張殿軍

(哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150046)

0 引言

2004年底，中國已探明的褐煤儲(chǔ)量達(dá)到1 000億t以上(約占全國煤炭儲(chǔ)量的16.24%，其中內(nèi)蒙古的褐煤儲(chǔ)量最大(占全國褐煤儲(chǔ)量的77%)且礦點(diǎn)少，儲(chǔ)量集中(除少數(shù)水分35%～40%、灰分較低的褐煤外，其余大多數(shù)為水分25%～35%、灰分較高的褐煤)，容易開采、成本較低。因此開發(fā)燃用褐煤的大容量電站鍋爐、在內(nèi)蒙地區(qū)加快建設(shè)大型褐煤坑口電站，既能充分利用當(dāng)?shù)睾置嘿Y源，又可解決煙煤產(chǎn)量不足、褐煤長途運(yùn)輸帶來的安全問題，有利于降低發(fā)電成本、促進(jìn)內(nèi)蒙地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。此外，大型超高壓遠(yuǎn)距離輸變電系統(tǒng)技術(shù)的飛速發(fā)展為內(nèi)蒙電力資源輸往京、津、唐和華北、東北等地區(qū)提供了便利條件。

1 國內(nèi)外大容量褐煤鍋爐發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外大容量褐煤鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀

美國在20世紀(jì)60-70年代大量生產(chǎn)的500～ 800 MW褐煤鍋爐大部分為亞臨界控制循環(huán)和自然循環(huán)鍋爐，也有少量的超臨界直流鍋爐采用復(fù)合循環(huán)或UP型多次上升水冷壁、定壓運(yùn)行，燃用的德克薩斯褐煤或北達(dá)科他州褐煤均為高水分、低灰分褐煤，采用中速磨制粉系統(tǒng)，這些鍋爐因生產(chǎn)年代久遠(yuǎn)，鍋爐設(shè)計(jì)和蒸汽參數(shù)均已落后。澳大利亞有一些容量為600 MW等級(jí)的褐煤鍋爐，多數(shù)為亞臨界自然循環(huán)，蒸汽溫度為540℃/540℃，為日本公司生產(chǎn)。

目前，世界上已有百萬等級(jí)褐煤鍋爐的主要國家是德國，其最大的超超臨界褐煤鍋爐為950 MW鍋爐，采用塔式布置、單切圓燃燒、正方形爐膛，蒸汽溫度為580℃/600℃，高溫過熱器材質(zhì)選用問題使內(nèi)壁蒸汽氧化而被迫降溫運(yùn)行。德國的900 MW和800 MW等級(jí)褐煤鍋爐均為超臨界鍋爐，蒸汽溫度水平略低。德國切向燃燒的大容量褐煤爐燃燒器不能擺動(dòng)，而塔式爐型又無法采用擋板調(diào)溫，因此均采用煙氣/一次汽/二次汽的三流式傳熱部件布置于尾部豎井中以調(diào)節(jié)再熱汽溫，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜且制造要求很高。

1.2 國內(nèi)大容量褐煤鍋爐技術(shù)的發(fā)展情況

從20世紀(jì)70年代起，中國陸續(xù)引進(jìn)了瑞士蘇爾壽公司的300 MW褐煤鍋爐、德國斯坦繆勒公司的600 MW褐煤鍋爐和前蘇聯(lián)的500 MW褐煤鍋爐等。這些引進(jìn)鍋爐均按照國外褐煤特性設(shè)計(jì)制造，在中國投入運(yùn)行后暴露出爐膛結(jié)渣嚴(yán)重、受熱面超溫爆管等問題，個(gè)別機(jī)組甚至達(dá)不到額定出力，其原因主要在于國外的褐煤屬于年輕褐煤，與中國的老年褐煤煤質(zhì)有本質(zhì)區(qū)別，國外鍋爐廠家缺乏對(duì)中國褐煤煤質(zhì)的了解，致使其提供的產(chǎn)品出現(xiàn)了嚴(yán)重的質(zhì)量問題。20世紀(jì)80年代，隨著亞臨界參數(shù)大容量鍋爐的技術(shù)引進(jìn)，哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司(簡稱哈鍋)針對(duì)國內(nèi)褐煤的煤質(zhì)特點(diǎn)開始研發(fā)大容量褐煤鍋爐，先后研制開發(fā)了一批300 MW、600 MW亞臨界褐煤鍋爐爐型，積累了豐富的褐煤鍋爐的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。進(jìn)入21世紀(jì)，哈鍋又先后開發(fā)研制了一批技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、能夠滿足不同要求的350 MW、600 MW等級(jí)超臨界褐煤鍋爐爐型，目前正在研發(fā)代表世界先進(jìn)水平的600 MW、1 000 MW超超臨界褐煤鍋爐。

