W火焰鍋爐（簡稱W火焰爐）是燃燒低揮發(fā)分劣質(zhì)煤的一種鍋爐，又稱為雙U形、雙拱燃燒鍋爐。它是由美國福斯特惠勒公司首創(chuàng)的，后經(jīng)過法國斯太因公司、英國巴布科克公司、日本日立·福斯特惠勒公司和美國巴布科克·威爾考克斯公司等不斷地改進而發(fā)展起來的爐型。

20世紀80年代中后期，我國開始引進W火焰爐及其燃燒技術。2003年以后，600MW等級的W火焰爐開始大量出現(xiàn)。2008年以后，國家調(diào)整產(chǎn)業(yè)政策，出現(xiàn)了超臨界、低質(zhì)量流速W火焰爐。截至2014年，我國已經(jīng)投運的W火焰爐有150臺，其中

600MW等級的60臺，300MW等級的90臺。

目前，W火焰爐主要有三種技術流派，分別屬于美國福斯特惠勒公司，英國巴布科克公司和法國斯太因公司，以及美國巴布科克·威爾考克斯公司。對于不同的W火焰爐技術流派，它們的最主要區(qū)別在于為實現(xiàn)W火焰爐的設計理念，采用了各具特色的燃燒系統(tǒng)、爐膛特征參數(shù)選型及與之匹配的制粉系統(tǒng)。這些不同的具體技術措施，對實現(xiàn)W火焰爐的設計思想帶來不同的結(jié)果。這就是引進型W火焰爐在投產(chǎn)初期和后期的大型化過程中出現(xiàn)較多問題的根源，也是十幾年來W火焰爐需要改進的原因所在。

W火焰爐最大的特點是可實現(xiàn)低揮發(fā)分煤種的穩(wěn)定燃燒，很多W火焰爐最低不投油穩(wěn)燃負荷可低至40%～50%的鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（boilermaximum continuousrating，BMCR），但也不同程度地存在結(jié)渣、超溫、鍋爐熱效率低、NO狓排放偏高等問題。從2001年10月前已投運的31臺W火焰爐總體運行情況來看，不論哪一種技術流派的W火焰爐，只要制粉、燃燒系統(tǒng)選擇合理，爐膛輪廓設計配合恰當，都有運行業(yè)績比較好的例子。

國內(nèi)各鍋爐制造廠汲取了300MW等級W火焰爐運行經(jīng)驗和教訓，對600MW等級W火焰爐和后期生產(chǎn)的300MW等級W火焰爐，在爐膛選型、燃燒組織和制粉系統(tǒng)的選擇上進行了一系列改進。改進后的W火焰爐，在燃燒穩(wěn)定性、運行可靠性及可用率方面均有一定的優(yōu)勢，但NO狓排放量仍然普遍偏高。尤其是早期投入運行的W火焰爐，NO狓排放濃度一般在1000mg/m3（O2=6%，標準狀態(tài)）以上，有的甚至高達1800～2300mg/m3（O2=6%，標準狀態(tài)），相當于同等容量下采用切向或墻式燃燒方式煤粉鍋爐的2～3倍，難以符合我國現(xiàn)行大氣污染物排放標準的要求。面對W火焰爐較高的NO狓排放濃度，如果僅采用選擇性催化還原脫硝技術（SCR）進行脫除，投資和運行成本就會過高，過量噴氨還將造成空氣預熱器堵塞的嚴重后果。因此，必須對W火焰爐進行以低NO狓燃燒為主的技術改造。

W火焰爐低NO狓燃燒技術改造難度較大，其主要原因如下：①W火焰爐爐膛結(jié)構(gòu)復雜；②熱力型NO狓比例較高，與低揮發(fā)分煤的燃燒穩(wěn)定性相矛盾；③早期投入運行的制粉系統(tǒng)選型存在較多的問題，如果進行改造，那么有可能出現(xiàn)鍋爐出力不足、布置困難、造價過高等問題。

盡管多次嘗試對已經(jīng)投入運行的W火焰爐進行低NO狓燃燒技術改造，但直到2012年年底，國內(nèi)尚無取得較為成功的改造范例，有的改造還造成了較為嚴重的問題，直接影響了鍋爐運行的安全穩(wěn)定。

為了解決W火焰爐改造難題，國家能源集團煙臺龍源電力技術股份有限公司（以下簡稱煙臺龍源）組織了1支20余人的專業(yè)技術團隊，在原電力部熱工研究院有關資料匯編的基礎上，依靠各大鍋爐制造廠、有關電廠和研究單位的幫助，收集了三種典型W火焰爐爐膛選型和燃燒組織的熱力特征參數(shù)、燃燒方式設計及其運行特征和優(yōu)缺點的資料，十幾年來國內(nèi)各大鍋爐廠對W火焰爐改進的資料，全國50余臺W火焰爐改造（包括改后的效果及其存在的問題）的有關資料。

