“W”型火焰锅炉简介

   W 型火焰锅炉的结构与常规燃煤锅炉不同，其燃烧室由下部的燃烧室和上部的燃尽室组成，燃烧室的深度比燃尽室大 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（有的 W 型火焰锅炉拱体上只装煤粉气流和乏气喷嘴），下喷的煤粉气流着火后向下伸展，在燃烧室下部与三次风相遇后折转向上，沿炉室中轴线上升，从而形成 W 型火焰，燃烧产物气流上升进入燃尽室。
   W 型火焰锅炉总体可分为液态排渣炉和固态排渣炉两类。国外实践表明，W 型火焰液态排渣煤粉炉的最大问题是 NOx 排放量高，此外还有水冷壁管高温腐蚀、检修时间长、调峰性能差等问题，所以一般不采用液态排渣炉型；W型火焰固态排渣煤粉炉能稳定燃烧Vdaf=6%～20%的无烟煤和贫煤，甚至能燃用 Vdaf=4%的无烟煤，所以一般国外公司都推荐采用这种炉型，已投入运行的锅炉也都是这种炉型。
   为提高燃烧无烟煤等低反应能力煤种锅炉的运行安全性和经济性，华能国际电力公司于 20 世纪 80 年代后期先后引进了 6 台大容量 W 型火焰锅炉，其中重庆珞璜电厂引进了法国 Stein 公司两台 360 MW W 型火焰锅炉（随后又引进两台）；湖南岳阳电厂引进了英国 Babcock公司两台 360 MWW 型火焰锅炉；河北上安电厂引进了加拿大 B&W 公司两台 350 MW W 型火焰锅炉；湖北鄂州电厂也选用了美国 FW公司 300 MW W 型火焰锅炉。同时国内东方锅炉厂根据美国 FW 公司技术设计出 300 MW 锅炉并开始投入市场，如上安电厂 3、4 号机组、山西阳泉电厂 1、2 号机组。目前国内已有 10 余台 300 MW 级 W 型火焰锅炉在运行，另外最新从英国三井巴布科克能源有限公司(MBEL)引进的山东菏泽电厂二期 2×300 MW 的两台，聊城电厂 2×600 MW 的 W 型火焰锅炉中的一台已投入运行，另一台即将进入调试阶段，其中聊城电厂 600 MW 锅炉是当今世界上容量最新、最大的W 型火焰锅炉。
   各厂已投运的 W 型火焰锅炉都能在锅炉最大连续出力负荷下正常运行，并多负担调峰任务，虽然存在一些问题，但均表现出稳燃能力强、燃烧效率高、对负荷变化适应性强的优势。运行较久的上安、岳阳、珞璜 3 个电厂 6 台机组等效可用率平均都在 85%左右，略逊于燃用烟煤的 350 MW 等级进口机组，但优于全国 300 MW 机组的常年平均值（82%左右）。从强迫停运率看，3 个电厂机组常年平均约 1.3%，与全国 350 MW 等级进口机组常年平均值相差无几，远低于300 MW 机组平均值（EFOR 约 7%左右）。由于机组承担调峰任务，故其运行暴露率（EXR）和出力系数（OF）一般都不高。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不多，偶有发生如炉膛结渣、灭火、捞渣机故障、水冷壁高温腐蚀爆管等事件。从炉膛结渣倾向来看，上安的锅炉较轻微，珞璜的其次，岳阳的则相对严重些。
   各公司的 W 型火焰锅炉所采用的形式是不同的，各有特色，优劣不易定论。东方锅炉厂和美国 FW 公司的 W 型火焰锅炉都采用 FW 型旋风分离式高煤粉浓度燃烧器，拱部只送入少量的一次风，大量的二次风从前后墙逐级水平均匀送入，这对分级供氧来满足无烟煤的燃烧和燃尽是有利的，但是如果配风不当，极易引起炉内气流短路，造成飞灰含碳量增加，甚至出现炉膛出口结渣等问题，在实际运行中已经出现了这种问题，性能达不到预期水平。法国 Stein 公司的W 型火焰锅炉采用直流缝隙式燃烧器（非浓淡型燃烧器），一、二次风交替布置，从拱部以一定角度（倾斜向前后墙）送入，三次风从前后墙送入，分级逐步混入一次风气流，这样具有一定刚度且向外侧喷射的煤粉火焰受到下部三次风及乏气的干扰而在炉膛下部形成较高充满度的 W 型火焰，火焰行程要比 FW 公司的长，珞璜电厂的实际运行也表现出这种锅炉有较强的调峰能力，在引进机组中的综合效果是最好的，但也出现了火焰冲墙、高温腐蚀、拱部结渣的现象；MBEL 的锅炉与 Stein 的锅炉比较类似，但并不完全一样，燃烧器采用的是带旋风子分离器浓淡型直流缝隙式燃烧器，正压直吹式制粉系统，由于设计上还存在一些问题如炉墙振动、炉膛负压大等，性能略逊于 Stein 的锅炉，不过笔者负责调试的菏泽电厂#4 锅炉的燃烧状况据信却是国内W 型火焰锅炉中最佳的，在煤种变化较大的情况下锅炉燃烧长时间保持较好的状态，飞灰、炉渣的可燃物含量很低，一般在1%～2%范围内，达到国内燃烧烟煤锅炉的水平；加拿大B&W 公司的 W 型火焰锅炉采用 PAX 型燃烧器以提高煤粉浓度，二、三次风从前后墙在离燃烧器一定距离处以一定角度（可调）向下送入炉膛，从理论上讲，既满足了分段送风的需要，又不会缩短火焰行程，但上安电厂 1 号炉实际运行情况表明，这种燃烧方式存在一些问题，效果并不令人满意。
   对 W 型火焰锅炉来说，为保证无烟煤、贫煤的着火，一次风率选得较低，一般为 15%～20%。由于依靠一次风本身的风量和风率无法获得足够的穿透深度，所以必须在拱部送入大量的二次风，利用拱部二次风的引射，保证一次风具有良好的穿透深度。国内已运行的大部分 W 型火焰锅炉的风量都是从拱部送入，如岳阳电厂 W 型火焰锅炉的拱部风率77.5%，上安电厂 W 型火焰锅炉的拱部风率为 79%，珞璜电厂 W 型火焰锅炉的拱部风率为 84.5%。