2 發(fā)展大型褐煤鍋爐需要解決的關(guān)鍵性技術(shù)難題

褐煤是一種性能變化范圍很大的劣質(zhì)燃料，一般形成年代都比較短，具有“三高兩低”的顯著特性(即高揮發(fā)分、高水分、高灰分、低發(fā)熱量、低灰熔點(diǎn)等)，因而以褐煤為燃料的機(jī)組對(duì)電站鍋爐設(shè)計(jì)和安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提出了許多要求。

2.1 褐煤煤質(zhì)特性和防結(jié)渣技術(shù)研究

煤是由多種有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)混合組成的復(fù)雜固體碳?xì)淙剂?，其中褐煤是最低品位的煤，依?jù)美國ASTM對(duì)煤的分類，褐煤是所有煤種中發(fā)熱量最低、水分含量最高和固定碳含量最低的煤種。表1列舉了哈鍋大容量褐煤鍋爐燃用的典型褐煤煤質(zhì)。

中國褐煤普遍具有灰分熔點(diǎn)低、結(jié)渣性強(qiáng)的特點(diǎn)，容易產(chǎn)生爐膛水冷壁和燃燒器噴口的結(jié)渣，造成水冷壁換熱惡化爆管和燃燒器噴口燒毀等問題，給鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來嚴(yán)重危害。中國早期進(jìn)口的褐煤鍋爐普遍存在爐膛嚴(yán)重結(jié)渣問題，為此必須開展褐煤鍋爐爐膛防結(jié)渣技術(shù)的專項(xiàng)研究，掌握老年褐煤及國外年輕褐煤的不同特點(diǎn)，研究不同種類褐煤的著火性能(包括著火特性、穩(wěn)燃特性和燃盡特性等)、褐煤組分對(duì)穩(wěn)燃和燃盡的影響，研究灰分組成、煤粉細(xì)度對(duì)灰熔融性和鍋爐結(jié)渣的影響，掌握防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣的爐膛熱力參數(shù)的選取規(guī)律，建立一套科學(xué)的燃燒器結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì)的方法。

表1 哈鍋大容量褐煤鍋爐的煤質(zhì)

2.2 褐煤鍋爐爐膛的爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

褐煤鍋爐爐膛爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法是研究爐膛結(jié)構(gòu)對(duì)爐內(nèi)氣固兩相流場、爐內(nèi)熱負(fù)荷分布規(guī)律的影響以及由此引起的對(duì)爐內(nèi)燃燒過程、鍋爐運(yùn)行參數(shù)和爐膛結(jié)渣的潛在影響，確定與褐煤煤質(zhì)特性相適應(yīng)的大容量褐煤鍋爐爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，在鍋爐設(shè)計(jì)過程中選取合理爐膛容積熱負(fù)荷、爐膛截面負(fù)荷、燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷、鍋爐燃燼高度等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，從而有效防止煤粉氣流沖刷水冷壁或爐內(nèi)熱負(fù)荷過高而導(dǎo)致的結(jié)渣性問題，在保證煤粉有足夠的爐內(nèi)停留時(shí)間以降低鍋爐的NOx排放。

