1000MW机组锅炉燃烧方式选择研究

1．国内各锅炉制造厂现状及特点

目前，国内1000MW机组的锅炉制造厂有东方锅炉厂（简称DBC）、上海锅炉厂（简称SBWL）、哈尔滨锅炉厂（简称HBC）、北京巴布科克•威尔科克斯有限公司（简称B&W）四家。

这四家锅炉厂所设计、制造的1000MW等级机组的超超临界锅炉在国际上具有先进性。由于各技术支持方的固有技术不同，国内各公司生产的1000MW等级超超临界锅炉具有不同的特点，如此各工程可以根据实际情况，选择合适的锅炉型式。

下面仅就各家锅炉燃烧方式做分析和研究，有关锅炉参数、布置型式的选择等另撰文分析。

2．锅炉燃烧方式

煤粉的燃烧方式，根据燃烧器结构及布置不同，主要有四角(六角,八角)切向燃烧方式，墙式燃烧方式和 W 型火焰燃烧方式（也称拱式燃烧）三种，墙式燃烧可分为前墙燃烧和对冲燃烧方式两种。

锅炉的燃烧方式需与锅炉布置型式相适应，对1000MW级超超临界机组锅炉，塔式布置可采用四角单切圆或墙式对冲，∏型布置可采用单炉膛双切圆或墙式对冲。国内尚无W 型火焰燃烧方式的1000MW级超超临界机组锅炉。SBWL、HBC的锅炉采用切圆燃烧，DBC、B&W的锅炉采用墙式对冲燃烧。

2.1 塔式单切圆燃烧方式的特点

切向燃烧的特点是靠各角来的风粉混合物协同动作,在炉内形成一个强旋流火球燃烧。煤粉的着火和切向燃烧方式要求炉膛截面接近正方形,这时会和尾部竖井中的烟气速度的选择发生矛盾。

对四角燃烧方式，采用塔式布置，则前述问题有所改善，尽管炉膛截面接近正方形，但各级过热器、再热器受热面横向布置，烟气上升到炉顶才拐向下行烟道，经过多级受热面，而且出口面又较小，烟气流量分布不均现象已基本消失。

2.2 ∏型布置双切圆燃烧方式的特点

在无双面水冷壁的单炉膛双切向燃烧锅炉中，如果正确选择切圆的旋向，将两个相对独立燃烧系统的对流热偏差与整体单一火焰辐射系统的辐射热偏差进行合理的搭配和补偿，则炉膛出口区域总的烟气热偏差将有可能大大降低。这也是国外Π型布置切向燃烧锅炉超大型化后采用单炉膛双切圆燃烧系统的原因。

2.3 对冲燃烧方式

将一定数量的旋流燃烧器布置在两面相对的炉墙上,形成对冲火焰的燃烧方式。旋流式燃烧器主要靠自身形成的回流卷吸燃烧室内高温烟气来加热点燃煤粉,因此形成基本独立的火炬。对冲布置的火炬在燃烧室中心相遇对冲,然后转弯向上。

与燃烧器前墙布置相比，前后墙对冲布置时，炉内火焰充满情况较好，火焰在炉膛中部对冲,有利于增强扰动。

3燃烧方式对煤种的适应性

煤粉锅炉燃烧方式主要决定于煤质特性，可归结为煤的着火稳定性、燃尽特性和煤灰结渣特性等,也与各制造公司传统及积累的经验有关。煤种与燃烧方式、制粉系统的匹配归纳如下：

•极易着火煤种(着火稳定性指数Rw≥5.59或Vdaf≥37%的褐煤)宜采用切向燃烧或对冲燃烧,采用直吹式制粉系统。

•当入炉煤Mar≥30% 时，从干燥和防爆需要考虑，宜采用抽炉烟干燥的风扇磨煤机直吹式制粉系统，但对于MarlOMJ/的褐煤也可采用中速磨煤机,并采用较高的热风温度(≥380℃)。

•易着火煤种及中等着火煤种,Rw≥4.67或Vdaf≥20%的烟煤,宜采用切向燃烧或对冲燃烧方式，采用直吹式制粉系统。

•难着火煤种中，4.24≤Rw

•难着火煤种中，4.0≤Rw

•极难着火煤种中，Rw

对于难着火的贫煤、无烟煤等煤种，W火焰燃烧方式较为合适。如使用切圆燃烧方式和前后墙对冲燃烧方式，需通过煤粉浓淡分离装置，保证燃烧器着火部得到强辐射对流换热条件，并设计合理的一次风参数（风温，风速，风煤比）来实现贫煤、无烟煤的稳定着火。采取提高燃烧温度和延长燃烧时间、均匀稳定可控的给粉配风技术、选取制粉系统能达到的煤粉经济细度来达到完全燃烧的目的。

4 结论

我国各锅炉制造厂分别引进、消化了世界主要1000MW等级超超临界参数锅炉制造商的技术，并形成具有自身特色的技术流派，基本满足我国幅员广大、不同地域的工程要求。各工程应根据实际情况，综合电网需求、煤质特点、地质条件、主厂房布置等因素，选择技术合理、投资经济的锅炉型式。

塔式锅炉采用切圆燃烧方式，∏型锅炉采用双切圆或对冲燃烧方式。燃烧方式主要由煤种决定。优化燃烧不仅要优化燃烧器性能，还需合理设计炉膛尺寸、各种放热强度值、燃烧器的布置等要素。

参考文献：

[1] 《我国发展超超临界发电机组的技术选型研究――国家863“超超临界燃煤发电技术”课题/子课题1超超临界发电机组技术选型研究技术报告》，课题编制小组编，国家电力公司、中国华能集团 公司，2003年 8月

[2]《东方1000MW超超临机组锅炉设备技术介绍》，东方锅炉（集团）股份有限公司编制，2005年12月11日

[3] 《1000MW超超临界锅炉技术介绍》，上海电站集团/上海锅炉厂有限公司编制，2005年12月11日

[4] 《哈锅百万等级超超临界锅炉技术介绍》，哈尔滨锅炉厂有限责任公司、三菱重工编制，2005年12月

[5] 《B&W公司超临界锅炉技术》，北京巴布科克•威尔科克斯有限公司编制，2005年12月6日

[6] 《烟气净化技术－脱硫•脱硝》，东方锅炉（集团）股份有限公司•环保工程公司编制，2005年4月

[7] 《哈尔滨锅炉厂有限责任公司1000MW超超列界机组锅炉介绍资料》，哈尔滨锅炉厂有限责任公司编制，2005年10月