循环流化床锅炉(以下简称“CFB”)技术由于具有煤种适应性好、燃烧过程污染控制性能优化等突出优点，已成为世界各国在解决劣质煤燃烧、固体废弃物焚烧方面的首选。近年来，我国在超临界CFB锅炉技术领域取得十分显著的进展。继2013年投运世界首台600MW超临界CFB锅炉后，截止到2017年年底，国内先后投运了15台350MW超临界CFB锅炉。我国的超临界CFB锅炉总蒸发量占世界同类锅炉蒸发量90%以上，充分体现了我国在大型燃煤CFB锅炉制造与运行技术方面居世界领先水平。
随着CFB锅炉向大型化发展，锅炉设计及运行中遇到很多由于炉膛尺寸增大后引起的炉内燃烧均匀性问题，国内外学者也开展了许多研究工作。十三五期间，我国将研发660MW超超临界CFB锅炉技术。为了实现超低能耗、超低排放以及超高效率的“三超”目标，需要不断总结现有超临界CFB锅炉经验，提高超临界CFB锅炉技术研发水平和运行水平。本文通过实炉测量研究了白马600MW超临界CFB锅炉燃烧均匀性及优化调整，可为未来国产大型CFB锅炉设计及运行提供借鉴。
1、白马600MW超临界CFB锅炉设计与运行特点
白马600MW超临界CFB锅炉采用双布风板、裤叉腿结构。炉膛宽15m、深30m、高55m。炉膛采用全膜式水冷壁悬吊安装，中间设双面受热且非连续布置的水冷中隔墙，见图1。锅炉外循环灰回路设置6个高温旋风分离器和6个外置式热交换器，它们分别布置在锅炉两侧。每一个高温分离器分离下来的高温循环灰，进入返料阀后，一部分直接返回炉膛;另外，一部分经外置床返回炉膛。同侧的3个外置床分别布置高温再热器、中温过热器I和中温过热器II。
锅炉炉前给煤系统采用4台称重皮带机+链式给煤机的布置方式。给煤点设置在外循环回路返料，两侧各6个给煤点。锅炉炉膛底部外侧设6台滚筒式冷渣器。锅炉主要设计参数见表1。
白马600MW超临界CFB锅炉本体结构总体上相当于2台300MW亚临界锅炉炉膛背靠背组成，采用了一种非对称的结构布置。具体结构及分析如下：
(1)两侧的6个分离器为非对称布置，中间分离器和两侧分离器入口间距不等;左、右两侧从前往后分离器编号依次为A、B、C和D、E、F，见图2。
(2)炉内高温屏式过热器也呈非对称布置：右侧炉膛中布置2+6高温屏式过热器，左侧炉膛中6+2布置高温屏式过热器。
(3)两侧的6个外置床中分别布置不同的受热面。前墙外置床布置高温再热器，中间外置床和后墙外置床分别布置中温过热器I和中温过热器II。
综上所述，无论在前后墙方向还是在左右墙方向或炉膛内外侧方向，受热面布置均存在对称性。因此，锅炉运行过程中，应针对锅炉受热面布置及外循环回路的不称性，进行相应的运行调整。
2、白马600MW超临界CFB锅炉运行特点分析
2.1白马600MW超临界CFB锅炉分离器及外置床换热器实炉实验
白马600MW超临界CFB锅炉炉膛内燃烧过程难以直接进行实炉测量，本文通过外循环回路各部件内的热量释放规律进行间接研究。如图3所示，锅炉外循环回路分离器进、出口及外置式换热器上分别增设测点进行温度、烟气测量和颗粒取样，分析分离器、外置床进出口烟气成分、颗粒粒径和含碳量以及燃烧份额，并结合重庆大学锅炉燃烧与环保研究室提出的一种基于热平衡和物料平衡的CFB锅炉循环灰流量计算方法确定锅炉的外循环灰流量。
除此之外，本文还在白马600MW超临界CFB锅炉外置式换热器及其高温受热面上布置相应的温度测点，分别测量60%、100%负荷下高温受热面壁温和灰温，并结合DCS壁温及蒸汽温度，通过热平衡和物料平衡确定换热器高温受热面管屏吸热特性。
2.2 白马600MW超临界CFB锅炉物料平衡特性
图4为白马600MWCFB锅炉外循环回路的物料平衡特性。如图4所示，6个外循环回路的循环灰量各不相同。其基本趋势是：炉膛中部的循环灰量最少，炉膛后部的循环灰量最大。
如图5所示，在不同的锅炉负荷下，外置式热交换器中的3种受热面不仅吸热比例相差较大，而且吸热比例变化趋势也不一致：当锅炉负荷下降时，靠近炉后的C、F外置床的吸热份额会增加，而另外4个外置床的吸热份额则下降。当锅炉负荷由100%降至60%时，布置高温再热器的A、D外置床的吸热份额只下降了20%左右，布置中温过热器II的B、E外置床的吸热份额则下降了30%左右，而布置中温过热器I的C、F外置床的吸热份额反而增加了20%左右。
造成上述运行特性的主要原因是：白马600MW超临界CFB锅炉A、D外置床内布置高温再热器，对床温的调节作用有限。运行中床温的调节主要通过布置有中温过热器的B、C、E、F外置床进行调节。沿蒸汽流程方向，B、E外置床的中温过热器II之后就是布置在炉膛内的高温过热器。另一方面，为控制水冷壁出口温度(中间点温度)，高温过热器的吸热量调节亦非常有限，其壁温的安全裕度不如布置在C、F外置床中的中温过热器I。因此，白马600MW超临界CFB锅炉主要通过C、F外置床调节锅炉床温。
3、白马600MW超临界CFB锅炉燃烧均匀性优化
为保证炉内热量平衡，白马600MW超临界CFB锅炉入炉煤及风量分布也应有所调整。综合考虑图4、图5所示锅炉外循环回路热负荷差异，通过热平衡计算得到给煤量分布，见图6
由图6可见，在不同的锅炉负荷下锅炉前、中、后3个区域的给煤量比例不同，运行中须进行调节。表2为锅炉燃烧均匀性优化前后，锅炉在60%负荷下的性能测试结果。
表2表明根据锅炉设计及运行的不均匀特性，合理调节锅炉前、中、后3个均匀给煤量比例，以及相应的二次风比例，即使在60%负荷下，也能获得显著的经济效益(相同工况下，飞灰含碳量由6.6%降低到2.8%)。
目前国内已投运的大批300MW亚临界CFB锅炉和350MW超临界CFB锅炉大多存在因三分离器返料不均匀等所产生的燃烧均匀性问题，可参照本文的研究结果进行运行优化。
4、结束语
(1)锅炉设计及运行实践表明，白马600MW超临界CFB锅炉结构设计和系统布置方面存在多处可导致燃烧均匀性的问题，在运行中应根据具体情况采取针对性调节措施。
(2)白马600MW超临界CFB锅炉运行特性表明，由于受锅炉结构设计的限制，锅炉外循环回路参数(循环灰量、循环灰热负荷)存在较大的不均匀性，锅炉配风和给煤量分布必须进行相应的优化调整。
(3)白马600MW超临界CFB锅炉燃烧均匀性优化结果表明，优化给煤分布可使锅炉飞灰含碳量显著降低。
文献信息
张文清.白马600MW超临界CFB锅炉燃烧均匀性分析及优化[J].锅炉技术,2018,49(02):28-31.