2.3 褐煤鍋爐制粉系統(tǒng)選型

與煙煤、無煙煤和貧煤不同，褐煤煤化程度低、水分含量高，制粉系統(tǒng)需要較高的一次風(fēng)溫來滿足煤粉干燥和輸送的要求。褐煤鍋爐傳統(tǒng)的制粉系統(tǒng)為風(fēng)扇磨直吹式制粉系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有一次風(fēng)溫高、一次風(fēng)率低、煤粉水分低、對(duì)原煤有較強(qiáng)干燥能力的特點(diǎn)，但一次風(fēng)壓頭較低、煤粉相對(duì)較粗。隨著機(jī)組容量的增加和中速磨煤機(jī)的廣泛應(yīng)用，對(duì)中低水分(全水分35%以下)褐煤普遍采用中速磨煤機(jī)，全水分在40%左右或40%以上的褐煤只能采用風(fēng)扇磨煤機(jī)。對(duì)水分35%～40%的褐煤則根據(jù)煤質(zhì)的具體情況確定磨煤機(jī)的形式。與風(fēng)扇磨直吹式制粉系統(tǒng)相比，中速磨直吹式制粉系統(tǒng)具有較高壓頭、煤粉細(xì)度相對(duì)較細(xì)等特點(diǎn)，但一次風(fēng)率偏高、風(fēng)溫低、煤粉水分高，對(duì)原煤的干燥能力相對(duì)較差。表2為風(fēng)扇磨制粉系統(tǒng)和中速磨制粉系統(tǒng)的特點(diǎn)對(duì)比。

2.4 與制粉系統(tǒng)匹配的燃燒系統(tǒng)

鍋爐制粉系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)工程需要具備不同的布置形式和設(shè)計(jì)特點(diǎn)，鍋爐的燃燒系統(tǒng)需要與之匹配(如配風(fēng)扇磨煤機(jī)的8角切圓燃燒系統(tǒng)或6角切圓燃燒系統(tǒng)等，配中速磨煤機(jī)的6角切圓燃燒系統(tǒng)或4角切圓燃燒系統(tǒng)及燃燒器前后墻對(duì)沖布置等)，解決好燃燒的穩(wěn)定性、防結(jié)渣性、經(jīng)濟(jì)性等問題，同時(shí)考慮降低NOx的排放量。由于褐煤的高水分特點(diǎn)，考慮到對(duì)煤粉干燥出力和輸送燃煤的實(shí)際需要，褐煤鍋爐燃燒系統(tǒng)一次風(fēng)率較其它煤質(zhì)鍋爐有大幅度提高，直接導(dǎo)致鍋爐燃燒系統(tǒng)二次風(fēng)及燃盡風(fēng)的可用配比降低，對(duì)整體合理組織燃燒系統(tǒng)風(fēng)量配比帶來很大困難。因此需要對(duì)不同制粉系統(tǒng)形式下的燃燒器結(jié)構(gòu)及布置方式、熱功率分配方案、燃燒系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)的選取方法進(jìn)行研究，從而確定高效、低NOx燃燒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

表2 中速磨制粉系統(tǒng)和風(fēng)扇磨制粉系統(tǒng)特點(diǎn)對(duì)比

2.5 褐煤鍋爐煙氣傳熱特性研究

相同等級(jí)的燃煤鍋爐、褐煤鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣量較大，煙氣中水分含量很高，同時(shí)煙氣中粉塵粒徑較大、煙氣流速高，這些特點(diǎn)決定了褐煤鍋爐煙氣具有特殊的傳熱特性。褐煤鍋爐的爐膛火焰溫度較低，因此輻射換熱能力差;褐煤的熱值低、煤耗量大、一次風(fēng)量大、二次風(fēng)量小導(dǎo)致爐膛空氣動(dòng)力場組織困難，易造成較大的偏差。因此，研究褐煤鍋爐煙氣在爐內(nèi)以及輻射受熱面、對(duì)流受熱面區(qū)域的傳熱特性對(duì)大容量褐煤鍋爐受熱面的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

