引進型W型火焰鍋爐的技術特點及運行分析

謝傳來

【摘?要】針對W型火焰鍋爐的主要技術特點，結合大唐耒陽電廠兩臺300MW機組W型火焰鍋爐的運行情況，分析原因提出建議。

【關鍵詞】W型火焰鍋爐;技術特點;運行分析

引言

W型火焰是國外開發出來用于燃燒低揮發份煤種的一種燃燒技術，在國外已得到了廣泛應用。從20世紀80年代開始，我國陸續引進了數臺W型火焰鍋爐。

由于我廠兩臺300WM的機組燃燒的大多是本地劣質無煙煤質，這種煤含碳量高62.29%，揮發份含量低6.19%等特點而采用了這種W型火焰鍋爐，本文結合我多年的工作實踐與經驗，對W型火焰鍋爐的技術特點進行探討，對 W型火焰鍋爐的運行狀況進行比較總結。

一、W型火焰鍋爐概述

在現代高參數、大容量燃煤鍋爐中，較多的采用四角切圓燃燒方式。但這種燃燒方式在燃燒劣質煤，特別是低揮發份的無煙煤時，存在著火不好、燃燒不穩定、運行易結渣、低負荷下必須投油等問題。為了更好地燃燒無煙煤，國外鍋爐廠商開發出多種燃燒技術，其中W型火焰技術是實踐證明比較成功的燃燒技術。運用這種技術生產出的W型火焰鍋爐，由于它脫胎于早期的U型火焰鍋爐，所以又稱為雙U型或頂部燃燒方式鍋爐。

在結構上，W型火焰鍋爐和一般四角切圓燃燒方式鍋爐的Ⅱ型結構不同，它的燃燒室由兩部分組成，上部是輻射爐室，下部為拱形的燃燒室，燃燒室的深度一般比輻射爐室大80%--120%，前面突出部分的頂部構成拱體，煤粉氣流和二次風噴嘴裝設在拱體上，下噴的煤粉氣流接受爐膛輻射對流換熱著火后向下伸展。在燃燒室下部的前后墻上布置有分級風風噴口，主要補充給入煤粉燃燼所需的其余空氣量，同時將下沖的火焰氣流沖折轉向上，沿爐室中軸線上升，從而形成w型火焰。輻射爐室的作用則是進一步完成煤粉的燃燒，并使燃燒產物通過與受熱面之間的換熱后降到設定的爐膛出口溫度。

二、燃燒機理及特點

W型火焰鍋爐主要燃燒低揮發份煤種，因此鍋爐的爐膛結構、燃燒器布置、送風方式、粉風配比等因素都按照符合低揮發份煤的燃燒特點來設計。

（1）W型火焰鍋爐的燃燒器布置在前、后墻的拱上，上部爐膛深度小，火焰流向與W 型火焰鍋爐平行，不旋轉，爐膛出口煙氣溫度場與速度場較均勻，因此爐膛不容易結焦，而且過熱器與再熱器的熱偏差較小。

（2）煤粉著火后向下自由伸展，在距離一次風口數米處才開始轉彎向上流動，不容易產生煤粉分離現象，并且火焰行程較長，爐內充滿度好，延長了煤粉在爐膛內的停留時間，符合無煙煤燃燒速度較慢的特點，有利于煤粉的燃燼。

（3）切圓燃燒方式是四角互燃，因此著火穩定性與整個爐膛負荷有關，當負荷低時，難以保證四角風粉均勻，所以容易燃燒不穩定。W型火焰鍋爐各燃燒器之間關聯度相對較小，而且調節手段較多，如果改變煤粉濃度、風溫、衛燃帶的數量與位置以及燃燒器自身的調節器。因此，W型火焰鍋爐負荷調節范圍大，一般鍋爐不投油穩燃負荷可以達到40%--50%，而切圓燃燒方式不投油穩燃負荷為50%--70%。

（4）采用分級燃燒方式，二次風從下爐膛前墻逐級加入，形成分級配風，補充燃燒所需要的空氣，同時也有利于抑制燃燒過程中NOx的生成。但由于爐膛總體溫度水平較高，導致最終NOx的含量高于切圓燃燒方式。

（5）為提高爐膛溫度，一般在水冷壁敷設衛燃帶，增大了結渣的可能性。

（6）排渣方式有液態排渣和固態排渣兩種。經驗表明：固態排渣煤粉鍋爐能穩定燃燒6%--20%揮發份的無煙煤和貧煤，甚至能燃用4%揮發份的無煙煤，所以W型火焰鍋爐一般采用固態排渣。而液態排渣由于存在NOx排放量高、水冷壁稿溫腐蝕較嚴重、檢修時間長等問題而采用較少。

