W 型火焰燃烧技术及燃烧调整
(西北电力建设调试施工研究所 西安审 710032)
摘要详细介绍W 型火焰燃烧器的组成和结茸勾·W 型火焰燃烧技术及其调整方法·供有关专业人员
参考．
关键词w 型火焰燃烧调整 乏气挡板消旋叶片
0 概述
对于大型的煤粉炉，煤粉着火的难易程度对机组运行的稳定性和安全性有很大的影响，尤
其是挥发份含量较低的无烟煤和贫煤，着火困难，工程技术和科研人员采取了许多措施和方
法解决这个问题。w 型火焰燃烧技术是专门为燃用无烟煤而发展起来的，它的前身是“U”型
火焰。随着锅炉容量的增大，逐渐发展成为双“U”型火焰，即为w 型火焰技术。目前，我
国引进了国外大型w 型火焰燃烧技术，东方锅炉厂引进美国FW 福斯特·惠勒能源公司的
w 型火焰燃烧技术，制造了330MW 亚临界自然循环汽包炉。山西阳泉电厂、河北上安电厂
都采用了这种炉型，且两台330MW 机组已经在上安电厂投产，获得了成功。机组运行稳定性
及带负荷状况均达到优良。
1 W 型锅炉煤粉气流着火条件
煤粉、空气流着火的首要条件是有足够高的温度。一次风喷入炉膛后，一方面卷吸炉内
高温烟气，通过湍流混合使煤粉、空气流升温，另一方面受到炉内高温火焰的强辐射而加热
升温。根据我国多年来的研究和实测，发现煤粉气流着火所需吸热量的7O％一9O％来源于卷
吸炉内高温炉烟的对流换热，1O％一3O％来源于炉内高温火焰的热辐射。根据热平衡原理，实
现煤粉气流稳定着火的充分必要条件是满足Q，≥Q 。
其中Qz~-Xl·Cl· ( —TlK)+X2·C2· (T 一T2k)
Q，= (1+A) ·X3·C3· (T3一T )
式中Q ——炉内某一点达到着火温度所吸收的热量，kJ／kg；
Q，——高温炉烟所带来的供着火用的热量，kJ／kg；
x。、xz——在某混合点上，一、二次风的质量浓度，kg／kg；
TlK、T2K—— 一、二次风进入炉内的温度，K；
T —— 煤粉气流的着火温度，K；
C。、Cz—— 一、二次风的比热容，kJ／(kg·K)；
X。——在某混合点上，高温炉烟的质量浓度，kg／kg。
w 型火焰燃烧为解决低挥发份(、，T 12—14％)的劣质煤和无烟煤的着火问题，采用燃
烧器一次风、煤粉气流先下行，后180。转弯向上火焰路线，增大了煤粉气流与高温烟气的接
触。即增大了Xs，有效的增加Q ，供给新鲜燃料充分的着火热量Q 。二次风一般布置在垂
直炉墙上，沿火焰向下流动的行程与火焰交叉，分级逐步的送入，这对煤粉的着火和燃尽都
是十分有利的。上安电厂燃用5O％阳泉无烟煤+5O％寿阳贫煤，煤质工业分析数据如下( )：
维普资讯 http://www.cqvip.com
1998年第2期 西北电建 ·17·
应用基水分：
可燃基挥发分：
固定碳 ：
应用基灰份：
低位发热量kJ／kg：
下表是上安电厂四号锅炉不同负荷下炉膛温度的测量结果：
锅炉负荷 220MW 240MW 300MW
炉膛中心温度 1409℃ 1449℃ 1517℃
根据这些数据我们可以看到w 型锅炉可以保证较高的炉膛温度，从而保证煤粉气流及
时、稳定的着火。
2 W 型火焰燃烧器的组成和功能
w 型火焰主要是由燃烧器的结构，二次风的配比所决定的。因此下面主要介绍该燃烧器