3 大容量褐煤鍋爐的技術(shù)特點(diǎn)

目前國內(nèi)大容量鍋爐多數(shù)采用Π型布置，而國外公司的大容量褐煤鍋爐采用塔式布置。開發(fā)滿足不同制粉系統(tǒng)大容量褐煤鍋爐(Π型或塔式)設(shè)計(jì)方案必須保證磨煤機(jī)布置方案與鍋爐鋼結(jié)構(gòu)、燃燒器系統(tǒng)、受熱面布置相匹配。有關(guān)Π型布置鍋爐和塔式布置鍋爐的主要特點(diǎn)比較如表3所示。

表3 塔式鍋爐和Π型鍋爐的特點(diǎn)比較

哈鍋根據(jù)煤質(zhì)及用戶需求的不同，開發(fā)了Π型布置和塔式布置兩種布置形式的褐煤鍋爐，其中前者可以采用中速磨制粉系統(tǒng)或風(fēng)扇磨直吹式制粉系統(tǒng)，后者可以采用風(fēng)扇磨直吹式制粉系統(tǒng)。以下將以具體工程為例對(duì)哈鍋已投運(yùn)的大容量褐煤鍋爐的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行闡述。

3.1 300 MW等級(jí)亞臨界褐煤鍋爐

雙遼電廠300 MW亞臨界4臺(tái)褐煤鍋爐為在670 t/h褐煤鍋爐設(shè)計(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)上自主研制的300 MW亞臨界機(jī)組褐煤鍋爐。鍋爐為亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐，單爐膛Π型布置，采用平衡通風(fēng)，六角切圓燃燒方式。設(shè)計(jì)燃料為霍林河褐煤，干燥劑為熱爐煙加熱風(fēng)。鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)層以上采用緊身封閉，運(yùn)轉(zhuǎn)層以下采用室內(nèi)布置。鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量為1 021 t/h，主蒸汽出口壓力為18.2 MPa。配6臺(tái)FM340.1060型風(fēng)扇磨直吹式熱煙和熱風(fēng)干燥制粉系統(tǒng)。通過抬高爐膛高度、加深尾部煙道及采用較大的燃燒器一次風(fēng)噴口間距等措施，以適應(yīng)強(qiáng)結(jié)渣性煤的特點(diǎn)。

爐膛上部布置墻式輻射再熱器和大節(jié)距的過熱器分隔屏、后屏以增加再熱器和過熱器的輻射特性。墻式輻射再熱器布置于上爐膛前墻和兩側(cè)墻。各級(jí)過熱器、再熱器之間采用單根或數(shù)量很少的大直徑連接管相連接，有利于蒸汽良好地混合，以消除偏差。各集箱與大直徑連接管相連處均采用大口徑三通。各級(jí)過熱器和再熱器最大限度地采用蒸汽冷卻的定位管和吊掛管，以保證運(yùn)行的可靠性。各級(jí)過熱器和再熱器同時(shí)采用了較大的橫向節(jié)距，防止在受熱面上結(jié)渣結(jié)灰。

對(duì)于汽溫調(diào)節(jié)方式，過熱器采用常規(guī)噴水調(diào)溫，共設(shè)兩級(jí)4點(diǎn)噴水，第一級(jí)噴水設(shè)在低溫過熱器出口到分隔屏入口的連接管道上，噴水量約占過熱器總噴水量的2/3，作為粗調(diào);第二級(jí)噴水設(shè)在后屏過熱器出口到末級(jí)過熱器入口間的連接管道上，噴水量約占總噴水量的1/3左右，為細(xì)調(diào)，調(diào)節(jié)過熱器出口溫度。再熱器采用噴水調(diào)溫，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)以過量空氣系數(shù)調(diào)整作為輔助調(diào)溫手段。

