【干货】600MW无烟煤超临界锅炉选型分析

   为了更好地解决燃用无烟煤锅炉在选型时遇到的煤的着火、稳定燃烧和燃尽等技术问题，结合实际工程应用，对600MW超临界W型火焰锅炉和超临界循环流化床锅炉的炉型及运行性能进行了分析与比较。研究结果表明，W型火焰锅炉燃用无烟煤时燃烧性能好，但炉膛出口NOx浓度较高，同时受热面高温腐蚀问题也不容忽视；CFB锅炉燃用无烟煤时燃烧稳定、炉膛出口NOx浓度小，但燃尽性能有待提高。建议600MW无烟煤超临界锅炉应优先选择超临界CFB锅炉，并通过合理技术途径提高其燃尽性能。

引言：

无烟煤属低挥发份、难以着火和燃尽的煤种，我国西南地区的无烟煤还具有高硫份的特点。我国火电厂燃用的无烟煤约占全国发电用煤的3%～4%，加上低挥发份贫煤可达10%左右。长期以来，如何使电站锅炉安全、经济地燃烧无烟煤等难燃煤种，一直是电力工业需要解决的技术难题。在实际工程应用时，合理选择锅炉炉型成为一个重要的工程技术问题，需要对燃用无烟煤时锅炉的着火、稳定燃烧、燃尽以及NOx排放特性等技术问题进行综合分析研究。

目前，能够较好地燃烧无烟煤等难燃煤种(干燥无灰基挥发份≤15%)的锅炉炉型主要有W型火焰锅炉和循环流化床锅炉。W型火焰锅炉针对低挥发分煤种，由于炉膛下部为带有卫燃带的拱式结构而增加了火焰的行程，有利于燃料的着火和燃尽，近几年也成功地从亚临界参数发展为超临界参数。CFB锅炉具有燃料适应性广的特点，在燃用无烟煤等难燃煤种时，由于其密相区高浓度床层具有较大的蓄热能力，进入密相区的煤颗粒能够稳定着火和燃烧，因此，近年来国内也有一些300MW的亚临界CFB锅炉燃用无烟煤等难燃煤种，取得了良好的运行效果，燃用贫煤的600MW超临界CFB锅炉也在四川白马示范电站投入运行。

本文结合实际工程应用情况，对600MW超临界W型火焰锅炉和超临界CFB锅炉的炉型及运行性能进行分析与比较，以期为燃用无烟煤等难燃煤种的锅炉选型提供技术依据。

1、煤质特性与炉型的比较

对于无烟煤等难燃煤种采用W型火焰锅炉可以解决其着火和燃烧稳定性问题，其最低不投油稳燃负荷可达到锅炉最大连续蒸发量的45%，典型的W型火焰锅炉及燃烧方式如图1所示。

图1W型火焰锅炉及燃烧方式

自2009年以来，国产600MW超临界W型火焰锅炉共有16台投入运行，其实际运行情况表明，在解决了初期出现的水冷壁拉裂等技术问题后，国内大型锅炉制造厂已掌握了基于垂直管圈低质量流速技术的超临界W型火焰锅炉设计制造技术，技术上趋于成熟。表1是已运行的几台600MW级超临界W型火焰锅炉的主要运行性能参数。从表1可知，W型火焰锅炉燃烧无烟煤的锅炉热效率一般为91.4%左右，但W型火焰锅炉实际运行过程中存在NOx排放值高(约1000mg/m3)的问题，近2年虽有在炉拱上部的水冷壁上设置上层燃尽风，使NOx排放值降低至714mg/m3左右，但在一定程度上又影响了其飞灰的燃尽效果，有待研究解决。