引言印度尼西亚拥有丰富的煤炭资源，已探明的煤炭储量超过190亿t，2020年煤炭产量为5.63亿t。印尼大部分煤于第三纪形成，烟煤和次烟煤源自始新世和中新世，褐煤通常源自中新世，煤层厚度为0.3~70 m，通常为5~15 m[1]。褐煤是印尼煤炭的主要煤种（占比58.63%），具有高水分、高挥发分、低灰分等特性，褐煤的热值一般偏低[2]。印度尼西亚的大部分煤炭消费用于发电。随着经济快速发展，用于发电的煤炭消费需求随之增长，锅炉设备在印尼地区具有较大的市场需求。采用煤粉炉燃用印尼褐煤时，易出现稳燃性差、易结渣等问题[3]。循环流化床燃烧技术是国际公认的清洁煤燃烧技术，具有燃料适应性广、负荷调节能力强，污染物排放低等优势[4]。循环流化床锅炉能够很好地适应印尼褐煤特性，被当作燃用印尼褐煤的首选炉型。东方锅炉在印度尼西亚已有多个燃用当地褐煤的CFB锅炉项目正投入运行，对燃用印尼褐煤的CFB锅炉设计具有丰富的经验。以印尼某项目为例，阐述了燃用印尼褐煤CFB锅炉在方案设计上的重点考虑及锅炉实际运行情况。1锅炉方案设计1.1锅炉设计参数印尼某项目的锅炉型号为DG366/13.8-Ⅱ1，采用单汽包、一次中间再热、自然循环、循环流化床的燃烧方式。锅炉主要设计参数如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.10.020.T001表1锅炉主要设计参数项目参数BMCRTMCR高过出口蒸汽流量/(t/h)366348表压力/MPa13.813.8温度/°C540540低再进口蒸汽表压力/MPa3.1462.998温度/°C336332高再出口蒸汽流量/(t/h)311297表压力/MPa2.9962.855温度/°C540540省煤器进口给水温度/°C2622591.2锅炉燃料特性锅炉煤质成分分析如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.10.020.T002表2锅炉煤质成分分析项目设计煤校核煤全水分/%43.5546.57收到基灰分/%10.6316.52干燥无灰基挥发分/%49.0261.26收到基碳/%31.3726.80收到基氢/%2.442.62收到基氧/%10.565.67收到基氮/%0.560.82全硫/%0.891.00收到基低位发热量/(kJ/kg)11 3579 915锅炉的设计煤及校核煤均为典型的印尼褐煤，具有高水分、高挥发分、低灰分（最低灰分Aar为3.79%）及低热值的特性。设计锅炉方案时，应根据相关燃料特性进行针对性考虑。1.3锅炉总体布置锅炉主要由一个膜式水冷壁炉膛、两台冷却式旋风分离器、一个尾部烟道组成。锅炉总体布置如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.10.020.F001图1锅炉总体布置炉膛采用全膜式壁结构，炉内布置多片屏式中温过热器、高温再热器以及水冷受热面。炉膛底部是由水冷壁管弯制围成的水冷风室，在炉膛水冷风室两侧各布置一个点火风道，每个点火风道内均设置点火油燃烧器，用于锅炉启动点火。炉膛与尾部烟道之间布置两台高效蜗壳式的冷却式旋风分离器，其下各布置一台非机械式回料器，可以有效地将旋风分离器分离的固体颗粒送回炉膛。尾部汽冷包墙采用双烟道结构，前烟道内布置低温再热器，后烟道从上到下依次布置高温过热器、低温过热器。包墙的前后烟道合并成一个烟道，内部布置省煤器，紧接着布置管式空气预热器。1.4锅炉设计要点燃用低灰分印尼褐煤的CFB锅炉通常采取在线添加床料等措施，以维持锅炉正常运行时的物料循环，同时严格选取合适的床料，炉内易磨损区域需要采取完善的防磨措施。印尼褐煤的水分较高，导致烟气酸露点温度较高，需要重点关注尾部空预器存在的低温腐蚀问题。1.4.1低灰分的应对措施为了减轻锅炉磨损现象，应选择合适种类和粒径的床料，包括锅炉启动时添加的床料与在线添加的床料。优先推荐经过筛分的锅炉底渣作为添加床料，也可选用石灰石或未经破碎处理的天然河沙等固体颗粒。项目实际选用的添加床料为经过化验对比的河沙，颗粒表面较圆滑，SiO2的含量较低，对锅炉主循环回路的磨损较轻。除了选用合适材质的床料，锅炉还重点考虑了启动床料及在线添加床料的典型粒度。文中项目启动床料设计的典型粒度为d99=3 mm，d50=0.6 mm；在线添加床料设计的典型粒度为d99=1 mm，d50=0.25 mm。1.4.2锅炉防磨措施锅炉炉内磨损主要受下降物料流流动速度的影响，选取合适的炉膛烟速是防磨的关键。项目设计时需要选取合适的炉膛截面尺寸，在保证炉膛高效换热同时兼顾减小炉内磨损的前提下选取合适的炉膛烟速。