機(jī)組裝有集散控制系統(tǒng)(DCS)，協(xié)調(diào)控制汽機(jī)和鍋爐。

3.2 600 MW等級(jí)亞臨界褐煤鍋爐

內(nèi)蒙古上都發(fā)電有限公司4臺(tái)600 MW機(jī)組鍋爐為亞臨界壓力、一次中間再熱、控制循環(huán)汽包爐，鍋爐采用平衡通風(fēng)、四角切圓燃燒方式、擺動(dòng)式直流燃燒器，最大擺角為±30°;配8臺(tái)中速磨，采用正壓直吹式系統(tǒng)，設(shè)計(jì)燃料為內(nèi)蒙古錫林浩特勝利煤田1號(hào)露天礦原煤，校核煤種為錫林浩特勝利煤。

在爐膛上部布置墻式輻射再熱器和大節(jié)距的過熱器分隔屏以增加再熱器和過熱器的輻射特性。墻式輻射再熱器布置于上爐膛前墻和側(cè)墻。各級(jí)過熱器、再熱器之間采用單根或數(shù)量很少的大直徑連接管相連接，各集箱與大直徑連接管連處均采用大口徑三通，對(duì)蒸汽起到良好的混合作用以消除偏差。同時(shí)各級(jí)過熱器和再熱器采用較大的橫向節(jié)距，防止在受熱面上結(jié)渣結(jié)灰。根據(jù)國內(nèi)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)煤種的特性，對(duì)流受熱面設(shè)計(jì)采用較低煙速。采用內(nèi)螺紋管膜式水冷壁的強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)，可以降低鍋爐循環(huán)倍率，以便采用低壓頭循環(huán)泵以減少電耗。

為了滿足高水分褐煤制粉系統(tǒng)干燥出力的要求，該工程在回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器又單獨(dú)設(shè)置了1組管式空氣預(yù)熱器，以進(jìn)一步加熱一次風(fēng)。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行，該系統(tǒng)在保持鍋爐排煙溫度不變的前提下將熱一次風(fēng)溫度提高到420°C左右，基本滿足了制粉系統(tǒng)對(duì)褐煤干燥的要求，同時(shí)將中速磨制粉系統(tǒng)的煤粉水分限制由30%升高到35%。為消除過熱器出口處汽溫偏差，對(duì)過熱器采用二級(jí)噴水。第一級(jí)噴水減溫器設(shè)于低溫過熱器與分隔屏之間的大直徑連接管上，第二級(jí)噴水減溫器設(shè)于過熱器后屏與末級(jí)過熱器之間的大直徑連接管上，減溫器采用笛管式。再熱器的調(diào)溫主要靠燃燒器擺動(dòng)，在再熱器進(jìn)口導(dǎo)管裝有2只霧化噴嘴式噴水減溫器作事故噴水用。過量空氣系數(shù)的改變對(duì)過熱器和再熱器的調(diào)溫有一定的作用。

爐膛監(jiān)察保護(hù)系統(tǒng)(FSSS)用于鍋爐的啟停、事故解列以及各種輔機(jī)的切投，其主要功能是爐膛火焰檢測和滅火保護(hù)，對(duì)防止?fàn)t膛爆炸和“內(nèi)爆”有重要意義。機(jī)組裝有協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，進(jìn)行汽機(jī)和鍋爐之間的協(xié)調(diào)控制。

3.3 350 MW超臨界褐煤鍋爐

華能長春熱電廠(簡稱長四熱電廠)2臺(tái)350 MW褐煤鍋爐為一次中間再熱、超臨界壓力變壓運(yùn)行、最大連續(xù)蒸發(fā)量1 100 t/h、不帶再循環(huán)泵的大氣擴(kuò)容式啟動(dòng)系統(tǒng)的直流鍋爐，采用中速磨直吹式制粉系統(tǒng)、單爐膛、尾部雙煙道、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)、Π型布置。每臺(tái)爐配6臺(tái)HP863磨煤機(jī)(5臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用)。

