1、概述
    湖南大乘資氮集團(tuán)有限公司自備電站75 t/h煤粉鍋爐是四川鍋爐廠1991年設(shè)計制造的產(chǎn)品．于1993年底在資氮自備電站建成投產(chǎn)．
    1)鍋爐主要設(shè)計參數(shù)，
    型號：CG75-3. 82/450；出力：75 t/h；蒸汽壓力：3.82 MPa；蒸汽溫度：450℃；給水溫度：150℃；熱效率：87.5%．
    2)鍋爐煤質(zhì)特性：設(shè)計為金竹山無煙煤，其燃煤特性如表1所示，鍋爐設(shè)計燃料特點為：多灰、揮發(fā)份低、發(fā)熱值低，鍋爐燃燒器設(shè)計時主要以穩(wěn)燃為優(yōu)先考慮方向，設(shè)計燃燒器結(jié)構(gòu)如圖l(a)所示，燃燒器整體高度達(dá)2 430 mm，其高寬比H/B：2 430/240：10.125，其一次風(fēng)之間、一次風(fēng)與二次風(fēng)之間距離拉得很開，一次風(fēng)火嘴采用雙通道煤粉燃燒器，并設(shè)計有大速差射流裝置，利用高速蒸汽射流在通道內(nèi)形成高溫?zé)煔饣亓鲄^(qū)，有利于煤粉氣流的穩(wěn)定著火．其設(shè)計爐膛高度比其他鍋爐廠家75 t/h煤粉爐要高出2m左右，因此在設(shè)計時考慮到燃用低熱值煤種可能對過熱器產(chǎn)生的欠熱影響，在爐膛上部布置有兩級衛(wèi)燃帶，以減少水冷壁受熱，提高爐膛出口煙溫．
鍋爐投運(yùn)初期，運(yùn)行狀況很不理想，鍋爐經(jīng)常滅火，過熱汽溫超溫?zé)o法控制，飛灰含碳量高達(dá)40%，高速射流裝置投運(yùn)產(chǎn)生負(fù)作用．如將爐膛上部兩級衛(wèi)燃帶拆除，在燃燒器區(qū)域敷設(shè)50m2衛(wèi)燃帶，將高速射流裝置停運(yùn)．這樣，鍋爐才轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)，但至今運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性仍不理想，目前還存在兩大問題：①鍋爐熱效率低．鍋爐設(shè)計熱效率為87.5%，實際運(yùn)行熱效率不足79%（據(jù)1996年實測結(jié)果），噸蒸汽標(biāo)煤耗達(dá)140 kg/t汽；②鍋爐爐膛結(jié)焦、積灰嚴(yán)重．
富通新能源生產(chǎn)生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
2鍋爐存在問題分析
    鍋爐設(shè)計煤種熱值為18 146 kj/kg，而實際運(yùn)行燃煤熱值在21 700 kj/kg左右，實際燃用煤種比設(shè)計煤種好．燃燒系統(tǒng)設(shè)計問題突出，具體分析如下：
    1)鍋爐設(shè)計采用5 620×5 620的爐膛斷面，其設(shè)計斷面熱負(fù)荷qF=2.04×l06W/m2，容積熱負(fù)荷q= 136.58×l03 W/m3．該爐膛斷面對燃用低反應(yīng)能力的無煙煤是不合適的．根據(jù)經(jīng)驗，燃燒器區(qū)域至少應(yīng)布置40m2衛(wèi)燃帶，才有利于著火及穩(wěn)燃．
    2)  由于H/B（燃燒器高寬比）過大，一、二次風(fēng)口之間拉得太開，一次風(fēng)煤粉射流著火后在爐膛的射流軌跡中，二次風(fēng)混入太遲，燃燒器射流后期混合差，擾動不強(qiáng)烈，爐膛火焰拉長，這是影響煤粉燃燼，導(dǎo)致飛灰含碳量高的根本原因，同時，燃燒器高度比過大，燃燒器整組射流剛性差，使煤粉氣流容易刷墻結(jié)焦．
    3)鍋爐生產(chǎn)廠家依據(jù)設(shè)計煤種，為了提高穩(wěn)燃，設(shè)計采用了大速差雙通道煤粉燃燒器，雖有利于煤粉氣流在噴口處的穩(wěn)定著火，但其負(fù)作用也是不可忽視的：一是減弱了氣流的后期混合，對燃燼不利；二是煤粉氣流在通道內(nèi)著火膨脹，氣流沖出噴口擴(kuò)散角大，易刷墻結(jié)焦，腰部風(fēng)僅能防止在燃燒器通道內(nèi)結(jié)焦，不能防止氣流進(jìn)爐膛后刷墻。
    4)  設(shè)計爐前4個一次風(fēng)彎頭距噴口太近，燃燒器前一次風(fēng)直管段長度不足1m，煤粉因離心力作用被甩向外側(cè)，在左前角形成了反向濃淡分離，即向火側(cè)淡，背火側(cè)濃．這樣在前墻水冷壁區(qū)域形成了還原性氣氛，由于灰熔點降低，前墻更容易結(jié)焦．實際運(yùn)行中的幾次結(jié)焦停爐事故，都是因前墻爬焦形成大焦塊跌落堵塞冷灰斗所致．
    5)鍋爐風(fēng)粉管道儀表監(jiān)測手段不完備，運(yùn)行操作憑經(jīng)驗配風(fēng)，每個角進(jìn)爐膛的風(fēng)粉量不平衡，致使?fàn)t內(nèi)空氣動力場紊亂，也是造成鍋爐燃燒不完全，爐膛容易產(chǎn)生結(jié)焦的一個原因．
3改進(jìn)措施
    針對前述問題，根據(jù)電廠鍋爐燃用實際煤種，對75 t/h鍋爐燃燒器進(jìn)行了校核計算，原設(shè)計參數(shù)見表2，改進(jìn)后參數(shù)見表3，并提出幾點整改措施．
    1)燃燒器按校核計算尺寸重新制作安裝如圖1所示，
    ①原燃燒器H/B（高寬比）過大，整組射流剛性太弱．將燃燒器高度縮小至1 900 mm，高寬比取H/B：7，并取消大速差射流裝置．
    ②原燃燒器設(shè)計一次風(fēng)速太高，改進(jìn)后的燃燒器一次風(fēng)速選用17—18 m/s.
