华能珞璜电厂W型火焰锅炉的特点分析

　　在燃烧无烟煤上，国内外方式不同，西方国家主要使用W型火焰锅炉。我国过去主要采用切向燃烧方式。80年代末以来也引进了W火焰锅炉燃烧技术。其中华能国际电力公司分别从加拿大、英国和法国引进多台不同型式的W型火焰锅炉，分别投产于华能上安电厂、华能岳阳电厂、华能珞璜电厂。其中华能珞璜电厂四台锅炉为法国STEIN公司生产的强制循环亚临界W型火焰燃煤炉。其31、32炉分别于1991年、1992年投产，33、34炉于1998年投产。具体锅炉运行参数见表1，和国内同期投产的另外八台W火焰锅炉相比较，珞璜电厂锅炉运行情况是好的。在锅炉结构上：炉膛比其他电厂高、燃烧器采用直流缝隙式，单台燃烧功率小、侧墙风量少；在性能上：燃烬特性、结渣特性、调峰特性和温度特性等指标上都表现优良，有着躜明的特点。

　　华能珞璜电厂锅炉设计燃用松燥无烟煤，挥发份为9 31.锅炉投运以来，燃烧稳定。按设计要求，低稳燃负荷430±25th-1（发电机功率150MW），实际试验中锅炉基本可以达到420th-1.试验期间锅炉燃烧稳定，没有出现异常现象。在实际用于电网调峰运行时，锅炉低可以达到170MW不投油燃烧。虽然距调峰要求还有一定距离，但是总体上燃烧还是稳定的。

　　W火焰锅炉由于采用双U型燃烧型式，火焰在炉膛中先是下冲，当一次风煤粉气流速度减为零后又折返向上，后被吸出炉膛，有两个流程，延长了火焰在炉膛中的停留时间。由于有两个流程，所以炉型相对四角切圆就可以设计的低一些，大多数W火焰锅炉炉膛趋向于矮胖型，燃烧器采用旋流式。这一变化带来的主要问题有：火焰中心相对位置变化幅度大。当锅炉负荷、一次风量、总风量变化时，火焰中心变化幅度加大，使得炉膛出口烟温很难控制，也导致了锅炉主汽温度和再热汽温难于控制；燃烧器水平布置在同一平面上。炉膛竟度增加很多，这样当一部分燃烧器没有投入运行时，炉内的温度分布不均匀性加大；W火焰燃烧方式虽然一次风气流在炉内的流程加长，但是由于炉膛高度的减小。在火焰中心变化时燃烧容易发生短路，造成结渣和燃烬不良的现象，使得飞灰含碳量大大增加，降低锅炉效率。

　　从表2中可见，在已投运的W火焰锅炉：岳阳、珞璜和上安1、2炉中，珞璜电厂锅炉的燃烬性能好，燃烧工况稳定，炉膛出口过剩空气系数较佳，飞灰含碳量月平均在2~4之间。在机组额定功率下实测Cfh为3 8，未燃烬热损失办<2.而岳阳和上安1、2炉燃烬性能相对欠佳，Cfh波动很大。

　　表1华能珞璜电厂主要运行参数参数设计值实测值电负荷（MW）主汽流量（th-1）主汽压力（bar）主汽温度（c）再热器进口压力（bar）再热器出口压力（bar）给水温度（c）燃料消耗量（th-1）过热器喷水量（th-1）再热器喷水量（th-1）低过进口烟温（c）省煤器进口烟温（c）空预器进口烟温（c）排烟温度（c）锅炉效率表2各电厂的飞灰可燃物比较（1999年）电厂岳阳1炉岳阳2炉上安1炉上安2炉珞璜1炉珞璜2炉珞璜3炉珞璜4炉珞璜电厂燃烬特性好的主要原因为：①珞璜电厂锅炉燃烧器采用直流狭缝式燃烧器，喷口为长方形，有较大的周界比。制粉系统采用中间仓储式，可以提高燃烧煤粉浓度，有利于燃烧；②STEIN公司设计的W火焰锅炉燃烧方式，前后墙没有二次风，珞璜电厂设计的锅炉虽然加入了侧墙二次风，但是风量还是很少，侧墙风量不到总风量的10.侧二次风对垂直向下一次风流拦截扰动小，这样一次风射流的射程加长，火焰行程长。同时由于锅炉高度比其他几个厂的锅炉高出10m左石，这就使得火焰在炉内停留的时间更长，煤粉能得以充分燃烧。虽然岳阳电厂也是采用直流狭缝式燃烧器，但是其燃烧器布置不如珞璜电厂，主要是一、二次风喷嘴之间的间隙过小，仅有80mm，会导致一、二次风过早混合，影响着火稳定性，也会间接影响其燃烬。

　　珞璜电厂锅炉在设计时虽然为了稳燃在水冷壁区域敷设了5756m2卫燃带，但是由于在侧墙前后拱距燃烧器下部4.2m处布置有上二次风口72个，距下部8 576m处布置有下二次风口36个，引入上、下二次风。和其他W火焰锅炉厂不同，珞璜电厂锅炉的侧二次风量很少，主要是为防结渣用，同时也可以作为分级配风，满足燃烧燃烬的需要。