的组成和功能。w 型火焰燃烧器如图1所示。
2．1 煤粉燃烧器
w 型燃烧器可以采用缝隙式直流
射流燃烧器，也可以是轴向叶片式旋流
式燃烧器，这里主要介绍轴向叶片式旋
流式燃烧器。双旋风分离式燃烧器由煤
粉进口管、双旋风筒壳体、煤粉喷口、乏
气管、乏气挡板等组成。原煤经磨煤机
后，一次风粉混合物从燃烧器的煤粉入
口管进入栅格式煤粉均分器分成两股，
分别切向进入两个旋风筒，一次风中的
煤粉颗粒在旋风筒的乏气管将中心部分
含粉量较少的三次风(乏气)引出，乏
气管引出的乏气送入炉膛，乏气喷口和
煤粉喷嘴有一定距离，保证乏气气流不
会对煤粉喷嘴出口气流的燃烧产生较大
影响。
煤粉气流因在燃烧器中产生旋流，
所以其煤粉出口气流也是旋流的。为调
节气流的出口旋流度，在每个旋风筒中
装有消旋调节装置一调节杆及直流片，
装在调节杆上的直叶片位于煤粉喷嘴
图1 W 型火焰燃烧器结构简图
1．旋风分离式燃烧器2．调节杆和叶片
3．油燃烧器4．乏气挡板5．乏气管
中，如将调节杆向上提升，直叶片则随之向上，对煤粉气流旋流度的减缓作用将减少；反之，
剐一良 ～ 5～孤 一
一一～～一一 2
维普资讯 http://www.cqvip.com
·18· 西北电建 1998年第2期
如将调节杆向下伸入，对煤粉气流旋流度的减缓作用将增大，调节出口气流的旋流强度，能
调节气流的扩散，从而调节火焰的形状，有效的改变火焰中心的位置，调节过热蒸汽的出口
汽温。
在煤粉入口管中装有一块反射板，其作用是减少煤粉均分器的局部磨损，并提高均分器
的煤粉均分效果。因为煤粉进入燃烧器前的管道弯头处由于离心力的作用使煤粉颗粒抛向外
侧，使弯头外侧的煤粉浓度比内侧高，导致煤粉进入均分器时浓度不均，煤粉浓度不均会造
成煤粉均分器局部严重磨损，也将严重影响其均分效果，使进入燃烧器两个旋风筒的煤粉量
不均而影响燃烧器性能。
乏气管上布置有乏气挡板，乏气挡板可调节引出的乏气量，从而调节煤粉浓度，同时，随
引出的乏气量的改变，煤粉喷嘴出口风量改变，出口风速也就会改变，调节乏气挡板开度还
能调整火焰的行程和形状。
2．2 二次风挡板
燃烧所需要的二次风由六个二次风道及A、B、C、D、E、F六个挡板控制。其中A、B、
C挡板控制拱上部分的二次风量，D、E、F挡板控制拱下部分的二次风量，拱上部分二次风
仅占二次风量3O 一4O 。挡板A (手动)控制燃烧器乏气喷嘴及主火检孔的冷却风；挡板
B(手动)调节燃烧器煤粉喷口的周界风量，用于调节煤粉气流的穿透能力及冷却喷口；挡板
C(远控)控制点火油枪及油火检的风量。大量的二次风约65 一7O 从拱下垂直墙上的风口
进入炉膛，共分为三层，分别由D、E、F控制，风量成阶梯形，供给燃烧不同阶段不同的风
量，F挡板的进风量最大，挡板D、E为手动，挡板F为远控。所有的手动挡板，在试运行期
间，一般确定后不再调整，除非燃料成分或燃烧工况发生了较大的变化。
2．3 点火装置
每个燃烧喷嘴配一只油点火器，点火器紧挨着煤粉喷嘴布置在拱上，油点火器用为满足
煤粉点火及低负荷助燃的要求。
上面着重介绍了W 型火焰燃烧器的组成、结构及其功能。在运行中，根据W 型火焰燃烧
器的结构特性，可以通过这些手段对燃烧进行适当的调整，优化炉膛火焰形状，炉膛火焰充
