鄂州电厂是湖北省首家利用外资向国外招标的大型电站项目。所选用的锅炉是美国福斯特^.惠勒（FW）公司生产的自然循环燃煤汽包炉，采用W型火焰炉，双进双出球磨机，正压直吹燃烧系统。锅炉容量1 072 t/h，18．17MPa，541℃，一次再热，配300 MW机组。
　　锅炉设计燃用60%晋城无烟煤和40%临汾烟煤的混煤，其工业分析成分：V_daf＝11％，FC＝57．72，War＝8．3％，Aar＝22．98％，Qnet^.ar＝22553kJ/kg，校核煤为100%无烟煤。

1　燃烧系统特点

　　采用W型火焰炉，在下炉膛的炉拱和下炉膛四周均敷设了卫燃带，具有较高的辐射热强度(q_V＝0．115 MW／m³，q_F＝2．544 MW／m²），煤粉在炉内的停留时间可达3．5s左右，因而具有较高的燃烧效率，设计保证未燃烬损失2．46％，锅炉热效率91．37％。
　　（1）　在拱顶设置了煤粉喷口。一次风煤粉流经分配器分成两股分别切向引入两个并列的旋风筒，一股为顺时针旋转，另一股为逆时针旋转。经离心分离的大部分煤粉由喷嘴向下送入炉膛，含粉较少的乏气则从旋风筒中心被引出经乏气喷口送入炉膛。乏气喷口靠近炉膛中心部位。调节乏气挡板开度，可以调节一次风煤粉浓度和一次风速，因而可以适应煤种的变化。
　　（2）　采用双进双出球磨机正压直吹系统，其可靠性高(99．17％），煤粉细(R₉₀＜15％）。虽然初投资大，但维修费极低，通风电耗最少，按年费用则比钢球磨仓储制热风送粉系统低。从每台磨煤机分离器出来的细煤粉被分成三股，对应三个燃烧器组，故四台磨对应有24只燃烧器，前后拱上各12只。每台磨对应的燃烧器沿炉宽均匀分布，使锅炉沿炉宽方向的输热量一致,因此,炉膛出口的烟温偏差小。
　　（3）　煤粉燃烧器出口段有消旋叶片，由调节棒控制叶片位置。在最低位置时，气流不旋转，煤粉均匀分布，向下射程长，再加上是用圆形喷口，火焰能穿透烟气，保证火焰充满度，防止火焰短路。部分二次风从乏气喷口及煤粉喷口周围的环形喷口送入，大部分二次风则从前后墙上分上、中、下三层送入，它们均设有风门挡板加以控制。其中，拱顶二次风挡板W_H1、W_H2及前后墙二次风挡板W_V1、W_V2可用来按煤种控制着火和稳燃；下层二次风挡板W_V3主要用来平衡风量，控制火焰转弯和燃料燃烬。各二次风箱均是独立的，由于燃烧器调节手段多，故可适应煤种和负荷大幅度变化。据FW公司称V_daf可在6％～19％内变化，本炉燃用设计和校核煤种时的最低不投油稳燃负荷分别为25％BMCR和40%BMCR。
　　（4）　该炉采用高浓度煤粉燃烧和分级燃烧，而且分级程度大。改变前后墙上、中、下层二次风，并使上、中二次风减少时，在煤粉着火区形成比较明显的高温富燃区域，可使NOx生成量减少。FW公司保证本炉NOx≤0．25g/GJ。

2　W型锅炉容易出现的运行问题

　　上述燃烧器调节手段多，能方便地调节以适应煤种的变化。但如果调节不好，配风不佳，则不但会影响着火和燃烬，而且会引起结渣、高温腐蚀和过热器、再热器超温等安全问题^［1］，具体表现在：

2．1　火焰短路和燃料燃烬问题

　　本炉在前后墙上分别布置有上、中、下三层二次风口，虽然便于进行调节，实现分级燃烧，又能保证炉壁附近氧化性气氛。但当一次风速过小，拱顶二次风动量过小，而前后墙上二次风动量过大(或设计时风口位置偏高)时，则会使火焰过早转向上方，使向下穿透行程过短，火焰充满度降低，导致燃料燃烬度降低，炉膛出口烟温升高，过热器、再热器超温，也会加剧炉拱顶转弯角结渣及风咀烧坏；反之，若一次风速过大，拱顶二次风动量远大于前后墙二次风动量时，火焰直冲冷灰斗，则冷灰斗处结渣。前后墙下层二次风量占总二次风量比例较大，它直接影响煤粉后期燃烬，因此该风量不能偏低，但又不能偏大，以免造成火焰短路。

2．2　炉膛结渣和炉膛出口烟温超过设计值

　　本炉下炉膛的截面热负荷为q_F＝2．544MW／m²(上炉膛截面热负荷q_F＝4．688MW／m²），低于常规推荐值。为使下部炉膛着火区域保持较高的温度水平，下炉膛水冷壁敷设有较多卫燃带，在一般情况下不会引起炉壁结渣。但当炉内空气动力场恶化，炉壁附近存在烟气回流缺少氧化性气氛，以及回转式空气预热器漏风严重或炉内送风量减少时，会导致炉内缺氧和还原性气氛增加，容易引起结渣。此外，由于W型火焰炉炉膛高度较矮，火焰中心位置改变的影响较大，如负荷升高时，炉膛出口烟温升高较明显，超温时应增加拱顶二次风动量，压低火焰中心。

2．3　煤种变化

　　煤种变化在实际运行中是经常会发生的。在燃用混煤时，如混合不均匀，则也等于煤种在变化。若燃煤灰分增加，煤的发热值降低，则为了维持锅炉出力，势必要增加燃煤量。对于正压直吹系统来说，这时必须增加一次风量，导致一次风速增加，煤粉变粗，因而使煤粉着火延迟，影响燃烧稳定性。此时应开大乏气挡板，提升调节棒以及改变配风等等来强化着火。因此，要注意煤种变化，并采取相应措施，特别是要注意燃用煤质较差时着火稳定性问题。当燃煤的煤质较设计煤种发热值高时，因投运的磨煤机台数减少，有的燃烧器没有煤粉送入，会导致沿炉宽度方向热负荷不均匀而产生热偏差，对煤粉着火稳定性产生影响。

3　W型炉炉内燃烧流场的研究分析

3．1　炉内冷态空气动力场试验

　　试验时，四台磨投运，乏气挡板全关，拱顶二次风挡板W_H1、W_H2、W_H3全关，改变拱顶风与前后墙二次风之间的动量比，观察炉内所扎飘带运动方向。

表1　试验工况