应用。

9.国内外技术综合比较

（1）目前国内同类机组煤泥掺烧状况介绍

淮南矿业潘三电厂2×135MW电厂共装置煤泥掺烧给料系统4套，两年多煤泥掺烧比例平均达到60%，高峰期煤泥掺烧比例可达到80%。由于入炉煤粒径过细，床料级配失衡，床料中细物料过多，尤其是0.3-0.6mm占比严重超过设计要求，大量的细物料，在低负荷状况下不能被烟气带出炉外，又不能落至床面被排出，悬浮于锅炉上部，外循环灰量降低，返料出现不畅或间歇返料，增加锅炉塌床风险，严重影响机组的稳定运行。

甘肃华亭电厂2×145MW机组，东锅480t/h CFB，锅炉烟气系统温度较未掺烧时上升15℃。尾部受热面积灰增大。产生灰渣比例较大，煤泥掺烧时，入炉煤粒径级配失衡，两极分化严重，细颗粒占比较大，锅炉飞灰量大，灰渣比例达到7:3，在低负荷时灰量占比更大。且排渣中有大量黑灰和未燃尽颗粒。2017年7月华亭公司煤泥掺烧量达71.39%单月历史好成绩。

上湾热电厂2×150MW煤矸石发电工程位于内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗(县级行政单位)乌兰木伦镇境内。本期建设规模为2×150MW空冷抽凝式汽轮发电机组，配2×520t/h循环流化床锅炉。掺烧后主要参数变化情况，平均床温下降9℃，炉膛出口温度温度上升28℃，排烟温度上升4℃，给煤机的给煤量下降23 t/h,掺烧煤泥比例约为40%。

（2）目前国外同类机组煤泥掺烧状况介绍

中国是目前世界上唯一利用煤泥发电的国家。在美国，发热量3000kcal/kg以下的劣质煤是弃用的，包括煤泥。其劣质煤主要用来回填矿井。这些国家为了提高机组的效率，均使用发热量较高的煤，特别是超超临界燃煤大机组，为降低能耗和减速资源的使用，因此燃煤机组发展受到限制，这些国家将主要精力投入到发展核电和再生能源上。欧盟由于签署了《巴黎气候议定书》也对燃煤机组加以限制，更没有燃用煤泥这一说，电能主要以再生能源为主。东南亚国家的电能虽然是以燃煤发电为主，但是煤种是高水分的褐煤，不能像我国这样用洗选机（跳汰机）来洗选了，因而其没有煤泥产生。