鍋爐采用新型切圓燃燒燃燒方式，燃燒器布置在水冷壁的四面墻上，共設(shè)6層水平濃淡煤粉一次風(fēng)噴口(每層4只燃燒器對(duì)應(yīng)1臺(tái)磨煤機(jī))。SOFA燃燒器布置在主燃燒器區(qū)上方的水冷壁四角，以實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒降低NOx排放。SOFA采用水平擺動(dòng)形式，可以調(diào)節(jié)燃燒火球在爐膛中的位置，并用于調(diào)節(jié)切圓燃燒產(chǎn)生的爐膛出口處煙溫偏差。

水冷壁為膜式水冷壁，下部水冷壁及灰斗采用螺旋管圈，上部水冷壁為垂直管屏。鍋爐下部爐膛水冷壁及灰斗采用螺旋管圈，具有較高的質(zhì)量流速，在各種負(fù)荷下均有足夠的冷卻能力并能有效地補(bǔ)償沿爐膛周界上的熱偏差。將2只內(nèi)置式啟動(dòng)分離器布置在鍋爐的前部上方，適合于滑壓運(yùn)行，提高了機(jī)組的效率，延長了汽機(jī)的壽命。采用不帶泵大氣擴(kuò)容器的啟動(dòng)系統(tǒng)，鍋爐具有快速啟動(dòng)能力，縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間;啟動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置了足夠容量的大氣式擴(kuò)容器和疏水箱。

過熱器為輻射對(duì)流型，低溫過熱器布置于尾部豎井后煙道，分隔屏過熱器和高溫末級(jí)過熱器布置于爐膛上部。過熱蒸汽溫度采用煤水比和兩級(jí)噴水減溫控制。在上爐膛布置橫向節(jié)距較寬的分隔屏受熱面，有效防止管屏掛渣。過熱器采用兩級(jí)噴水減溫器，一級(jí)減溫器布置在低溫過熱器和分隔屏過熱器之間，二級(jí)減溫器布置在分隔屏過熱器和末級(jí)過熱器之間，每級(jí)兩點(diǎn)。再熱蒸汽采用尾部煙氣擋板調(diào)溫，并在低溫再熱器出口管道配有事故噴水減溫器。

3.4 600 MW等級(jí)褐煤鍋爐

華能九臺(tái)電廠一期工程2臺(tái)670 MW超臨界鍋爐為一次中間再熱、超臨界壓力、變壓運(yùn)行、帶內(nèi)置式再循環(huán)泵啟動(dòng)系統(tǒng)的直流鍋爐，采用單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)、緊身封閉布置;低NOx燃燒器系統(tǒng)、40只燃燒器八角切圓布置、8臺(tái)MB3600/1000/490風(fēng)扇磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)(6臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用，1臺(tái)檢修)。爐膛內(nèi)的煙氣垂直向上流動(dòng)，依次沖刷屏式過熱器、末級(jí)過熱器、末級(jí)再熱器、中溫過熱器、低溫再熱器和省煤器，這種對(duì)流受熱面的布置方式能保證各級(jí)受熱面較大的吸熱溫差。水平布置受熱面為全疏水式，有利于鍋爐的快速啟停。

塔式爐的爐膛截面為正方形，每臺(tái)鍋爐配8臺(tái)風(fēng)扇磨，每面墻各布置2組燃燒器，形成的“八角”小直徑單切圓燃燒使風(fēng)扇磨的切投(改變投運(yùn)磨的臺(tái)數(shù))對(duì)爐膛內(nèi)的空氣動(dòng)力場和煙氣溫度場影響較小。每組燃燒器與1臺(tái)風(fēng)扇磨相配，采用了帶有中心風(fēng)的直流型固定式燃燒器。為防止燃燒器區(qū)域出現(xiàn)結(jié)渣，每組燃燒器在高度方向又拉開成3組以降低燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷。在主燃燒器上方裝有分離式上二次風(fēng)噴口(又稱AA風(fēng))，實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒以降低燃燒NOx排放量。在下爐膛內(nèi)布置螺旋管圈光管水冷壁(包括冷灰斗)，能有效消除工質(zhì)沿各墻的熱力和水力偏差，在合理的質(zhì)量流速下保證螺旋管圈水冷壁出口沿各墻最小的工質(zhì)溫度偏差。過熱器采用三級(jí)布置，即屏式過熱器→中溫過熱器→末級(jí)過熱器。屏過熱器和末過熱器布置于爐膛出口，過熱器汽溫控制以煤水比調(diào)節(jié)為主，噴水為輔。采用二級(jí)噴水減溫，再熱器二級(jí)布置，即低溫再熱器→末級(jí)再熱器。由于燃燒器為固定式不能擺動(dòng)，也不能用擋板調(diào)溫，因此再熱汽溫的調(diào)節(jié)主要靠噴水，噴水減溫器布置于末級(jí)再熱器與低級(jí)再熱器之間連接管上，省煤器布置于塔式爐最上部。