（7）鍋爐結構比較復雜，爐拱的設計安裝困難，燃燒器風粉管道布置困難，整體體積大，鋼耗量較大，制造工作量大，周期長，造價高，調試復雜。

三、目前我廠W型火焰鍋爐的運行狀況

我廠二期工程二臺鍋爐B﹠WB-1025/17.2-M，是由北京巴·威有限公司生產的，為單汽包、單爐膛平衡通風、中間一次再熱、固態排渣、“w”火焰燃燒方式、露天戴帽布置、亞臨界壓力、自然循環燃煤鍋爐;采用雙進雙出磨煤機正壓直吹式制粉系統，并配置B&W燃用低揮發分燃料的濃縮型EI-XCL雙調風旋流燃燒器。鍋爐設計煤種為耒陽無煙煤。鍋爐的最大熱效率為91.0%。總體上表現出穩燃能力強，燃燒效率高的優勢，在燃燒低揮發份煤種時，其穩定性明顯高于其他燃燒方式的鍋爐，但也存在一些問題，需要進一步研究解決。

3.1運行可靠性指標

統計資料表明，各廠投運的W型火焰鍋爐都能在鍋爐最大連續出力下正常運行，并能承擔調峰任務。機組等效可用率在85%以上，更有些電廠的機組達到了99.66%;強迫停運率都在1.5%以下，而有些機組達到了0.91%。由于燃燒系統引起的機組非計劃停運或降低出力運行事件一般都很少很少。

3.2燃燒穩定性指標

從查看各廠進行的不投油最低穩燃負荷試驗來看，基本在40%--50%之間，極少數電廠機組甚至達到了28.73%的水平，可見W型火焰鍋爐比切圓燃燒方式在穩定燃燒方面具有非常明顯的優勢。

3.3飛灰可燃物指標

影響飛灰可燃物指標的因素包括爐膛選型、風粉配比、制粉系統形成、煤種穩定性、煤粉細度等。W型火焰鍋爐存在空氣與煤粉后期混合差的不足，容易引起燃燒不燼。從運行情況看，飛灰含碳量在3—15%，高負荷時飛灰含碳量高，數據分析表明主要原因有以下幾個方面：

（1）煤種變化引起，目前由于煤價偏高，煤質差，在我廠煤種變化尤為突出。

（2）煤粉偏粗造成燃燒不完全，根據實測數我廠的R90為0.5%--18%。

（3）燃燒器形式和風粉配比存在一定問題。

（4）制粉系統形式不同。運行表明采用中間儲倉式制粉系統的比直吹式的要好一些。這是因為中間儲倉式制粉系統吹入爐膛燃燒的風粉混合物溫度高達300℃，極有利于煤粉的著火燃燒，而起適應煤種和負荷變化能力強。而直吹式乏氣送粉系統吹入爐膛燃燒的風粉混合物溫度只有100℃，且煤粉細度受制粉系統出力影響較大。我廠是采用的直吹式制粉系統，所以飛灰含碳高偏高。

保證煤種穩定，控制煤粉細度，調整風粉配比是改善飛灰可燃物指標，提高鍋爐經濟性的關鍵所在。

3.4關于鍋爐的結渣問題

對于W型火焰鍋爐而言，設計上既有不利于結渣的因素，如火焰流向與W型火焰鍋爐平行，不旋轉，也有利于結渣的因素，如敷設衛燃帶。從引進機組運行狀況來看，結渣性都屬于中等水平。從實際運行情況看，我廠鍋爐水冷壁衛燃帶上也存在結渣情況。針對結渣，關鍵是運行調整，因考慮采取下列措施：

（1）在保證爐膛穩定燃燒的前提下，適當提高一次風速;

（2）適當調整風盤位置及內、外二次風葉片設計角度;

（3）改造衛燃帶，面積適當偏小。

四、結束語

綜上所述，W型火焰鍋爐在燃燒低揮發份的煤種時具有穩定性好，效率高的特點。經過多年的生產運行實踐，我國在充分發揮W型火焰鍋爐的特點，在運行、管理等方面積累了一些經驗。對于在運行中存在的飛灰可燃物指標不穩定、鍋爐易結渣、NOx的含量偏高等問題，則還需要在生產過程中進一步摸索，以實現機組的安全、穩定、經濟運行。W型火焰鍋爐在我國的應用具有廣闊的前景，需要不斷地加以提高和完善。

參考文獻：

[1]范從振?《鍋爐原理》?水利電力出版社?1992

[2]金維強?《大型鍋爐運行》?中國電力出版社?1998

（作者單位：大唐華銀電力股份有限公司耒陽分公司）