引進(jìn)型W型火焰鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)及運(yùn)行分析

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【摘?要】針對(duì)W型火焰鍋爐的主要技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合大唐耒陽電廠兩臺(tái)300MW機(jī)組W型火焰鍋爐的運(yùn)行情況，分析原因提出建議。

【關(guān)鍵詞】W型火焰鍋爐;技術(shù)特點(diǎn);運(yùn)行分析

引言

W型火焰是國外開發(fā)出來用于燃燒低揮發(fā)份煤種的一種燃燒技術(shù)，在國外已得到了廣泛應(yīng)用。從20世紀(jì)80年代開始，我國陸續(xù)引進(jìn)了數(shù)臺(tái)W型火焰鍋爐。

由于我廠兩臺(tái)300WM的機(jī)組燃燒的大多是本地劣質(zhì)無煙煤質(zhì)，這種煤含碳量高62.29%，揮發(fā)份含量低6.19%等特點(diǎn)而采用了這種W型火焰鍋爐，本文結(jié)合我多年的工作實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)，對(duì)W型火焰鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行探討，對(duì) W型火焰鍋爐的運(yùn)行狀況進(jìn)行比較總結(jié)。

一、W型火焰鍋爐概述

在現(xiàn)代高參數(shù)、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(zhì)煤，特別是低揮發(fā)份的無煙煤時(shí)，存在著火不好、燃燒不穩(wěn)定、運(yùn)行易結(jié)渣、低負(fù)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(fā)出多種燃燒技術(shù)，其中W型火焰技術(shù)是實(shí)踐證明比較成功的燃燒技術(shù)。運(yùn)用這種技術(shù)生產(chǎn)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(jié)構(gòu)上，W型火焰鍋爐和一般四角切圓燃燒方式鍋爐的Ⅱ型結(jié)構(gòu)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(gòu)成拱體，煤粉氣流和二次風(fēng)噴嘴裝設(shè)在拱體上，下噴的煤粉氣流接受爐膛輻射對(duì)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(jí)風(fēng)風(fēng)噴口，主要補(bǔ)充給入煤粉燃燼所需的其余空氣量，同時(shí)將下沖的火焰氣流沖折轉(zhuǎn)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(jìn)一步完成煤粉的燃燒，并使燃燒產(chǎn)物通過與受熱面之間的換熱后降到設(shè)定的爐膛出口溫度。

二、燃燒機(jī)理及特點(diǎn)

W型火焰鍋爐主要燃燒低揮發(fā)份煤種，因此鍋爐的爐膛結(jié)構(gòu)、燃燒器布置、送風(fēng)方式、粉風(fēng)配比等因素都按照符合低揮發(fā)份煤的燃燒特點(diǎn)來設(shè)計(jì)。

（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(zhuǎn)，爐膛出口煙氣溫度場與速度場較均勻，因此爐膛不容易結(jié)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(fēng)口數(shù)米處才開始轉(zhuǎn)彎向上流動(dòng)，不容易產(chǎn)生煤粉分離現(xiàn)象，并且火焰行程較長，爐內(nèi)充滿度好，延長了煤粉在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間，符合無煙煤燃燒速度較慢的特點(diǎn)，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(wěn)定性與整個(gè)爐膛負(fù)荷有關(guān)，當(dāng)負(fù)荷低時(shí)，難以保證四角風(fēng)粉均勻，所以容易燃燒不穩(wěn)定。W型火焰鍋爐各燃燒器之間關(guān)聯(lián)度相對(duì)較小，而且調(diào)節(jié)手段較多，如果改變煤粉濃度、風(fēng)溫、衛(wèi)燃帶的數(shù)量與位置以及燃燒器自身的調(diào)節(jié)器。因此，W型火焰鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，一般鍋爐不投油穩(wěn)燃負(fù)荷可以達(dá)到40%--50%，而切圓燃燒方式不投油穩(wěn)燃負(fù)荷為50%--70%。

（4）采用分級(jí)燃燒方式，二次風(fēng)從下爐膛前墻逐級(jí)加入，形成分級(jí)配風(fēng)，補(bǔ)充燃燒所需要的空氣，同時(shí)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(dǎo)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(shè)衛(wèi)燃帶，增大了結(jié)渣的可能性。

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

（7）鍋爐結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，爐拱的設(shè)計(jì)安裝困難，燃燒器風(fēng)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(jià)高，調(diào)試復(fù)雜。

三、目前我廠W型火焰鍋爐的運(yùn)行狀況

我廠二期工程二臺(tái)鍋爐B﹠WB-1025/17.2-M，是由北京巴·威有限公司生產(chǎn)的，為單汽包、單爐膛平衡通風(fēng)、中間一次再熱、固態(tài)排渣、“w”火焰燃燒方式、露天戴帽布置、亞臨界壓力、自然循環(huán)燃煤鍋爐;采用雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，并配置B&W燃用低揮發(fā)分燃料的濃縮型EI-XCL雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器。鍋爐設(shè)計(jì)煤種為耒陽無煙煤。鍋爐的最大熱效率為91.0%。總體上表現(xiàn)出穩(wěn)燃能力強(qiáng)，燃燒效率高的優(yōu)勢，在燃燒低揮發(fā)份煤種時(shí)，其穩(wěn)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(jìn)一步研究解決。

