220t/h水煤漿鍋爐燃燒器為日本日立公司設(shè)計制造，該燃燒器在水煤漿的燃燒方面存在一定問題，在試運(yùn)期間雖然經(jīng)過多次調(diào)整，燃燒效果無明顯改善，而日立公司也無改進(jìn)良策。在上述情況下，經(jīng)過對日立水煤漿燃燒器的長期運(yùn)行觀察分析，發(fā)現(xiàn)了其燃燒不好的原因，提出了改進(jìn)方案，經(jīng)實(shí)際試驗(yàn)后，達(dá)到了預(yù)期的效果。
1、日立燃燒器燃燒水煤漿時存在的問題
1.1鍋爐鹿部渣量大
220t/h水煤漿鍋爐底部渣量設(shè)計值與實(shí)測值比較見表1。
由表1可以看出，日立煤漿燃燒器在實(shí)際運(yùn)行過程中，其爐底渣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出設(shè)計值，為設(shè)計值的4倍。曾經(jīng)因?yàn)樵刻蠖鴵圃鼨C(jī)來不及撈出爐渣，使?fàn)t底被爐渣堵塞，被迫停爐清渣。爐底渣量過大不但使鍋爐效率降低，而且給爐渣處理系統(tǒng)造成了極大困難，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
日立漿槍噴嘴水煤漿從中心進(jìn)入，霧化蒸汽從四周進(jìn)入，兩者混合后經(jīng)噴嘴進(jìn)入槍頭，從噴孔中噴出。
由于水煤漿的比重遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于蒸汽，漿柱作為一個整體與霧化蒸汽相遇時，漿的動量遠(yuǎn)大于蒸汽，這樣兩相物質(zhì)不易實(shí)現(xiàn)質(zhì)量傳遞，從而達(dá)不到均勻混合的目的。實(shí)際情況是，漿柱在中心、蒸汽在四周包圍形成的兩相分離的物質(zhì)從噴嘴噴出后，沖到槍頭蓋上，破碎的漿粒與蒸汽一起噴出，這種霧化效果極差，噴出的漿粒很大。在重力及爐膛內(nèi)風(fēng)力作用下，小顆粒漿粒向上運(yùn)動形成飛灰，大顆粒煤漿受重力作用向下運(yùn)動形成爐渣，因此噴出的漿粒越大爐底渣量越多。
由上可知，日立漿槍僅靠煤漿與槍頭蓋的撞擊形成霧化，漿量越大噴出的煤漿顆粒越大，這一點(diǎn)已經(jīng)在實(shí)際運(yùn)行過程中得到證實(shí)。該槍每支設(shè)計流量4.8t/h，但實(shí)際上漿量超過2t/h后，水煤漿霧化效果開始變差，漿量到4t/h時大量的漿粒份份掉人爐底渣井中，燃燒效果變壞。
1.2爐渣及飛灰中可燃成分大
眾所周知，煤漿著火要經(jīng)過四個過程，即煤漿加熱、水分蒸發(fā)、揮發(fā)分析出和著火階段、固定碳燃燒階段。由于日立漿槍每支漿量超過2t/h后就噴出較大的煤漿顆粒，使煤漿著火的四個過程均加長，爐底渣基本沒有經(jīng)過固定碳燃燒階段就掉人渣井中，渣中可燃物含量經(jīng)常在90%以上。
同理飛灰顆粒大，固定碳燃燒不完全，使飛灰的燃燒時間加長。但由于煙道較長，飛灰有較長的時間實(shí)現(xiàn)固定碳的燃燒，因此，飛灰中可燃物含量相對比爐渣中的小，為30%左右。
1.3漿量與霧化蒸汽量相互影響
日立漿槍噴漿量與漿壓無直接關(guān)系，而是與漿壓與霧化汽壓之差成正比，見表2及圖1。要想使煤漿噴出必須保證漿壓高于霧化汽壓力；升高（降低）漿壓也應(yīng)使霧化汽壓力跟著升高（降低），反之升高（降低）霧化汽壓力，漿壓也應(yīng)隨之升高（降低），否則漿量不能保證。
因此，調(diào)整噴漿量要同時考慮漿壓和霧化汽壓力，保證兩者之差為0～0.2MPa。日立漿槍不能實(shí)現(xiàn)霧化汽壓大于漿壓，這也是煤漿霧化質(zhì)量
差的原因之一。
2、對日立公司煤漿燃燒器的改進(jìn)方案
日立漿槍主要問題是煤漿霧化質(zhì)量差，造成渣量大、可燃成分多。解決問題的關(guān)鍵是要把漿柱打散，增加一級霧化，使煤漿在進(jìn)入噴嘴前就有一部分蒸汽混入煤漿中，以解決日立漿槍的第一及第二個問題。增加噴嘴及一級煤漿混合物的流通面積，可解決漿量與霧化蒸汽量相互影響的問題。
