齐锋
（阳城国际发电有限责任公司，山西晋城 048102）
两种“W”火焰锅炉燃烧器的对比研究
齐锋
（阳城国际发电有限责任公司，山西晋城 048102）
随着科技的发展，“W”火焰锅炉燃烧器也随之改进。本文就美国FW技术W火焰锅炉燃烧器与法国阿尔斯通STEIN技术W火焰锅燃烧器炉进行基本的结构对比，分析两种W火焰锅炉燃烧器的优缺点，以及两种W火焰锅炉燃烧器在我国应用出现的问题。希望可以为我国W火焰锅炉燃烧器的改进提供一些借鉴。
W火焰锅炉 燃烧器 对比分析 基本结构
1 两种W火焰锅炉燃烧器的基本结构对比
在我国已经投入使用的W火焰锅炉燃烧器约有40余台，在使用一段时间之后，都会出现或多或少的问题。其中以美国FW技术为代表的W火焰锅炉燃烧器和以法国阿尔斯通STEIN为代表的W火焰锅炉燃烧器有着明显的优势，下面就这两种W火焰锅炉燃烧器的基本结构进行对比。
1.1火焰锅炉燃烧器的配置分析
美国FW技术火焰锅炉燃烧器配有350MW发电机组，每台锅炉上都安置有24只双旋风分离浓淡燃烧器，前后交错竖直在炉拱上，组成部件有煤粉输入管、格栅分离器、双旋风筒、淡煤粉气流管、消旋叶片等。法国阿尔斯通STEIN技术W火焰锅炉燃烧器配有360MW发电机组，且配备了直流缝隙式燃烧器，拱上一、二次风交替布置。两种W火焰锅炉燃烧器的配置是完全不同的，法国阿尔斯通STEIN技术W火焰锅炉燃烧器的发电机组更有优势。
1.2火焰锅炉燃烧器的燃烧过程分析
美国FW技术火焰锅炉燃烧器是双旋风分离式燃烧器结合双进双出正压直吹制粉系统。当煤粉进入燃烧器后，煤粉通过煤粉输入管，经过格栅分离器后会被均匀地分成两部分，进入两个旋风筒由于惯性被分成浓淡的两部分。浓的部分经过一次风喷口进入到炉墙侧喷入炉内， 淡的部分经过乏气喷口靠近炉膛中心喷入炉内。“拱上二次风分为乏气喷口周界风、煤粉喷嘴周界风与油枪二次风。在实际的运行中，前后墙进入炉膛的风80%以上的是分三级垂直的二次风， 进风量下大上小，呈阶梯分。从而形成制粉系统为直吹式乏气送粉系统［1］。”法国阿尔斯通STEIN 技术W火焰锅炉燃烧器，拱上风为一、二次风交替布置，煤粉送入一般从拱部一般以倾斜向前后墙的形式送入。同时，在前后墙上布置两层三次风喷口，一般为热空气，垂直于前后墙送入，可以加强一次风混合与提供助燃空气。拱上二次风率为84.5%，制粉乏气布置在两层三次风喷口之间，靠近下层三次风喷口，垂直于前后墙送入。形成中贮式热风送粉系统。两种W火焰锅炉燃烧器燃烧系统图1所示。
图1 两种火焰锅炉燃烧器的燃烧过程对比图
1.3两种W火焰锅炉燃烧器NOx生成状况对比分析
全炉膛容积热负荷美国FW技术W火焰燃烧器为134.5kWm-3，法国阿尔斯通ST EIN技术W火焰锅炉燃烧器为108kWm-3。下炉膛容积热负荷美国FW为284kWm-3，法国阿尔斯通STEIN为 190kWm-3下炉膛断面热负荷美国FW为2.90MWm-2法国阿尔斯通STEIN为3.02MWm-2。从这些数据上来看，法国阿尔斯通ST EIN炉明显要低于美国FW炉的结构参数，因此也说明了法国阿尔斯通炉NOx排放量要低于美国FW炉。
2 两种W火焰锅炉燃烧器的优缺点
2.1美国FW技术W火焰锅炉燃烧器的优缺点
优点：由于煤粉进炉时被惯性分离为浓淡部分，可以使煤粉能够得到充分的燃烧。缺点：因为每台锅炉上都安置有24只双旋风分离浓淡燃烧器，燃烧器布置过于紧密，吸入的高温烟气只能加热一次风的向火侧，加热面积有限，同时由于乏气送的淡的部分煤粉导致一次风温较低，由于初期燃烧强度有限，煤粉只能在一次风与高温烟气的交界面上着火燃烧。在炉膛喉口部，未燃尽的煤粉继续燃烧，此处也具有很高的火焰温度，对控制NOx 的生成相当不利。
