660MW超临界W火焰锅炉改造简介

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摘 要：国内某电厂660mw超临界W火焰锅炉在运行中出现了火焰偏斜、火焰着火迟、局部水冷壁超温、升降负荷受热面壁温波动大等问题。通过对该锅炉的改造，锅炉炉内燃烧问题得到了很好的解决。锅炉炉内燃烧稳定、结焦轻微、温度场均匀，NOx的排放也进一步降低，达到了602mg/m3的水平。新设置的中间混合器，更加保证了水冷壁运行的安全性。

关键词：W火焰锅炉；NOx；超临界；燃烧

1 工程简介

国内某电厂2x600MW锅炉为燃用无烟煤的W火焰锅炉。该锅炉为一次中间再热的超临界W火焰直流锅炉。采用了单炉膛布置、平衡通风方式、固态除渣方式、全悬吊结构和π型露天布置的方式。前后拱上布置了24只燃烧器，锅炉配备6台BBD4360双进双出磨煤机。

1.1 设计煤质

该工程设计煤质为无烟煤，具体如下：

1.2 燃烧系统概况

燃烧器喷口的布置型式如下：浓相煤粉气流、内二次风、淡相煤粉气流及外二次风平行布置在炉拱上，高速气流带动低速气流，即二次风带动主气及乏气煤粉气流向下流动，在气流向下流动的同时，二次风不断混入到与之相邻的煤粉气流中，形成其分级燃烧的燃烧方式。

为保证浓淡相煤粉气流在二次风的引射下具有足够的下冲深度，每两只燃烧器相邻布置为一组。主气喷口、内二次风喷口、乏气喷口和外二次风喷口在炉拱方向紧邻布置，夹在每两个一次风喷口之间的2个油二次风喷口，其一用来布置油枪，其二用来布置煤火检。为了避免外侧煤粉气流卷入到两组燃烧器组之间的回流区，保证外侧一次风煤粉气流的下射深度，一组边界二次风喷口布置在了每组燃烧器两侧最靠边浓一次风喷口的外侧。锅炉拱上靠近上炉膛前、后水冷壁处沿炉膛宽度方向通入了3排缝隙式防结渣风。下炉膛前后墙上各开有6组狭缝式三次风喷口，每组有15个喷口，翼墙水冷壁管间未焊鳍片的狭缝处开有防结渣风口。

2 电厂运行状况问题及分析

目前，该电厂锅炉在运行中出现炉内火焰偏斜、水冷壁壁温分布不均匀、稳定性差，水冷壁频发爆管的现象，同时火焰下冲大，造成下炉膛冷灰斗处水冷壁易受到火焰冲刷等问题。目前，经过现场测试，分析主要原因如下：

2.1 炉内火焰偏斜，水冷壁壁温分布不均，稳定性差，水冷壁频繁拉裂爆管

本工程中采用同台磨煤机所对应燃烧器集中布置的方式，锅炉不同磨煤机的投运时，炉内热负荷分布不均匀，进而造成不同区域水冷壁工资温度变化很大甚至超温的现象；尤其是锅炉运行中切换磨煤机的时候，受热面壁温波动很大，容易超温，而且很难控制。此外，由于炉内火焰偏斜，易造成局部水冷壁超温；再加上上下水冷壁的工质没有充分混合、导致了下部水冷壁的热偏差携带到上部水冷壁，引起了热偏差的叠加，加剧了水冷壁的壁温偏差。

2.2 火焰下冲大，冷灰斗斜坡处水冷壁易受到火焰冲刷，存在一定的安全隐患

由于本工程采用了百叶窗浓淡分离器，其受到入口效应弯头的影响，造成了煤粉分离器浓淡分离效率的下降，乏气着火很差，现场测得其着火点距离喷口3米左右；再加上燃烧器组的集中布置方式，导致了煤粉气流下冲动量很大，煤粉气流在没着火的情况下，衰减很慢，很容易冲刷到冷灰斗区域。

3 改造方案简介

针对以上现场运行中出现的问题，在此次改造中，重新优化设计了燃烧系统，更换了原有的浓淡分离器，更改了燃烧器的布置型式及相应的配风比例，以便达到组织合理的燃烧空气动力场的目的；同时，在下炉膛出口处增加汽水混合系统，以减少水冷壁工质侧热偏差，改善上下水冷壁的工作条件，提高水冷壁运行的安全性。主要改造措施如下：

3.1 优化燃烧器布置型式；改造前，燃烧器喷口集中布置，出口动量大，下冲过深；两组喷口间距较大，热负荷沿炉宽方向分布不均。本次改造燃烧器分24组布置，解决了出口动量大的问题，并使炉内热负荷分布更加均匀。

3.2 更换煤粉浓淡分离器；改造前煤粉分离器采用百叶窗式，分离效率较差，本次改造将其改为旋风式，极大地提高了煤粉分离效率。

3.3 更换煤粉管道与燃烧器的对应方式；原煤粉管道与燃烧器的对应方式为：单台磨对应两组位于同侧墙且相邻的喷口，投停磨对炉内流场及热负荷影响过大；改造后，煤粉管道交叉布置，有效保证调峰运行切投磨时炉内热负荷均匀分布，水循环系统安全稳定。

3.4 增设了中间混合系统；在下炉膛出口处增设了中间混合器，降低下炉膛所带来的汽水温度偏差。

3.5 增加了三次风摆动机构及拱上内外二次风的调节机构；并通过全二次风系统阻力核算，对相应的风粉管道及控制机构进行了改造。

4 改造效果

电厂改造完成后，锅炉运行状况如下：

4.1 锅炉安全稳定满负荷运行，炉内热负荷均匀，水冷壁壁温偏差小，且壁温远低于报警值；同时，锅炉在启停磨期间，水冷壁壁温稳定，水冷壁安全性得到很大提高。

4.2 炉内无明显的结焦现象。

4.3 锅炉炉内着火点距离喷口0.8-1米左右，着火点提前，炉内燃烧稳定，低负荷稳燃能力增强；同时炉内火焰下冲深度降低，冷灰斗处水冷壁不受煤粉气流冲刷。

4.4 锅炉的在保证炉效的前提下，NOx的排放量达到602mg/m3（标态，O2=6%）。

5 结论

该技术应用于600MW超临界W火焰锅炉改造中，解决了W火焰锅炉普遍存在的水冷壁运行不稳定、局部拉裂等问题，并在保证锅炉炉效的同时，将NOx的排放降到了602mg/m3（标态，O2=6%），成功解决了无烟煤高效燃烧、低污染排放的问题，对于无烟煤燃烧来说，拥有广阔的应用前景。

参考文献

[1]樊泉贵.锅炉原理[M].北京：中国电力出版社，2008.

[2]王希寰，夏晓东，邹自敏.600MW机组W型火焰锅炉灭火原因分析及预防[J].热力发电，2009，38（1）：39.44.

[3]王春昌.缝隙式燃烧器“W”火焰锅炉的燃烧稳定性[J].中国电力，2009，42（1）：58-61.

[4]张海，吕俊复，徐秀清，等.W型火焰锅炉燃烧问题的分析和解决方法[J].动力工程，2005.25（5）：628-632.

作者简介：王静杰（1984-），男，2009年毕业于哈尔滨工业大学燃烧工程研究所，工程师，从事电站锅炉的设计开发工作。