3.1運(yùn)行可靠性指標(biāo)

統(tǒng)計(jì)資料表明，各廠投運(yùn)的W型火焰鍋爐都能在鍋爐最大連續(xù)出力下正常運(yùn)行，并能承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)。機(jī)組等效可用率在85%以上，更有些電廠的機(jī)組達(dá)到了99.66%;強(qiáng)迫停運(yùn)率都在1.5%以下，而有些機(jī)組達(dá)到了0.91%。由于燃燒系統(tǒng)引起的機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)或降低出力運(yùn)行事件一般都很少很少。

3.2燃燒穩(wěn)定性指標(biāo)

從查看各廠進(jìn)行的不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷試驗(yàn)來看，基本在40%--50%之間，極少數(shù)電廠機(jī)組甚至達(dá)到了28.73%的水平，可見W型火焰鍋爐比切圓燃燒方式在穩(wěn)定燃燒方面具有非常明顯的優(yōu)勢。

3.3飛灰可燃物指標(biāo)

影響飛灰可燃物指標(biāo)的因素包括爐膛選型、風(fēng)粉配比、制粉系統(tǒng)形成、煤種穩(wěn)定性、煤粉細(xì)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(yùn)行情況看，飛灰含碳量在3—15%，高負(fù)荷時(shí)飛灰含碳量高，數(shù)據(jù)分析表明主要原因有以下幾個(gè)方面：

（1）煤種變化引起，目前由于煤價(jià)偏高，煤質(zhì)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(jù)實(shí)測數(shù)我廠的R90為0.5%--18%。

（3）燃燒器形式和風(fēng)粉配比存在一定問題。

（4）制粉系統(tǒng)形式不同。運(yùn)行表明采用中間儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)的比直吹式的要好一些。這是因?yàn)橹虚g儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)吹入爐膛燃燒的風(fēng)粉混合物溫度高達(dá)300℃，極有利于煤粉的著火燃燒，而起適應(yīng)煤種和負(fù)荷變化能力強(qiáng)。而直吹式乏氣送粉系統(tǒng)吹入爐膛燃燒的風(fēng)粉混合物溫度只有100℃，且煤粉細(xì)度受制粉系統(tǒng)出力影響較大。我廠是采用的直吹式制粉系統(tǒng)，所以飛灰含碳高偏高。

保證煤種穩(wěn)定，控制煤粉細(xì)度，調(diào)整風(fēng)粉配比是改善飛灰可燃物指標(biāo)，提高鍋爐經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵所在。

3.4關(guān)于鍋爐的結(jié)渣問題

對(duì)于W型火焰鍋爐而言，設(shè)計(jì)上既有不利于結(jié)渣的因素，如火焰流向與W型火焰鍋爐平行，不旋轉(zhuǎn)，也有利于結(jié)渣的因素，如敷設(shè)衛(wèi)燃帶。從引進(jìn)機(jī)組運(yùn)行狀況來看，結(jié)渣性都屬于中等水平。從實(shí)際運(yùn)行情況看，我廠鍋爐水冷壁衛(wèi)燃帶上也存在結(jié)渣情況。針對(duì)結(jié)渣，關(guān)鍵是運(yùn)行調(diào)整，因考慮采取下列措施：

（1）在保證爐膛穩(wěn)定燃燒的前提下，適當(dāng)提高一次風(fēng)速;

（2）適當(dāng)調(diào)整風(fēng)盤位置及內(nèi)、外二次風(fēng)葉片設(shè)計(jì)角度;

（3）改造衛(wèi)燃帶，面積適當(dāng)偏小。

四、結(jié)束語

綜上所述，W型火焰鍋爐在燃燒低揮發(fā)份的煤種時(shí)具有穩(wěn)定性好，效率高的特點(diǎn)。經(jīng)過多年的生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)踐，我國在充分發(fā)揮W型火焰鍋爐的特點(diǎn)，在運(yùn)行、管理等方面積累了一些經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于在運(yùn)行中存在的飛灰可燃物指標(biāo)不穩(wěn)定、鍋爐易結(jié)渣、NOx的含量偏高等問題，則還需要在生產(chǎn)過程中進(jìn)一步摸索，以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。W型火焰鍋爐在我國的應(yīng)用具有廣闊的前景，需要不斷地加以提高和完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]范從振?《鍋爐原理》?水利電力出版社?1992

[2]金維強(qiáng)?《大型鍋爐運(yùn)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）