在鍋爐前墻外上方裝有啟動(dòng)系統(tǒng)以滿足各種工況(冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)和極熱態(tài))啟動(dòng)和停爐要求，能起到部分回收工質(zhì)和熱量的功能，每臺(tái)鍋爐配有4只汽水分離器和1只貯水箱，汽水分離系統(tǒng)屬于內(nèi)置式，其設(shè)計(jì)容量為30%BMCR，等于鍋爐的最低直流負(fù)荷。

4 大容量褐煤鍋爐運(yùn)行性能

華能長春熱電廠工程1號(hào)鍋爐在100%額定負(fù)荷時(shí)鍋爐效率平均值為92.47%(保證值91.55%)，鍋爐最大連續(xù)出力為1 159 t/h(保證值1 110 t/h)，空氣預(yù)熱器A、B側(cè)漏風(fēng)率分別為5.92%和5.86%(保證值6.0%)，NOx排放濃度平均值為211 mg/Nm3(保證值400 mg/Nm3)，鍋爐不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷為428 t/h(保證值444 t/h)，在高壓加熱器全部投運(yùn)、切除時(shí)都能達(dá)到額定出力并且能夠長期連續(xù)運(yùn)行，各受熱面管壁溫度均未出現(xiàn)超過限制值現(xiàn)象。

華能九臺(tái)電廠一期工程的600 MW等級(jí)超臨界褐煤塔式鍋爐投運(yùn)后，各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于設(shè)計(jì)值。其中考核工況鍋爐效率平均值為93.08%(保證值91.80%);鍋爐最大連續(xù)出力試驗(yàn)工況，省煤器入口至過熱器出口的總壓降為3.19 MPa(保證值為3.67 MPa)，再熱器壓降為0.178 MPa(保證值0.20 MPa)，A、B側(cè)空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率分別為4.57%和4.43%(保證值6%)。鍋爐無油助燃最低穩(wěn)定燃燒負(fù)荷約為46%BMCR(50% BMCR)，鍋爐最大連續(xù)出力試驗(yàn)工況下鍋爐NOx排放濃度平均值為185 mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，效率考核工況下鍋爐NOx排放濃度平均值為257 mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，2個(gè)工況NOx排放濃度均低于保證值400 mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))。

5 結(jié)論

大容量、高效率、低污染褐煤鍋爐的研制和開發(fā)對(duì)充分利用中國豐富的褐煤資源意義重大。哈鍋大容量褐煤鍋爐產(chǎn)品系列日趨完善(產(chǎn)品已涵蓋300 MW等級(jí)亞臨界、600 MW等級(jí)亞臨界、350 MW超臨界、600 MW等級(jí)超臨界等不同系列，采用Π型或塔式布置)，在大容量褐煤鍋爐方面擁有雄厚設(shè)計(jì)和制造經(jīng)驗(yàn)。不久將開發(fā)出新型低氮燃燒技術(shù)應(yīng)用到工程實(shí)踐中，并將研制出性能和參數(shù)更高(如600℃/600℃)、適應(yīng)性更強(qiáng)(Π型或塔式布置、中速磨或風(fēng)扇磨直吹式制粉系統(tǒng))的大容量褐煤鍋爐，以提高中國火力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性、可靠性，改善環(huán)保狀況。