3、220t/h水煤漿鍋爐噴嘴改進(jìn)試驗(yàn)
3.1 日立漿槍灰渣中可燃物含量測試
2000年3月9日至6月19日，用日立漿槍進(jìn)行了一系列燃燒調(diào)整試驗(yàn)，目的是為了取得日立漿槍燃用水煤漿時灰渣中可燃物含量的基本數(shù)據(jù)，作為比較基礎(chǔ)。
由表3及表4可以看出，用日立燃燒器無論在何種工況下測試，燃燒產(chǎn)物中可燃物含量均較高，渣為81. 35%～94. 31%，平均89. 80%；一區(qū)灰為19.00%—35.54%，平均28.05%；二區(qū)灰為14. 60%～27. 72%，平均24.20%。
3.2改進(jìn)的中方1#漿槍燃燒水煤漿試驗(yàn)
6月20日至7月3日，用改進(jìn)的中方1#漿槍進(jìn)行了水煤漿燃燒試驗(yàn)，目的是為了解決日立漿槍的渣量大的問題。由于渣量與鍋爐運(yùn)行工況有直接的關(guān)系，所以渣量的對比要在鍋爐負(fù)荷、單只漿槍噴漿量基本相同的情況下進(jìn)行才有意義。由表5可看出，1#漿槍單位重量水煤漿出渣量比日立漿槍小5倍，渣量減少80%，已經(jīng)低于正常水平。由表6看出，中方1#漿槍灰渣中可燃物含量仍然很高，與日立漿槍相近。
3.3改進(jìn)的中方2#漿槍燃燒水煤漿試驗(yàn)
在1#漿槍試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，把1#漿槍結(jié)構(gòu)改進(jìn)后成為2#漿槍，于7月5日至7月17日，用2#漿槍進(jìn)行了水煤漿燃燒試驗(yàn)，目的是在1#漿槍渣量正常以后，解決灰渣中可燃物含量高的問題，見表7。
2#漿槍以邢臺漿為主進(jìn)行試驗(yàn)。7月5日14點(diǎn)用2#漿槍換下日立漿槍，從圖2、圖3可以看出，用2#漿槍后灰渣中可燃物含量明顯降低，到7月10日達(dá)到最好水平。在此階段爐底渣量正常，7月8日測得渣/漿比為0.007。
3.4 2#漿槍與日立漿槍霧化特性比較
2#漿槍之所以取得較好的燃燒效果，是因?yàn)椴捎昧颂岣呙簼{霧化性的措施，這可以由灰的粒度分布說明，因漿霧化越好，灰中顆粒越小。
由表8可看出，在燃燒同一種漿（邢臺）的情況下，日立漿槍灰的顆粒較大，有大于500t.cm的顆粒存在；而用2#漿槍后，灰的顆粒很小，基本在150um以下，摻人大同漿后顆粒略有增大。這就說明2#漿槍的霧化性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于日立漿槍。
3.5 3#漿槍結(jié)構(gòu)確定
經(jīng)過長期實(shí)驗(yàn)，最后把漿槍的結(jié)構(gòu)優(yōu)化固定下來，成為現(xiàn)在成熟的3#漿槍。該槍結(jié)構(gòu)合理，霧化性能好，單槍噴漿量可達(dá)5t/h。水煤漿槍所用關(guān)鍵耐磨材料也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，成本比日立公司降低10倍。2000年12月19日至21日，與華北電力科學(xué)研究院用3#漿槍于進(jìn)行了72小時滿負(fù)荷試驗(yàn)，經(jīng)測試，220t/h水煤漿鍋爐在滿負(fù)荷時各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求。
4、結(jié)束語
到目前為止，在水煤漿噴嘴改進(jìn)方面取得了顯著成果，確定出了較為理想的漿槍結(jié)構(gòu)，爐底渣量降低5倍，渣中可燃物含量由90%降到10%以下，灰中可燃物含量由30%降到4%左右，水煤漿燃燒狀態(tài)良好。自制的水煤漿槍所用關(guān)鍵耐磨材料壽命在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平，成本比日立公司降低10倍，富通新能源不但生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，生物質(zhì)顆粒燃料主要由木屑顆粒機(jī)壓制生產(chǎn)而成。
