引进型W型火焰锅炉的技术特点及运行分析

谢传来

【摘 要】针对W型火焰锅炉的主要技术特点，结合大唐耒阳电厂两台300MW机组W型火焰锅炉的运行情况，分析原因提出建议。

【关键词】W型火焰锅炉;技术特点;运行分析

引言

W型火焰是国外开发出来用于燃烧低挥发份煤种的一种燃烧技术，在国外已得到了广泛应用。从20世纪80年代开始，我国陆续引进了数台W型火焰锅炉。

由于我厂两台300WM的机组燃烧的大多是本地劣质无烟煤质，这种煤含碳量高62.29%，挥发份含量低6.19%等特点而采用了这种W型火焰锅炉，本文结合我多年的工作实践与经验，对W型火焰锅炉的技术特点进行探讨，对 W型火焰锅炉的运行状况进行比较总结。

一、W型火焰锅炉概述

在现代高参数、大容量燃煤锅炉中，较多的采用四角切圆燃烧方式。但这种燃烧方式在燃烧劣质煤，特别是低挥发份的无烟煤时，存在着火不好、燃烧不稳定、运行易结渣、低负荷下必须投油等问题。为了更好地燃烧无烟煤，国外锅炉厂商开发出多种燃烧技术，其中W型火焰技术是实践证明比较成功的燃烧技术。运用这种技术生产出的W型火焰锅炉，由于它脱胎于早期的U型火焰锅炉，所以又称为双U型或顶部燃烧方式锅炉。

在结构上，W型火焰锅炉和一般四角切圆燃烧方式锅炉的Ⅱ型结构不同，它的燃烧室由两部分组成，上部是辐射炉室，下部为拱形的燃烧室，燃烧室的深度一般比辐射炉室大80%--120%，前面突出部分的顶部构成拱体，煤粉气流和二次风喷嘴装设在拱体上，下喷的煤粉气流接受炉膛辐射对流换热着火后向下伸展。在燃烧室下部的前后墙上布置有分级风风喷口，主要补充给入煤粉燃烬所需的其余空气量，同时将下冲的火焰气流冲折转向上，沿炉室中轴线上升，从而形成w型火焰。辐射炉室的作用则是进一步完成煤粉的燃烧，并使燃烧产物通过与受热面之间的换热后降到设定的炉膛出口温度。

二、燃烧机理及特点

W型火焰锅炉主要燃烧低挥发份煤种，因此锅炉的炉膛结构、燃烧器布置、送风方式、粉风配比等因素都按照符合低挥发份煤的燃烧特点来设计。

（1）W型火焰锅炉的燃烧器布置在前、后墻的拱上，上部炉膛深度小，火焰流向与W 型火焰锅炉平行，不旋转，炉膛出口烟气温度场与速度场较均匀，因此炉膛不容易结焦，而且过热器与再热器的热偏差较小。

（2）煤粉着火后向下自由伸展，在距离一次风口数米处才开始转弯向上流动，不容易产生煤粉分离现象，并且火焰行程较长，炉内充满度好，延长了煤粉在炉膛内的停留时间，符合无烟煤燃烧速度较慢的特点，有利于煤粉的燃烬。

（3）切圆燃烧方式是四角互燃，因此着火稳定性与整个炉膛负荷有关，当负荷低时，难以保证四角风粉均匀，所以容易燃烧不稳定。W型火焰锅炉各燃烧器之间关联度相对较小，而且调节手段较多，如果改变煤粉浓度、风温、卫燃带的数量与位置以及燃烧器自身的调节器。因此，W型火焰锅炉负荷调节范围大，一般锅炉不投油稳燃负荷可以达到40%--50%，而切圆燃烧方式不投油稳燃负荷为50%--70%。

（4）采用分级燃烧方式，二次风从下炉膛前墙逐级加入，形成分级配风，补充燃烧所需要的空气，同时也有利于抑制燃烧过程中NOx的生成。但由于炉膛总体温度水平较高，导致最终NOx的含量高于切圆燃烧方式。

（5）为提高炉膛温度，一般在水冷壁敷设卫燃带，增大了结渣的可能性。

（6）排渣方式有液态排渣和固态排渣两种。经验表明：固态排渣煤粉锅炉能稳定燃烧6%--20%挥发份的无烟煤和贫煤，甚至能燃用4%挥发份的无烟煤，所以W型火焰锅炉一般采用固态排渣。而液态排渣由于存在NOx排放量高、水冷壁稿温腐蚀较严重、检修时间长等问题而采用较少。

