2种超临界W火焰锅炉技术特点比较

　　热力发电2种超临界W火焰锅炉技术特点比较朱哮水，戴维葆（国电科学技术研究院，江苏南京210031）我国W火焰锅炉以B公司和D公司的产品为主，对B公司600MW等级和D公司660MW等级W火焰锅炉的技术特点进行了比较，其中B公司在燃烧器及锅炉分级配风设计方面与其300MW等级锅炉基本接近，未采取更为有效的技术手段，在NO排放方面有较大的技术改进空间；D公司在该等级锅炉的分级配风设计中，取消了300MW等级W火焰锅炉的E挡板、增加了拱上燃尽风，极大地改善了W火焰锅炉的NO排放问题。

　　W火焰锅炉；燃烧器；风箱；分级配风；NOz排放W火焰燃烧技术是我国目前燃用低挥发分煤应用为广泛的技术之一。表1为我国目前已投运的大型W火焰电站锅炉数据，这些锅炉中大部分为300MW等级，但近年来投产运行的多为600MW等级锅炉，其中，以D公司和B公司的产品为主，而且对一些新投产的锅炉进行了局部技术改进。

　　D公司超临界660 MW等级W火焰锅炉技术特点D公司超临界660MW等级W火焰锅炉为垂直管圈水冷壁变压运行直流锅炉、一次再热、挡板调节再热汽温、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、n型锅炉。锅炉共配有6台双进双出磨煤机，每台磨煤机带4只双旋风煤粉燃烧器，24只煤粉燃烧器顺列布置在下炉膛的前后墙炉拱上，前、后墙水冷壁上部还布置有26个燃尽风调风电厂容量/MW制造商煤种上安加拿大BW混煤D公司混煤安顺D公司无烟煤韶关D公司无烟煤株洲D公司混煤永成D公司无烟煤阳泉D公司无烟煤二厂B公司无烟煤鸭溪D公司无烟煤B公司无烟煤永福D公司无烟煤黔北D公司无烟煤B公司无烟煤聊城无烟煤岳阳混煤菏泽无烟煤阳城美国FW无烟煤鄂州美国FW混煤邯峰美国FW混煤珞璜无烟煤鸭河口混煤金竹山D公司无烟煤1X600C超临界）B公司无烟煤荥阳2X600C超临界）B公司无烟煤华电镇雄电厂2X600C超临界）无烟煤珙县电厂2X600C超临界）D公司无烟煤南宁2X660C超临界）D公司无烟煤1.1燃烧器燃烧器为双旋风煤粉浓缩型燃烧器，其采用旋风筒进行煤粉浓缩，并提供多种调节手段，以适应无烟煤着火和稳燃的要求。双旋风煤粉燃烧器由煤粉进口管、煤粉均分器、双旋风筒壳体、煤粉喷口、乏气管、乏气调节蝶阀等组成。

　　1.2分级配风原则燃烧器采用分级配风原则，燃烧器大风箱划分若干个独立的配风单元，对每个燃烧器的二次风实行单独控制。每个配风单元由上部风箱和下部风箱2部分组成。

　　D公司双旋风煤粉浓缩型燃烧器D公司分级配风及大风箱结构上部风箱负责拱上配风。拱上二次风分为3部分，分别由A、B、C3个挡板控制。其中，挡板A控制燃烧器乏气喷口和燃烧器煤火检的冷却风；挡板B控制燃烧器煤粉喷口的周界风，用于调节煤粉气流着火点及冷却喷口；挡板C控制油枪运行时点火稳燃油枪燃烧所需的风量并在煤粉燃烧器运行时为燃烧器送入适当的二次风量。

　　下部风箱负责拱下配风。拱下二次风分为2层，取消了300MW等级W火焰锅炉的E挡板，分别由D、F挡板控制。其中，挡板D风量较小，与拱部离开适当距离布置，避免二次风与煤粉气流过早混和；挡板F风量较大。

　　另外，该炉型还采用了燃尽风的分级配风方式，以更有效地控制氮氧化物的生成。

　　B公司超临界600 MW等级W火焰锅炉技术特点B公司超临界600MW等级W火焰锅炉为垂直炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、露天布置的n型锅炉，配有带循环泵的内置式启动系统。锅炉配置300MW等级浓缩型EI-XCL双调风旋流燃烧器，制粉系统采用双进双出钢球磨煤机冷一次风机正压直吹系统，每台炉按6台磨煤机配置。尾部设置分烟道，采用烟气调节挡板调节再热器出口汽温。锅炉燃煤为无烟煤。