    ③在一次風(fēng)背火側(cè)加側(cè)邊風(fēng)，可以有效防止煤粉氣流刷墻結(jié)焦及高溫腐蝕，
    ④實際運(yùn)行中，三次風(fēng)率及帶粉率通常比設(shè)計值高，改進(jìn)后的燃燒器在安裝時三次風(fēng)噴口下傾8°~10°
    ⑤由于鍋爐原設(shè)計爐膛太高，燃燒器改進(jìn)后可能會出現(xiàn)過熱汽溫偏低現(xiàn)象，所以改造安裝時，在四角水冷壁上管不變的前提下，燃燒器由上往下組裝定位，使?fàn)t膛火焰中心上移500~600mm，以提高爐膛出口煙溫．
    2)在形成反向濃淡分離的一次風(fēng)管里加扭曲板，在另外的一次風(fēng)管里加隔板，在一次風(fēng)噴口處加小鈍體，形成水平濃淡燃燒器，提高穩(wěn)燃性．
    3)爐膛現(xiàn)有衛(wèi)燃帶面積為50 m，燃燒器改進(jìn)后，爐膛衛(wèi)燃帶面積減少至36 rn2.這樣，既可保證穩(wěn)定燃燒，又可有效防止?fàn)t膛水冷壁結(jié)焦．
    4)  在一次風(fēng)管上加裝煤粉燃燒器在線監(jiān)測系統(tǒng)如圖2所示，煤粉燃燒器在線監(jiān)測系統(tǒng)可實時準(zhǔn)確地監(jiān)測到一次風(fēng)管道內(nèi)的煤粉氣流流速、煤粉濃度、動壓值、風(fēng)溫和煤粉溫度，在微機(jī)內(nèi)加以分析計算；模擬光柱和數(shù)顯窗口可實時可靠地顯示四角風(fēng)粉分配均勻性，幫助運(yùn)行人員直觀了解四角配風(fēng)的對稱狀態(tài)，指導(dǎo)運(yùn)行人員適時進(jìn)行燃燒調(diào)整，合理配風(fēng)，優(yōu)化鍋爐燃燒，提高運(yùn)行熱效率．
4改進(jìn)效果
    按上述方案對鍋爐燃燒系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)后，通過燃燒調(diào)整和合理配風(fēng)，鍋爐燃燒穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性有了大的改觀：
    1)可以保證鍋爐在60% De下運(yùn)行不會滅火；
    2)基本解決鍋爐爐膛結(jié)焦現(xiàn)象，杜絕了結(jié)焦停爐事故；
    3)  在鍋爐燃用熱值≥21 700kj/kg的煤種、煤粉細(xì)度R≤11%、給水溫度達(dá)到設(shè)計值（即tm=150℃的條件下，鍋爐熱效率達(dá)到84%以上，噸蒸汽標(biāo)煤耗降低至120kg/t汽以下.
5遺留問題及處理措施
    燃燒器是影響75 t/h煤粉鍋爐燃燒穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性的一個主要問題，但制粉系統(tǒng)對鍋爐燃燒的影響也是一個不可忽略的因素，還有燃燒器改造后鍋爐負(fù)荷和汽溫會產(chǎn)生一些變化，筆者在此粗略分析并提出一些應(yīng)對方案．
    1)  電廠采用電磁振動給煤機(jī)給煤，給煤槽敞開，從敞開處有大量冷風(fēng)漏入制粉系統(tǒng)；在雨季燃煤水份高，給煤機(jī)經(jīng)常堵塞不下煤，給煤量很不均勻，影響煤粉細(xì)度，建議將電磁振動給煤機(jī)改為滾筒式給煤機(jī)，實現(xiàn)密封連續(xù)均勻給煤．
    2)  鍋爐制粉系統(tǒng)粗、細(xì)粉分離器分離效率低，造成煤粉細(xì)度達(dá)不到要求，三次風(fēng)帶粉率高，對鍋爐燃燒經(jīng)濟(jì)性有影響．電廠需對粗、細(xì)粉分離器進(jìn)行大修或改造．
6結(jié)論
    針對該75 t/h鍋爐主要存在的問題所進(jìn)行的燃燒系統(tǒng)技術(shù)改造，通過一段時間的運(yùn)行，表明改進(jìn)是成功的．由此可以得到如下結(jié)論：
    1)用戶在鍋爐訂貨時向廠家提供的設(shè)計煤種一定要與鍋爐投產(chǎn)后燃用的實際煤種相符，否則，當(dāng)實際燃用煤質(zhì)與設(shè)計煤質(zhì)偏差較大時，鍋爐運(yùn)行當(dāng)中會出現(xiàn)諸如滅火、結(jié)焦、過熱器超溫、熱效率低等一系列問題．
    2)  應(yīng)用水平濃淡燃燒技術(shù)是解決劣質(zhì)煤穩(wěn)燃和提高鍋爐燃燒效率、解決鍋爐結(jié)焦問題的有效手段．
    3)  鍋爐燃燒在線監(jiān)測系統(tǒng)可以指導(dǎo)運(yùn)行人員實時合理進(jìn)行燃燒調(diào)整，提高鍋爐運(yùn)行水平.