2.2法国阿尔斯通STEIN技术W火焰锅炉燃烧器的优缺点
优点：配风方面做得比较好，在前后墙上布置两层三次风喷口，一般为热空气，垂直于前后墙送入，可以加强一次风混合与提供助燃空气，因此可以降低NOx的生成量。缺点：没有降低燃烧初期氧浓度设计，由于一、二次风间隔布置，在煤粉气流扩散前难以卷吸高温烟气，所以燃烧初期的着火与燃烧强度不大，燃烧与NOx 生成主要发生在第二燃烧区。
3 两种W火焰锅炉在我国应用出现的问题
3.1燃尽性能差
这一现象非常普遍，美国FW技术W火焰锅炉燃烧器在运行时，飞灰可燃物含量曾高达 36.81%，大渣可燃物含量达35.89%，目前的运行状态下飞灰也在 14%以上。由此可见对于煤粉的燃尽性能差。
造成燃尽差主要的原因可以归结为以下几点：
（1）燃烧系统、制粉系统和炉膛匹配不好。由于制粉系统把煤粉分为浓淡两部分，煤粉要比锅炉的要求的额定负荷粗，且炉膛偏小，燃烧的阻力大，磨煤机工作效果不理想，配风补给不足。（2）各煤粉管道风煤比偏差较大。FW技术炉煤粉分为浓淡部分，但偏差很大，由于燃烧系统的阻力大，磨煤机不能提供均匀的煤粉。（3“）燃烧后期混合差。由于沿炉宽方向前后墙各组燃烧器燃烧相互独立，烟气沿炉宽方向混合性能很差。若各煤粉管风粉不均，由此造成燃烧偏差在后期燃烧中将不会得到弥补，炉内会有相当部分是在缺氧情况下燃烧［2］。”
3.2稳定性差
W 火焰锅炉在运行中，普遍存在着高负荷运行氧量较高。当锅炉高负荷运行时，一次风的配给速度太高，火焰与二次风混合太早，导致火焰不能快速的融合，火焰由于，没有风的补给，会导致火焰不稳定，会出现熄灭的状态。
3.3炉壁结渣
锅炉燃烧不充分，炉膛中的卫燃带在前墙、后墙、侧墙和翼墙都有大量的分布，当水冷壁附近的气体由于无烟煤和贫煤燃烧困难而产生不完全燃烧时，受热面附近的烟气就会处于还原气氛中，将导4氮氧化物（NOx）排放量高
致灰熔点的下降和灰沉积过程加快，更容易被卫燃带捕捉，加速了受热面的结渣。
W火焰锅炉为了满足低挥发分煤种的着火、稳燃及燃尽，采用了一些强化着火和燃尽的措施，如在炉膛内敷设了大面积的卫燃带，炉膛火焰中心温度往往为1500℃～1700℃。这与抑制NOx生成所采取的诸如降低炉内燃烧温度、缩短燃烧气体在高温区停留时间等措施相矛盾，从而导致比常规燃烧方式更多的NOx排放量。另外，W火焰锅炉普遍存在着着火延迟的情况，剧烈燃烧发生在和二次风大量混合的区域，因而形成高温氧化性气氛，极容易导致氮氧化物的生成。
除了以上几方面共性问题之外，部分锅炉还存在煤种适应性不强、燃烧系统阻力大、燃烧器磨损、过热器超温、减温水量大等附带问题。
5 结语
通过对美国FW技术W火焰锅炉燃烧器和法国阿尔斯通STEIN技术W火焰锅炉燃烧器的比较，我们发现这两种W火焰锅炉燃烧器在配置、燃烧系统上存在着很大的差异，从运行效果来看，法国阿尔斯通STEIN技术W火焰锅炉燃烧器的NOx生产量较小。从两种W火焰锅炉燃烧器的优缺点上来说，他们都可以促进煤粉的燃烧，但也都存在燃烧不充分，产生NOx的缺点。在我国这两种W火焰锅炉燃烧器得到了广泛的应用，但也存在着普遍的问题：燃尽性能差、稳定性差、炉壁结渣、氮氧化物（NOx）排放量高等。但随着科技的发展这些问题慢慢的会得到解决。本文通过分析以上的问题，希望为W火焰锅炉燃烧器的发展提供借鉴。
［1］柳宏刚，白少林.现役各类W火焰锅炉NOx排放对比分析研究［J］.热力发电，2007（36）：1-4.
［2］任枫.FW型W火焰锅炉高效低NOx燃烧技术研究［M］.哈尔滨工业大学，2010.
