W型火焰锅炉卫燃带结焦的关系.doc

W型火焰锅炉卫燃带结焦的关系
摘　要：介绍了W型火焰锅炉敷设燃烧带的目的及范围，以几台锅炉为例对煤质改变及其它因素造成结渣进行了分析，并提出了自己的观点。
　　关键词：W型火焰锅炉；燃烧带；结渣 

　　Abstract：This paper explains the purpose of applying refractory in a Wflame furnace and the extent of the zone. The author, taking several boilers as examples, analyzes the slagging caused by coal quality variation and other factors and expresses his own viewpoints. 
　　Keywords：Wflame furnace;  refractory zone;  slagging 

 
　　我国无烟煤储量占全部煤炭现有储量的16.2%，仅次于烟煤。无烟煤挥发分含量低，着火、稳燃和燃尽比较困难。80年代我国引进了燃烧低挥发分燃料的W型火焰锅炉。为了解决着火、稳燃和燃尽问题，该锅炉在下炉膛需要敷设一定的燃烧带。而燃烧带敷设面积多少与煤质有直接关系，敷设面积多了，燃烧带上将结渣，所以燃烧带与煤质及结渣之间关系比较复杂。要处理好两者关系，必须通过实践不断总结经验，逐渐完善。 

1W型火焰锅炉敷设燃烧带的目的
1.1燃烧带定义
　　在锅炉炉膛中心部分四周水冷壁管上事先按照所需要的尺寸焊上抓钉,在抓钉之间涂上耐火材料，在水冷壁管上形成一段方块状的涂层称为燃烧带。
1.2敷设燃烧带的目的
　　W型火焰锅炉敷设燃烧带是燃烧低挥发分煤的必要手段，也是为了强化低挥发分煤的着火和燃尽所需高火焰温度的需要。这种炉型在结构上设计了拱顶布置燃烧器向下喷射煤粉气流及部分二次风，火焰大部分射向炉膛中心转折向上，下射火焰的小部分向炉壁转折向上，穿过拱顶附近的煤粉气流根部汇入下炉膛出口向上流动。此时煤粉气流得到高温火焰的加热而迅速着火燃烧。下炉膛敷设一定面积的燃烧带保证了炉内高温和煤粉气流的迅速着火。同时这样一种特殊的火焰形状和较大的下炉膛使煤粉颗粒在炉内特别是在高温区流动路径充分利用炉内高温烟气的回流卷吸，使煤粉气流在炉内停留时间加长，从而保证了低挥发分煤的稳燃及良好的燃尽条件。总之它对于提高火焰根部温度、低负荷状态下的稳定着火以及强化燃烧都是非常重要的措施。
1.3燃烧带敷设范围的确定
　　燃烧带敷设的面积取决于燃料的反应指数T15及其含灰量。
　　a. 反应指数T15表示为相当于能达到15 ℃/min的绝热升温速率所需的温度。反应指数越高，反应则越差，或者说燃料的着火性能越差，它是燃料着火性能的量度。一般情况T15=260~450 ℃，T15与燃料的氢、灰分及过剩空气有关。
　　b. 燃料的可燃基挥发分Vdaf它与反应指数的关系曲线见图1，根据图1得出T15，然后根据T15与燃料含灰量的关系查出燃烧带敷设范围，具体敷设面积还需根据炉膛结构尺寸算出。 

　　根根美国FW公司推荐，当T15＞340 ℃，含灰量超过20%，可以按30%的过剩空气进行设计。如T15＜340 ℃且灰的熔化温度超过1370 ℃，含灰量适中，则可使用25%的过剩空气。当T15＞450℃，在最大负荷时也应考虑使用油来助燃。 

2W型火焰锅炉敷设燃烧带与结渣的关系 
　　现以华能系统8台W型火焰锅炉为例阐述二者的关系，华能系统W型火焰锅炉简况见表1。
2.1上安电厂
#1、#2炉为我国首次引进的W型火焰锅炉，1990年8月机组投产后，由于计算设计出现问题，2台炉先后发生过热器超温现象，1991年10月外商被迫接受改造。其中一项改造就是去掉260 m2燃烧带的面积，以弥补炉膛水冷壁有效辅射受热面不足。第一次由于改造时间限制及恐伤管子（外商借鉴西班牙电厂的经验），只是去掉了抓钉之间的耐火涂料，保留了抓钉。实践证明这种方法去掉燃烧带不可行。运行1 a后抓钉又出现积灰结渣，依然影响炉膛吸热性能。1993年再次打掉燃烧带上抓钉，才彻底解决了超温问题。2台炉结渣的原因除了燃烧带面积敷设过多外（两侧墙中央区与上炉膛同宽范围内全部敷设），其它原因有下炉膛容积热负荷过高，燃烧器出口射流扩展角偏大，煤粉过粗等。
　　1995年夏和1998年初2台炉燃烧器的原PAX型双调风器（40只）由于烧损严重，全部更换为新XCL型调风器，改后试验证明锅炉燃烧及结渣情况大为好转，效果明显。
2.2岳阳电厂
　　该厂与上安电厂相似之处都是烧混煤，而设计煤种的可燃基挥发分是岳阳、上安、珞璜3家电厂中最低的，由于入炉煤质变化较大，加之该厂缺乏混煤设施，所以投产初期，锅炉燃烧情况并不好，下炉膛前后墙燃烧带上结渣倾向较强。除了与混煤结渣性能有关外，还存在设计与结构因素影响。岳阳电厂煤质特性见表2。 