　　由于热二次风温度只有359C左石，而烟气温度超过1000C，相对来说比重要轻得多。

　　二次风从侧墙进入炉膛之后就沿炉墙迅速下沉形成一个气帘保护住水冷壁。同时珞璜电厂采用直流缝隙式燃烧器，一次风出口流速高，射流出口的扩散角不大，火焰稳定性好，不容易冲刷水冷壁，加上吹灰设备比较好用，所以结渣现象轻微。即使少量结渣，到一定程度时也会自动脱落，没有发生过垮大焦现象。

　　现有的W火焰锅炉中为困扰运行人员和技术人员的就是温度问题。W型火焰锅炉汽温波动性加强，过热器和再热器容易超温。减温水量偏大是一个普遍的问题。这主要是和W型锅炉的设计有关，W火焰锅炉为了稳燃，敷设了大面积的卫燃带。上安电厂1、2炉的卫燃带面积有763m2，占整个炉膛受热面的40 ；岳阳电厂锅炉卫燃带面积有579m2，占炉膛受热面的44；珞璜电厂锅炉卫燃带面积为580m2，占受热面的38.由于卫燃带上又覆盖渣层，使得很大一部分水冷壁吸热量减少过多，而过热器和再热器吸热过多，水冷壁吸热不足，在增加燃料量时，蒸汽流量增加缓慢，同时大量的热量被过热器和再热器吸收，使得汽压变化速度低于汽温变化速度，汽温变化速度增长很快。在低负荷时由于蒸汽流量低在汽温升高时减温水量也增加过快，由于蒸汽流量小，过多的减温水又会造成汽温成下降趋势，形成恶性循环，汽温的波动性很大。特别是在上安电厂和岳阳电厂，在11~14负荷时，汽温飞升，难于控制，不得不过早投入减温水。同时再热器调温采用烟道尾部挡板和炉底热送风调节方式。调节再热器汽温时，难免会影响过热汽温，更加重了汽温的波动。珞璜电厂的锅炉再热器和过热器均采用喷水调温互不干扰且汽温特性平稳，加上炉膛高度明显增大，卫燃带又较少，汽温特性比上安、岳阳电厂的锅炉好。在启停机时，温度变化比其他两个厂的温度要好控制，有利于调峰。但是和四角切圆燃烧相比，温度特性还是稍显不足。特别是机组平常运行时，由于采用AGC运行，机组增减负荷由调度控制，减温水的自动调节难于满足温度的迅速变化，一旦运行人员稍不注意，汽温很容易失去控制。

　　6调峰性能和启动速度快w火焰锅炉由于在增加燃料时，汽温增长速度大大高于压力的升高速度。为了控制汽温就限制了燃料量的增加速度和氧量的供给，所以限制了启动速度和变负荷速度。这种情况在岳阳和上安电厂情况很严重。珞璜电厂调峰能力和其他几个厂相比要好，基本上能按设计给定曲线运行。珞璜电厂锅炉在冷态启动时仅需5h 50mm，从点火到并网只要3h30min，在极热态启动只要70min~80min.主要原因是：首先，炉膛高度达52m，在国内的W型火焰锅炉中是高的。由于炉膛高度增加，也使得燃烧火焰中心的相对偏移量减小，能保证在变负荷时机组参数不作大的波动，使得机组调峰性能较强。锅炉的汽温特性较好也大大提高了投运燃料的速度。其次，汽包设计和强制循环方式适应快速启动。珞璜电厂锅炉汽包设有夹层。强制循环炉水泵把汽水混合物经过上升管打到汽包上部，然后引进汽包内沿汽包内壁与弧型衬套所形成的环形夹层通道进入汽水分离器，使得在启动过程中可以均匀地把热量传递给汽包内壁，克服了自然循环汽包锅炉在启动过程中由于汽水介质放热系数不同引起的汽包壁温高的问题。同时由于炉水循环泵的采用使得锅炉炉水循环稳定，炉水温度的差值小，在整个启动过程中能控制汽包上下壁温差小于20C.另外，单台燃烧器热功率对调峰运行的灵活性影响很大。单台燃烧器热功率大，火焰集中，着火的稳定性强。但是，在投停给粉机时，运行参数变化激烈，不利于提高变化速度。从表3中可见珞璜电厂燃烧器功率仅有92Mh-1在各个厂中是小的，在平常运行中投停燃烧器对锅炉参数影响较小，因而采用小功率燃烧器比较有利于调峰。

　　表3各电厂单台燃烧器功率上安电厂岳阳电厂珞璜电厂燃烧器数量热功率（Mh-1）当然，珞璜电厂的锅炉也存在一些缺点，主要是对高硫煤燃烧的估计不足。电厂锅炉燃烧的是松燥无烟煤，含硫量高达4.2，烟气的露点只有80C左石，在HP烟温度为145C时候，二氧化硫容易结露，造成空预器结灰腐蚀严重，烟气中的飞灰容易粘附在腐蚀处，并堆积堵塞一、二次风的风道，严重影响到锅炉的安全运行。为了减轻腐蚀，只得提高HP烟温度运行，牺牲了锅炉的一部分经济性。另外，燃烧器布置在同一水平面上，加上燃烧器数量较多，导致一次风管布置复杂，特别是到后墙的一次风管道长且弯管多，很容易堵管，给锅炉运行造成影响。

　　总体来说，在w火焰锅炉这一还不太成熟的炉型中，珞璜电厂锅炉的设计是成功的。从锅炉的燃烬率和燃烧的稳定性来看，其燃烧系统的设计能适合于燃烧无烟煤，并且取得了较高的燃烧效率和经济效益。