【干貨】600MW無煙煤超臨界鍋爐選型分析

   為了更好地解決燃用無煙煤鍋爐在選型時遇到的煤的著火、穩(wěn)定燃燒和燃盡等技術(shù)問題，結(jié)合實際工程應(yīng)用，對600MW超臨界W型火焰鍋爐和超臨界循環(huán)流化床鍋爐的爐型及運行性能進行了分析與比較。研究結(jié)果表明，W型火焰鍋爐燃用無煙煤時燃燒性能好，但爐膛出口NOx濃度較高，同時受熱面高溫腐蝕問題也不容忽視；CFB鍋爐燃用無煙煤時燃燒穩(wěn)定、爐膛出口NOx濃度小，但燃盡性能有待提高。建議600MW無煙煤超臨界鍋爐應(yīng)優(yōu)先選擇超臨界CFB鍋爐，并通過合理技術(shù)途徑提高其燃盡性能。

引言：

無煙煤屬低揮發(fā)份、難以著火和燃盡的煤種，我國西南地區(qū)的無煙煤還具有高硫份的特點。我國火電廠燃用的無煙煤約占全國發(fā)電用煤的3%～4%，加上低揮發(fā)份貧煤可達10%左右。長期以來，如何使電站鍋爐安全、經(jīng)濟地燃燒無煙煤等難燃煤種，一直是電力工業(yè)需要解決的技術(shù)難題。在實際工程應(yīng)用時，合理選擇鍋爐爐型成為一個重要的工程技術(shù)問題，需要對燃用無煙煤時鍋爐的著火、穩(wěn)定燃燒、燃盡以及NOx排放特性等技術(shù)問題進行綜合分析研究。

目前，能夠較好地燃燒無煙煤等難燃煤種(干燥無灰基揮發(fā)份≤15%)的鍋爐爐型主要有W型火焰鍋爐和循環(huán)流化床鍋爐。W型火焰鍋爐針對低揮發(fā)分煤種，由于爐膛下部為帶有衛(wèi)燃帶的拱式結(jié)構(gòu)而增加了火焰的行程，有利于燃料的著火和燃盡，近幾年也成功地從亞臨界參數(shù)發(fā)展為超臨界參數(shù)。CFB鍋爐具有燃料適應(yīng)性廣的特點，在燃用無煙煤等難燃煤種時，由于其密相區(qū)高濃度床層具有較大的蓄熱能力，進入密相區(qū)的煤顆粒能夠穩(wěn)定著火和燃燒，因此，近年來國內(nèi)也有一些300MW的亞臨界CFB鍋爐燃用無煙煤等難燃煤種，取得了良好的運行效果，燃用貧煤的600MW超臨界CFB鍋爐也在四川白馬示范電站投入運行。

本文結(jié)合實際工程應(yīng)用情況，對600MW超臨界W型火焰鍋爐和超臨界CFB鍋爐的爐型及運行性能進行分析與比較，以期為燃用無煙煤等難燃煤種的鍋爐選型提供技術(shù)依據(jù)。

1、煤質(zhì)特性與爐型的比較

對于無煙煤等難燃煤種采用W型火焰鍋爐可以解決其著火和燃燒穩(wěn)定性問題，其最低不投油穩(wěn)燃負荷可達到鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量的45%，典型的W型火焰鍋爐及燃燒方式如圖1所示。

圖1W型火焰鍋爐及燃燒方式

自2009年以來，國產(chǎn)600MW超臨界W型火焰鍋爐共有16臺投入運行，其實際運行情況表明，在解決了初期出現(xiàn)的水冷壁拉裂等技術(shù)問題后，國內(nèi)大型鍋爐制造廠已掌握了基于垂直管圈低質(zhì)量流速技術(shù)的超臨界W型火焰鍋爐設(shè)計制造技術(shù)，技術(shù)上趨于成熟。表1是已運行的幾臺600MW級超臨界W型火焰鍋爐的主要運行性能參數(shù)。從表1可知，W型火焰鍋爐燃燒無煙煤的鍋爐熱效率一般為91.4%左右，但W型火焰鍋爐實際運行過程中存在NOx排放值高(約1000mg/m3)的問題，近2年雖有在爐拱上部的水冷壁上設(shè)置上層燃盡風，使NOx排放值降低至714mg/m3左右，但在一定程度上又影響了其飛灰的燃盡效果，有待研究解決。