满度，获得经济、稳定的燃烧效果。
3 炉膛火焰的调整
这里主要指消旋叶片、乏气挡板、炉拱挡板、垂直墙上的二次风的调节。下面对各部件
调节方法进行详细介绍。
3．1 消旋叶片
消旋叶片由调节杆及叶片组成，置于燃料喷口，当调节杆向喷口末端移动时，离开燃烧
器喷口的煤粉气流旋转强度被减弱，气流将趋向于圆柱形，增加了煤粉气流在炉膛内贯穿深
度 当调节杆向上提升时，离开喷燃器喷口的煤粉气流较早扩散，降低了贯穿深度，使煤粉
气流着火提前。消旋叶片位置设定后，一般在整个运行期间不做变动。只有当燃料成分或炉
膛工况发生大的变化时，才进行调整。
3．2 乏气挡板
乏气挡板的调节可控制煤粉气流的速度，减少乏气挡板的开度，则燃烧器喷口的气流浓
度降低，出口速度增加，煤粉着火将推后而远离拱部；增大乏气挡板开度，则燃烧器喷口的
浓度增大，同时使喷入炉膛的风粉速度减少，煤粉初始着火点将前移。试运行时，不宜做太
维普资讯 http://www.cqvip.com
1998年第2期 西北电建 ·19·
大的变动，以免造成炉膛灭火，对不同的煤种，乏气挡板可以做相应的调整。对于挥发分较
高的煤种(劣质烟煤除外)，乏气挡板可以关小，甚至全关。在不浓缩的情况下就可以保证稳
定着火和燃烧。而对于挥发分较低的煤种，可开大乏气挡板，增大抽气量，以提高一次风煤
粉浓度。
3．3 炉拱挡板
拱上燃料喷口的环形二次风挡板调整好后，在较大的负荷范围内，可获得所期望的火焰
形状和稳定的炉膛工况，同时高速度的环形二次风对卷吸炉膛内的高温烟气有利，且能增加
气流在炉膛内的贯穿深度。当增大挡板开度时，将增加气流在炉膛内的贯穿程度。另外，当
炉膛积灰严重时，改变该挡板的位置将可能消除积灰，一旦操作完成后，应立即返回原来位
置，以免对锅炉燃烧工况造成不良影响。
3．4 垂直墙上的二次风
垂直墙上分级二次风的调节将影响燃烧效率和煤粉气流在炉膛内的贯穿深度，任何二次
风挡板的调节必须以较小的变化量进行， 以免造成燃烧不稳。同时，大量的二次风通过垂直
墙上的二次风道进入炉膛，其挡板开度要适当，以保证二次风压。
总之，根据国内外实践和经验，从燃烧的角度看，组织高煤粉浓度的燃烧，煤粉易于燃
烧，同时采用较低的一次风速和风率，采用较高的二次风温，并控制着火区域的二次风量，形
成着火区饿高温烟气回流及高温拱区热辐射和提高煤粉细度等。所有这些都是十分必要的。分
级送风及较长的火焰长度或炉内停留时间，有利于煤粉燃尽。W 型火焰从设计上考虑了这些
因素，适合于无烟煤和贫煤低挥发分、难着火的特点，同时有效的降低NO 的浓度，减少了
对环境的污染。
参考文献
1 徐通模，金定安，温龙编．锅炉燃烧设备．西安交通大学出版社
2 上安电厂二期锅炉设备说明书． 东方锅炉厂
3 锅炉调试措施．西北调试所锅炉室编
(上接第15页)
的有关标准规定，所以时间是符合实际要求的。
3)“沸煮法”试验不需增加任何专用设备，和水泥安定性、胶砂强度试验同步。在一般
现场试验室即可开展。所以可普遍推广应用。
4)“沸煮法”具备了简便、快速、可靠的性能，它能为确保工程质量，避免事故，降低
成本提供有效的手段。
由于“沸煮法”快速测定水泥强度的试验时间较短，所积累的数据有限，也可能还存在
一些需要解决的问题。请批评指正。