W型火焰锅炉燃烧技术

低挥发分(贫煤、无烟煤)、高灰分、低发热量煤为难燃煤，难燃煤占我国动力用煤的2/5以上。W型火焰锅炉下炉膛空间大、温度高、火焰行程长且先下行而后上返有利于着火，是燃用难燃煤种的较好炉型。W型火焰锅炉是由美国FW公司首创，后经法国Stein公司和日本FW等不断完善发展起来的新型锅炉。它综合了强化无烟煤燃烧的各种措施，非常适合燃烧无烟煤，是燃烧劣质煤尤其是低挥发份劣质煤的典型锅炉燃烧技术。

W型火焰锅炉结构

与常规锅炉不同，W火焰炉的炉体沿炉高方向可分为上下两部分，下炉膛的深度比上炉膛大80%～120%。由于炉深的不同，在上下炉膛的结合部形成炉拱。一次煤粉气流和部分二次风的喷嘴布置于拱上，这部分煤粉和气流从上往下喷入炉膛。而剩余的二次风则由拱下前后墙的二次风喷口通入炉膛。一次煤粉气流着火后向下伸展，在下炉膛下部与二次风相遇后折转向上，在炉膛中心区域上升，从而形成W形火焰，燃烧产物气流上升进入上炉膛。

FW技术

FW技术的W火焰锅炉采用双旋风分离式燃烧器结合双进双出正压直吹制粉系统。煤粉气流进入燃烧器后分为两股，一股浓相经一次风喷口靠近炉墙侧喷入炉内，另一股稀相经乏气喷口靠近炉膛中心喷入炉内。燃烧器配有消旋装置和乏气调节挡板。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。实际运行中，80%以上的二次风分三级垂直于前后墙进入炉膛,进风量下大上小，呈阶梯分布。

FW技术的W火焰锅炉

B&W技术

B&W公司W火焰锅炉最主要的技术特点是其在拱上布置的燃烧器为叶片式旋流燃烧器。中贮式热风送粉,三次风对称布置在炉膛下部前后墙上，垂直于前后墙进入炉膛。同时，为增强煤粉混合与后期燃烧,在三次风喷口下部布置了一层(16个)二次风喷口。

B&W技术的W火焰锅炉

MBEL技术

燃烧器采用带旋风子分离器浓淡型直流缝隙式燃烧器，布置在前后炉拱上，每组燃烧器内一、二次风喷口间隔布置，在炉内一、二次风以直流方式垂直下射进入炉膛。为降低煤粉气流的着火热，一次风粉在进入燃烧器前先经过一个旋风分离器进行煤粉浓缩，分离出的乏气通过布置在一、二次风喷口旁的乏气喷口射入炉膛。为增强炉内烟气的混合及提供部分助燃空气，在炉膛下方前后墙上布置了一排三次风喷口。拱上二次风率为77.5%。

MBEL技术的W火焰锅炉

STEIN技术

STEIN技术的W型火焰锅炉采用直流缝隙式燃烧器(非浓淡型)，拱上一、二次风交替布置，煤粉从拱部以一定角度(倾斜向前后墙)送入。为加强一次风混合与提供助燃空气，在前后墙上布置有两层三次风(热空气)喷口，垂直于前后墙送入。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。拱上二次风率为84.5%。

Stein技术的W火焰锅炉

W型火焰锅炉存在的问题

燃烧不稳

燃烧不稳现象主要体现为高负荷运行时灭火、稍有扰动炉内负压剧烈波动、无法在常规氧量下运行。淡煤粉气流靠近炉膛中心布置,将浓煤粉气流与炉膛中心区域的高温烟气隔开，不利于浓煤粉气流中煤粉颗粒的初期着火和燃烧。

飞灰可燃物含量高

拱下二次风通过水冷壁管后拉或侧拉形成的夹缝，沿水平方向进入炉膛，与浓煤粉气流过早混合，将其下行路线截断，下炉膛火焰充满度不好;锅炉燃烧不稳，高负荷时只能在低氧状况下燃烧，煤粉燃烧环境不好;淡煤粉气流动量小、下冲深度小、靠近炉膛中心布置、易造成火焰短路而直接流向拱。这些因素不利于煤粉燃尽。

NOx排放量高

W火焰锅炉下炉膛温度高，热力型NOx生成量大;大部分二次风在拱下集中水平供入炉膛，煤粉在富氧环境下燃烧，不利于抑制燃料型NOx的生成,因而NOx生成量大。如下表所示，不同炉型的W火焰锅炉NOx排放水平存在较大差异，其中美国FW技术W火焰锅炉的NOx排放量最高，英国MBEL与美国B&W次之,法国STEIN最低。

部分现役W火焰锅炉NOx排放量

结渣严重

W火焰锅炉下炉膛侧墙水冷壁结渣最严重，因为下炉膛温度较高，烟气膨胀速度快，炉膛中心的高温烟气向侧墙偏转烟气中大量煤粉颗粒撞击侧墙水冷壁引起结渣.翼墙也有一定程度的结渣。

燃烧问题的探讨

造成W型火焰锅炉燃烧问题的因素是多样的，主要有炉膛温度过高;一次风煤粉气流的浓淡分离;一、二、三次风设计速度太低、燃烧系统的匹配不完善以及燃煤特性变化等。不难看出，这些因素都与燃烧器紧密相关。

因此，如果W型火焰锅炉采用具备很强着火稳燃能力的燃烧器，在燃烧半无烟煤及贫煤时就无须在炉膛水冷壁上敷设卫燃带，而在燃烧无烟煤时仅需敷设少量卫燃带，从而降低炉膛温度水平，降低NOx的排放值，改善或彻底消除结渣;此外，在进入这种燃烧器前，无须对一次风进行浓淡分离，允许将一、二、三次风的速度提高到常规值，从而改善一二次风的匹配，提高一、二、三次风间的交混强度，改善燃烧效率。