煙臺龍源W火焰爐改造技術團隊對這些資料進行學習、分析、總結(jié)，采用數(shù)學模擬的方法分析各種燃燒方式，摸索出這幾種鍋爐的優(yōu)缺點與爐膛選型之間的關系，并有針對性地提出改進的措施和方案，研發(fā)了適應于W火焰爐的燃燒器。在此基礎上，總共完成了15臺300～600MW機組W火焰爐各種爐型的改造，取得了一定的經(jīng)驗。

編者將這些經(jīng)過實踐檢驗的經(jīng)驗做了分類總結(jié)，撰寫了這部技術專著——《W火焰爐運行特性及改造技術》，以期對W火焰爐爐膛特征參數(shù)的選擇、爐膛設計，以及W火焰爐改造和運行有所裨益。

此外，制粉系統(tǒng)與燃燒系統(tǒng)密不可分。在國內(nèi)已投運的150余臺W火焰爐中，除了上安電廠2臺W火焰爐的制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機，鴨河口電廠、陽光電廠各有2臺，以及珞璜電廠4臺W火焰爐采用的是中間貯倉式制粉系統(tǒng)以外，其他都采用雙進雙出磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)。雙進雙出磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)的運行特性與中速磨煤機、風扇磨煤機、中間貯倉式制粉系統(tǒng)的運行特性有較大的不同，而且國內(nèi)尚無有關雙進雙出磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)運行特性的技術專著。2006年，在中國電機工程學會的支持下，編者組織對國內(nèi)雙進雙出磨煤機進行了調(diào)研，并編寫了關于雙進雙出磨煤機運行特性的專題報告。因此，在本書中也編寫了雙進雙出磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)的有關技術內(nèi)容。

本書共有9章。第1章主要介紹了W火焰爐的發(fā)展概況，存在的主要問題，改造的必要性，改造的難度和方向。第2章主要介紹了雙進雙出磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)的構(gòu)成、運行特性、改造的方向和效果。第3~8章分別闡述了三種技術流派W火焰爐的特點、改造范例和效果。其中，除改造結(jié)果評價之外的部分，都盡可能按照改造方的設計思想加以闡述，并不代表編者的意見。只有改造結(jié)果評價這一部分內(nèi)容，才以“有關問題的思考和建議”的形式，闡述編者的意見。第9章是對這些改造經(jīng)驗和有關問題的思考和建議，是對上述內(nèi)容的綜合分析和評價，包括W火焰爐輪廓選型的參考意見，各種類型W火焰爐不同改造方式的優(yōu)缺點，有關改造中的注意事項和建議等。

在編寫過程中，編者力求書中列出的數(shù)據(jù)準確無誤。但是這些資料的收集來自不同渠道，有制造廠、技術支持方的，也有來自于電廠的，由于資料來源龐雜，一些資料莫衷一是，我們也無法逐一去核實求證。為此，對匯總表中的一些數(shù)據(jù)，只能要求參加編寫的人員根據(jù)大型爐膛選型導則的有關規(guī)定，以及收集到的爐膛的輪廓尺寸進行計算而得。因此，這些參數(shù)很難確保準確無誤，只能作為定性而不是定量地體現(xiàn)不同風格的鍋爐的特點。在此，我們表示由衷的歉意。

全書由劉武成牽頭主編；第1章、第2章、第9章由張超群、劉鵬飛、李明負責編寫；第3章、第4章由張超群、劉鵬飛、張文振、王家興負責編寫；第5章、第6章由張超群、劉鵬飛、王西倫、李保亮負責編寫；第7章、第8章由張超群、張文振、劉鵬飛、王西倫、賴金平負責編寫。書中數(shù)值模擬內(nèi)容的整理和編寫，由劉武成、張超群、劉欣指導，張文振、劉鵬飛、賴金平、李馳等負責和完成；鍋爐改造結(jié)構(gòu)設計部分內(nèi)容的整理和編寫由秦學堂、于強負責。全書由劉武成、劉鵬飛和李馳統(tǒng)稿。

在編寫過程中，得到教授級高級工程師張經(jīng)武的悉心指導，教授級高級工程師楊家駒在結(jié)構(gòu)設計方面給予指導，具有豐富數(shù)值模擬經(jīng)驗的天津大學教授王赫陽也給予指導。

本書成稿后由西安熱工研究院教授級高級工程師許傳凱主審。

在現(xiàn)場進行W火焰爐改造施工、運行和調(diào)試，以及資料收集中，感謝有關電廠、鍋爐廠和各有關專家給予的鼎力支持，在此致以衷心感謝！

科學的發(fā)展是永無止境的，對于書中的不妥之處，敬請讀者批評指正。