　　a. 下炉膛容积偏小,容积热负荷过大(226.6 kW/m3)，是上安电厂的1.56倍,是珞璜电厂的1.19倍。这样煤粉在炉内停留时间相对缩短,对低挥发分煤的燃尽不利。
　　b. 燃烧带面积虽不大，但占下炉膛总有效辐射受热面份额比上安、珞璜电厂大（岳阳44%，上安40%，珞璜38%），FW公司推荐值为35%~40%。
　　c. 燃烧器沿炉宽布置相对集中，一次风喷口排列总长度较长。因此火炬相对密集，容易导致局部高温区壁面结渣。
　　d. 关于燃烧带脱落的影响问题。1994~1995年，2台炉飞灰可燃物升高，分析原因是敷设的燃烧带大面积脱落，同年#2炉大修时全面恢复燃烧带后，飞灰可燃物回落。而#1炉飞灰可燃物在这期间也以大致相同的幅度回落。显然入炉煤质的变化掩盖了燃烧带的作用。由于#2炉恢复燃烧带后曾发生2次排渣口被大渣卡住被迫停炉事故，所以#1炉燃烧带迄今未予以修复。
　　e. 煤粉细度过粗，达不到设计要求亦是造成锅炉燃烧不好和炉膛结渣的重要原因。
2.3珞璜电厂
　　该厂锅炉燃烧系统和炉膛轮廓尺寸设计的配合比较协调，将W型火焰锅炉的特点发挥得比较充分。由于煤粉细度达到设计要求，热面温度高，一次风速较低，煤粉浓度适中，加上煤种单一稳定，因此尽管入炉煤属于较难着火的类型，而燃烧稳定性和燃尽性能都比较好。另外，因燃烧稳定，燃烧带敷设不多（锅炉两侧墙中央区与上炉膛同宽范围均未敷设燃烧带），下炉膛容积热负荷较低，火焰充满程度好，所以尽管入炉煤的结渣性能属于中等，而炉膛结渣并不强，从未出现因结渣影响运行的事故。因为入炉煤含硫量较高，锅炉水冷壁管出现过高温腐蚀和空气预热器低温腐蚀，后来采取措施予以解决。
2.4邯峰电厂
　　该厂2台锅炉是我国目前同类型炉容量最大的。投产后锅炉空气预热器入口烟温度高达460℃（设计为406 ℃），经调整效果不佳，2001年去掉两侧墙燃烧带面积100m2，空气预热器入口烟温降至405.9 ℃，但又出现燃烧带结渣问题；2003年又去掉两侧墙燃烧带面积100m2。2次减少燃烧带面积均采取了打掉抓钉的方法。结果锅炉尾部各段烟温和结渣问题都得到很好地解决，使得2台炉运行的安全性和经济性均较好。 

3几点看法
　　a. 我国W型火焰锅炉自20世纪80年代中期上安引进首台开始,目前已有数十台引进和国产的锅炉投产发电,容量也从300 MW扩大到660 MW。在这种炉型发展过程中也取得了不少教训，逐渐吸收、掌握和运用国外的先进技术，并不断总结出一套从设计到制造的整套技术。最近西安热工院出台的《大容量煤粉锅炉炉膛轮廓选型导则》里包含了该炉型的内容。填补了国内该炉型的空白，为今后开辟这类产品创造了有力条件。
　　b. 目前我国W型火焰锅炉燃用的煤种多数是混煤（无烟煤与贫煤），混煤比例也不相同，因此在确定炉膛燃烧带面积时只能按设计煤种和炉膛结构尺寸来进行计算，这样机组投产后，由于我国国情决定往往设计煤种和配煤比例会发生较大变化或掌握不好，而炉膛燃烧带面积是不变的，从而使锅炉燃烧产生问题，因此诸如超温、结渣等问题时有发生。出现上述问题并不奇怪，外商设计更无法掌握中国的煤质变化，难于解决二者关系。只能根据实际情况来确定解决方法。
　　c. 通过几台炉的对比分析看出，炉膛燃烧带结渣除了煤质因素影响外，还与炉膛结构尺寸是否合理，燃烧器选取是否合适，煤粉细度能否达到设计要求，炉膛吹灰装置是否完善，运行调整是否及时等有关。因此要解决结渣问题，必须逐一剖析，针对存在的问题，采取相应措施，才能彻底解决。