（7）锅炉结构比较复杂，炉拱的设计安装困难，燃烧器风粉管道布置困难，整体体积大，钢耗量较大，制造工作量大，周期长，造价高，调试复杂。

三、目前我厂W型火焰锅炉的运行状况

我厂二期工程二台锅炉B﹠WB-1025/17.2-M，是由北京巴·威有限公司生产的，为单汽包、单炉膛平衡通风、中间一次再热、固态排渣、“w”火焰燃烧方式、露天戴帽布置、亚临界压力、自然循环燃煤锅炉;采用双进双出磨煤机正压直吹式制粉系统，并配置B&W燃用低挥发分燃料的浓缩型EI-XCL双调风旋流燃烧器。锅炉设计煤种为耒阳无烟煤。锅炉的最大热效率为91.0%。总体上表现出稳燃能力强，燃烧效率高的优势，在燃烧低挥发份煤种时，其稳定性明显高于其他燃烧方式的锅炉，但也存在一些问题，需要进一步研究解决。

3.1运行可靠性指标

统计资料表明，各厂投运的W型火焰锅炉都能在锅炉最大连续出力下正常运行，并能承担调峰任务。机组等效可用率在85%以上，更有些电厂的机组达到了99.66%;强迫停运率都在1.5%以下，而有些机组达到了0.91%。由于燃烧系统引起的机组非计划停运或降低出力运行事件一般都很少很少。

3.2燃烧稳定性指标

从查看各厂进行的不投油最低稳燃负荷试验来看，基本在40%--50%之间，极少数电厂机组甚至达到了28.73%的水平，可见W型火焰锅炉比切圆燃烧方式在稳定燃烧方面具有非常明显的优势。

3.3飞灰可燃物指标

影响飞灰可燃物指标的因素包括炉膛选型、风粉配比、制粉系统形成、煤种稳定性、煤粉细度等。W型火焰锅炉存在空气与煤粉后期混合差的不足，容易引起燃烧不烬。从运行情况看，飞灰含碳量在3—15%，高负荷时飞灰含碳量高，数据分析表明主要原因有以下几个方面：

（1）煤种变化引起，目前由于煤价偏高，煤质差，在我厂煤种变化尤为突出。

（2）煤粉偏粗造成燃烧不完全，根据实测数我厂的R90为0.5%--18%。

（3）燃烧器形式和风粉配比存在一定问题。

（4）制粉系统形式不同。运行表明采用中间储仓式制粉系统的比直吹式的要好一些。这是因为中间储仓式制粉系统吹入炉膛燃烧的风粉混合物温度高达300℃，极有利于煤粉的着火燃烧，而起适应煤种和负荷变化能力强。而直吹式乏气送粉系统吹入炉膛燃烧的风粉混合物温度只有100℃，且煤粉细度受制粉系统出力影响较大。我厂是采用的直吹式制粉系统，所以飞灰含碳高偏高。

保证煤种稳定，控制煤粉细度，调整风粉配比是改善飞灰可燃物指标，提高锅炉经济性的关键所在。

3.4关于锅炉的结渣问题

对于W型火焰锅炉而言，设计上既有不利于结渣的因素，如火焰流向与W型火焰锅炉平行，不旋转，也有利于结渣的因素，如敷设卫燃带。从引进机组运行状况来看，结渣性都属于中等水平。从实际运行情况看，我厂锅炉水冷壁卫燃带上也存在结渣情况。针对结渣，关键是运行调整，因考虑采取下列措施：

（1）在保证炉膛稳定燃烧的前提下，适当提高一次风速;

（2）适当调整风盘位置及内、外二次风叶片设计角度;

（3）改造卫燃带，面积适当偏小。

四、结束语

综上所述，W型火焰锅炉在燃烧低挥发份的煤种时具有稳定性好，效率高的特点。经过多年的生产运行实践，我国在充分发挥W型火焰锅炉的特点，在运行、管理等方面积累了一些经验。对于在运行中存在的飞灰可燃物指标不稳定、锅炉易结渣、NOx的含量偏高等问题，则还需要在生产过程中进一步摸索，以实现机组的安全、稳定、经济运行。W型火焰锅炉在我国的应用具有广阔的前景，需要不断地加以提高和完善。

参考文献：

[1]范从振 《锅炉原理》 水利电力出版社 1992

[2]金维强 《大型锅炉运行》 中国电力出版社 1998

（作者单位：大唐华银电力股份有限公司耒阳分公司）