项目采用高效蜗壳式旋风分离器，可以进一步将细小的物料颗粒进行捕捉分离，通过回料器送回炉膛内继续参与循环，降低了循环物料的平均粒径，达到减轻炉内磨损的目的。结构设计方面，在炉膛密相区、水冷壁出口、旋风分离器、炉内受热面拐角处等易磨损区域敷设耐磨性能较好的SiC浇注料，旋风分离器出口、回料器、点火风道等绝热区域采用常规浇注料。锅炉的可靠性与浇注料的成型质量相关，因此浇注料的本身质量以及运输、现场仓储、施工、烘炉、养护等环节均须严格按照对应的标准工艺执行。为了解决上部炉膛出口区域水冷壁的磨损问题，项目在试验区域运用成熟的防侧磨技术，通过在中上部炉膛区域设置防侧磨扁钢，有效解决了从炉膛出口转向进入旋风分离器的颗粒对水冷壁的横向磨损。1.4.3防止空预器低温腐蚀印尼褐煤的水分较高，生成烟气的酸露点温度高，管式空预器末级容易发生低温腐蚀现象。通过向炉内投入石灰石进行脱硫，降低了SO2排放浓度，可以降低烟气酸露点温度。为进一步防止空预器发生低温腐蚀，空预器末级低温段采用碳基管材外表面镀搪瓷工艺，可以有效抵抗低温管壁发生结露酸腐蚀的风险，进一步提高空预器的使用寿命。2锅炉主要运行特性简介2.1锅炉点火启动及运行参数锅炉从2020年11月投入商业运行至今，运行状况良好，可靠性高，床温与设计值较吻合。通过调整锅炉运行状况并结合炉内添加石灰石措施，无须实时在线添加床料即可实现正常的物料循环。炉内浇注料严格按规范进行施工，未出现明显脱落或磨损情况，各受热面未发生过磨损爆管事故。锅炉燃用高挥发分的印尼褐煤，具有极易着火、极易燃尽的特点，因此锅炉仅采用床下油枪进行启动点火。点火启动过程中，床温达到450 ℃时开始间断投煤；床温升至约650 ℃时，切除油枪可以实现稳燃，随后机组安全平稳提升至满负荷运行。实际运行过程中，锅炉具有良好的蒸汽参数及负荷变化调节能力，在各个负荷下均能够稳定运行，蒸汽参数满足设计要求，各级受热面的运行烟温、气温与设计值较吻合。BMCR工况锅炉实际烟温、气温与设计值对比如图2、图3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.10.020.F002图2BMCR工况锅炉实际烟温与设计值对比10.3969/j.issn.1004-7948.2022.10.020.F003图3BMCR工况锅炉实际气温与设计值对比2.2锅炉效率锅炉效率考核工况为TMCR工况，热损失和增益计算如表3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.10.020.T003表3热损失和增益计算项目平均值主要热损失计算干烟气损失5.02燃料氢燃烧生成水而造成的损失4.84燃料中水分造成的损失8.44空气中水分引起的损失0.18灰渣中未燃碳造成的损失0.09灰渣显热损失0.14表面辐射和对流引起的损失0.35脱硫剂煅烧和脱水引起的损失0.59脱硫剂水分引起的损失0.16外来热量计算干空气所携带外来热量0.82空气中水分携带的外来热量0.03燃料显热带入的外来量0.09脱硫反应带入的外来热量0.17锅炉热效率（高位发热量）81.30修正后的锅炉热效率81.61%飞灰含碳量的平均值为0.67%，底渣含碳量平均值为0.07%，未燃尽碳热损失仅0.09%。锅炉底渣量较低，灰渣的显热损失仅0.14%。燃料的水分较高，燃料水分造成的热损失较常规燃料高，为主要的热损失项。最终测量的锅炉热效率为81.61%，优于性能保证值（80%），锅炉运行经济性十分优异。2.3锅炉环保特性根据性能试验期间的污染物排放测量结果，燃用煤的硫（Sar）含量与设计煤相当时，炉内脱硫后SO2的排放值为525 mg/m3（6%O2，干烟气，以下排放值未注明烟气条件均按此），低于性能保证值800 mg/m3。锅炉实际燃用煤的硫（Sar）含量为0.15%~0.20%，运行时炉内不投或投入少量石灰石，SO2就能达到排放要求。性能试验测量的NOx原始排放值为182 mg/m3，远低于性能保证值800 mg/m3。锅炉实际燃用煤的氮（Nar）含量为0.64%，比设计值高。通过采用循环流化床低温燃烧技术并结合合理配风，不设脱硝装置即可满足NOx的排放要求。3结语印尼某项目燃用典型的印尼褐煤，通过在设计时选择合适的床料，将床温和炉膛截面速度控制在合理范围内，结合多种防磨措施，严格按照浇注料相关要求进行施工及养护。通过炉内脱硫控制烟气酸露点温度，空预器末级低温段采用搪瓷管技术，降低了空预器发生低温腐蚀的风险，进一步提高了锅炉可靠性。从锅炉实际运行情况分析，锅炉各级受热面的烟温、气温与设计值较吻合，变负荷适应能力较强，可靠性较高，投运以来受热面未发生磨损爆管或因锅炉引起的非停事故。锅炉效率及污染物排放均优于性能保证，锅炉运行经济性优异、环保性较高，为后续燃用印尼褐煤CFB锅炉的设计和运行提供参考。