　　2.1燃烧器浓缩型EI-XCL燃烧器上配有双层强化着火的轴向调风机构，从风箱来的二次风分2股分别进入内层和外层调风器。内层二次风产生的旋转气流可卷吸高温烟气引燃煤粉，外层二次风用来补充煤粉进一步燃烧所需的空气，使之完全燃烧。内、外层二次风的旋转方向一致，旋流强度由调节轴向叶片的设置角度控制，从而调节煤粉气流的下冲能力，充分而有效地利用下炉膛的空间，使煤粉进行有效的燃烧。旋转气流能将炉膛内的高温烟气卷吸到煤粉着火区，点燃煤粉并使之稳定燃烧。采用这种分级送风的方式，不仅有利于煤粉的着火和稳燃，增强燃烧器对煤质变化的适应能力，同时也有利于控制火焰中N0X的生成。

　　在燃烧器调风器入口设有二次风调风套筒，调节调风套筒的开度可以控制进入单个燃烧器的二次风量。内二次风由调风器内套筒和煤粉管道构成的内二次风通道进入燃烧器。内二次风在喷口处沿煤粉射流的边界形成一个局部的回流，卷吸高温烟气形成稳定的着火区域，保证了煤粉及时着火。外二次风由调风器外套筒和调风器内套筒构成的外二次风通道进入燃烧器。外二次风主要起到助燃的作用。燃烧器布置及结构分别见、。

　　B公司燃烧器结构2.2风箱及分级配风原则锅炉采用开式大风箱，在锅炉的前、后拱上、下部各有1个3.79mX32.89mX6.57m，2.43mX26.4mX2.97m（高X宽X深）的开式大风箱，二次风进入上部风箱，分级风进入下部风箱。采用开式大风箱可使风量的调节满足佳燃烧的要求，每个燃烧器的供风量与进入燃烧器的煤粉量相适应。二次风和分级风风量分别由大风箱两侧风道上的二次风挡板和分级风挡板来控制，挡板前设测风装置，以地测定进入燃烧器和分级风的风量。大风箱入口处的二次风挡板和分级风挡板用于控制进入燃烧器二次风和分级风的风量。

　　锅炉下炉膛切角与冷灰斗相交处还设置有翼墙风箱，从分级风道引入的二次风通过翼墙风道进入翼墙风箱，并以风墙的形式进入炉膛，从而防止炉膛高温区域的结焦和高温腐蚀，满足吹扫冷灰斗角部积灰的需要。翼墙风箱的风量由安装在风道上的手动风门控制。翼墙风约占总空气量的1.6. 2种超临界锅炉主要设计及性能D公司超临界660MW等级与B公司超临界600MW等级及亚临界300MW等级W火焰锅炉主要设计及性能试验数据比较见表2.表2锅炉主要设计及性能试验数据比较项目B公司D公司B公司300MW典型锅炉D公司300MW典型锅炉锅炉大连续蒸发量（B-MCR）/（th-1）收到基低位发热量（设计煤种）/（kkg-1）千燥无灰基挥发份（设计煤种）/全炉膛容积热负荷/（kWm3）上炉膛截面热负荷/（MWm-2）下炉膛截面热负荷/（MWm-2）未燃尽碳损失（设计值）/锅炉保证热效率（按低位发热量）/炉膛出口过量空气系数NOz排放保证值（标准状态）/（mgm-3）未燃尽碳损失（试验值）/锅炉热效率（试验修正值）/ NOz排放（试验值）标准状态）/（mgm-3）从表2可以看出：（1）2个锅炉厂在该等级锅炉的设计煤种、截面热负荷、锅炉热效率方面比较接近，并采用了相同的NO排放保证值；（2）在全炉膛容积热负荷方面，D公司由于在300MW等级锅炉基础上改进了二次风分级方式，采用了燃尽风，为了保证煤粉的燃尽而增加了炉膛的高度；（3）D公司的锅炉热效率较B公司的锅炉热效率略低，但NO排放达到了保证值；（4）D公司的该等级锅炉未燃尽碳损失较高，其原因是多挡板控制、分级送风、调节灵活的设计意图未完全实现。

　　4结论B公司在燃烧器及锅炉分级配风设计方面与其300MW等级锅炉基本接近，未采取更有效的技术手段，在NO：排放方面有较大的技术改进空间。

　　D公司在该等级锅炉的分级配风设计中，取消了300MW等级W火焰锅炉的E挡板、增加了拱上燃尽风，极大地改善了W火焰锅炉的NO排放问题。

　　D公司的该等级锅炉多挡板控制、分级送风、调节灵活的设计意图未完全实现，导致未燃尽碳损失较高。

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