w火焰锅炉燃烧安全性初探

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1、W火焰燃煤锅炉燃烧安全性初探一引言无烟煤是难于燃烧的低挥发分煤种，其着火机理为颗粒表面着火类型，煤粉颗粒表面达到很高的温度才开始着火燃烧（挥发分为8%以下的无烟煤的着火温度高于1000℃）。而且，燃烧反应速度很慢，不易燃尽。因此，无烟煤燃尽的时间和燃烧过程所走的路径相对较长。如果使用普通烟煤炉烧无烟煤，则不可能达到充分燃烧，其结果很容易出现排烟温度和飞灰可燃物过高，而且燃烧安全性得不到保证。FW（福斯特·惠勒）公司生产的W型火焰燃煤锅炉（简称“W火焰锅炉”）脱胎自早期的U型燃烧炉，是欧洲专用于燃烧低挥发分无烟煤的特殊炉型。八十年代引入我国，现在已有W

2、火焰锅炉十多台运行。W火焰锅炉的结构设计特点是，适当敷设卫燃带保持着火区域的高温，采用足够长的燃烧行程和加上合理配风等。这些都是有助于低挥发分的无烟煤稳定着火，充分燃烧的有效措施。实践证明，W火焰锅炉确实是解决无烟煤难于燃烧这一课题的有效途径之一。当前，我厂#1锅炉连续两次出现了锅炉灭火事件，这一方面是由于入炉煤达不到设计煤种的要求，另一方面优化锅炉燃烧的问题也凸现出来。二W火焰锅炉的结构特点华能岳阳电厂2台1160T/H的W火焰锅炉系英国BABCOCK公司为燃用晋东南低挥发分无烟煤专门设计制造的。（一）华能岳阳电厂1160T/H锅炉简介设计采用单汽

3、包、单炉膛、平衡通风、八角燃烧、一次中间再热、露天式布置、亚临界参数的自然循环燃煤锅炉。1、锅炉主要技术规范，如下表：项目单位规范项目单位规范最大连续蒸发量t／h1160参考环境湿度％80过热蒸汽出口压力bar175排烟温度℃115.4过热蒸汽出口温度℃543原煤消耗量t／h129.3再热蒸汽流量t／h992.2炉膛容积热负荷kw／m3145.5再热蒸汽压力（进／出口）bar41.6／39.5炉膛断面热负荷kw／m23433再热蒸汽温度（进／出口）℃338／541锅炉效率（高位热值）％89.04给水温度℃2752、锅炉设计燃用煤种为50％+50％的无

4、烟煤和半无烟煤。煤种的特性见下表：6煤种单位无烟煤半无烟煤50％一50％混煤工工业分析值低位发热量kJ／kg25979士167225435士167225707士1672全湿分％8士35.5士36.75士3固有湿分％2.741.382.06可燃基挥发分％7.04士112.95士210.0士1.5灰分％15.14士419.637士517.39士4.5元素分析值碳（C）％71.3267.1569.23氢（H）％1.862.7212.25氧（O）％2.4883.6123.05氮（N）％0.89581.1021.00硫（S）％0.29320.2780.25可磨

5、系数HGI448162.5灰变形温度℃1400150014503、锅炉结构：汽包中心高程52米，采用“W”火焰燃烧方式，在标高23米炉拱处分为上、下两个部分，下炉膛呈八角形，截面为16224×20240mm2，上炉膛呈长方形，截面为7176×20240mm2，炉膛容积为7568m3。炉膛四周由Φ66.7／52.5mm的上升管组成膜式水冷壁，高温区上升管带有内螺纹，敷设723.4m2的卫燃带。锅炉为负压运行，炉膛两侧火拱处布置了八组直流下射狭缝式喷燃器，每组有四个煤粉喷嘴、二支油枪和一个二次风箱。燃烧方式为直吹前、后下射,在炉膛内形成“W”型火焰。锅炉

6、配备正压直吹式制粉系统，由二台密封风机、二台离心式一次风机、四台双进双出磨煤机、八台刮板式给煤机组成。锅炉风、烟系统配备二台轴流式送风机、二台离心式引风机、二台空气预热器（双流道风罩回转式）。锅炉及辅助系统均由英国巴布科克公司提供。炉膛结构示意图如下图所示。W型火焰炉室由下部拱式着火炉室和顶部辐射炉室组成，着火炉室的深度比辐射炉室大80—120%，前后突出部分的顶部构成拱体，一次风（携带煤粉）喷嘴和二次风喷嘴从拱体垂直向下喷射，喷出的煤粉气流着火后向下伸展，在炉膛下部与三次风相遇后沿圆弧转折向下再顺中心轴线上升而形成为W型火焰。燃烧生成物气流进入辐射

7、炉室。在炉拱区，水冷壁用耐火材料衬砌形成了有利着火的高温区。61160T/HW火焰锅炉炉膛结构示意图（二）W火焰燃烧过程及其影响因素W火焰燃烧过程分为三个过程：（1）起始阶段，一次风与煤粉混合物以低速引进，燃料在低扰动状态下着火和初燃，形成稳定的着火点；（2）燃烧阶段，二次风和三次风在燃烧行程上逐步加入，煤粉与空气强烈混合，燃烧急剧进行；（3）辐射阶段，燃烧生成物进入上炉室，继续以低扰动状态趋于完全燃烧，对受热面进行辐射受热。W火焰锅炉的炉膛容积大小和形状结构、卫燃带的数量和位置、燃烧器一次风量、二次风量和三次风量相对比例、速度和位置等因素的微小差异

8、都会对燃烧产生显著的影响。由于低挥发分煤系颗粒表面着火类型，其燃烧过程对煤粉细度和匀度以及对一次风粉混合物的