天津大港發(fā)電廠二期工程3、4號鍋爐由意大利Franco．Tosi鍋爐廠制造，采用ABB-CE技術(shù)及其許可證生產(chǎn)。鍋爐為亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、強制循環(huán)汽包爐，D型布置，擺動式燃燒器四角切圓燃燒，固態(tài)排渣，半露天布置，全鋼構(gòu)架。制粉系統(tǒng)采用雙進雙出鋼球磨半直吹系統(tǒng)。
  鍋爐原設(shè)計煤種為山西晉中南貧煤，在鍋爐運行過程中，水冷壁管發(fā)生嚴重的高溫腐蝕，且速度極快，導致機組不能安全穩(wěn)定運行。同時由于山西晉中南貧煤供應(yīng)量不足，將燃用煤種改為煙煤，為此改造燃燒器及制粉系統(tǒng)。
1、鍋爐原設(shè)計情況
1.1鍋爐主要設(shè)計參數(shù)
    過熱器出口蒸汽流量1110t/h;過熱器出口蒸汽溫度540℃；過熱器出口蒸汽壓力17.4 MPa(g):鍋爐給水溫度296℃；再熱器蒸汽流量878.8t/h;再熱蒸汽進口蒸汽壓力3.78MPa(g):再熱蒸汽出口蒸汽壓力3.6 MPa(g):再熱蒸汽進口，出口蒸汽溫度328/540℃；省煤器進口給水溫度296℃。
1.2鍋爐原設(shè)計燃料及改造后的燃料
    鍋爐原設(shè)計燃用晉中貧煤，改造后的設(shè)計煤是大同煙煤，校核煤是神木煙煤。經(jīng)綜合分析，改造后燃用煤種為易著火穩(wěn)燃、易燃盡、結(jié)焦性較強的煙煤。采取相應(yīng)措施，可確保著火穩(wěn)定和低負荷穩(wěn)燃；只要有足夠停留時間和適當?shù)拿悍奂毝�，就可達到理想的燃盡水平。同時，在燃燒器設(shè)計時，重點考慮采取有效措施來防止水冷壁高溫腐蝕和爐膛水冷壁結(jié)焦，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
1.3鍋爐制粉系統(tǒng)
   原制粉系統(tǒng)采用的是雙進雙出鋼球磨冷一次風機正壓半直吹系統(tǒng)。
   從空預(yù)器出來的一次風分成兩部分：一部分到制粉系統(tǒng)用于煤粉的制備，并經(jīng)分離器作為三次風送入爐膛，這部份風量約占18%;另一部分從預(yù)熱器出來后與分離器出來的煤粉混合，作為一次風送入爐膛，這部份風量約占9.4%。
1.4燃燒器
    原設(shè)計燃燒器采用典型的貧煤燃燒器結(jié)構(gòu)，4層一次風，兩兩集中布置，一次風采用寬調(diào)節(jié)比型燃燒器，兩層三次風高位布置。
2、水冷壁高溫腐蝕的原因
    由于鍋爐的一次風率較低，同時又采用了垂直濃淡型燃燒器，并采用了一次風兩兩集中布置等強化著火和穩(wěn)燃的措施，使燃燒器區(qū)域的熱負荷較高，同時使該區(qū)域處于缺氧燃燒的狀態(tài)，這是造成水冷壁高溫腐蝕的最主要原因；同時來煤硫份含量偏高也加速水冷壁高溫腐蝕的速度。
3、改造方案
3.1制粉系統(tǒng)
    制粉系統(tǒng)由原來的半直吹系統(tǒng)改為正壓直吹系統(tǒng)，一次風率由原來的9.4%改為19.3%。煤粉細度R0-20%。共4臺磨煤機，其中在MCR下3臺運行，l臺備用。
3.2燃燒器
3.2.1燃燒器改造原則
  在保留原鍋爐燃燒器的著火、穩(wěn)燃效果好，NOx的排放水平低，煙氣側(cè)偏差小，煤種適應(yīng)能力強等優(yōu)點的同時，本鍋爐燃燒器的設(shè)計重點是從根本上解決水冷壁高溫腐蝕問題，同時保證水冷壁不結(jié)焦。
3.2.2燃燒器改造范圍
    (1)本次改造不改變爐膛的幾何尺寸（包括爐膛斷面、高度、容積等）。
     (2)重做燃燒器本體、燃燒器風箱風道和擋板風箱。
    (3)原來的大風箱保留，燃燒器與大風箱的接口不變，燃燒器風箱風道的上下標高不變。
    (4)點火方式為三級程控點火，為高能點火器點液化氣，然后點重油，再點燃煤粉。
    (5)原來的二次風門執(zhí)行器和燃燒器擺動執(zhí)行器保留。
    (6)燃燒器噴口寬度不變。
3.2.3燃燒器改造方案
    本改造工程燃用設(shè)計煤質(zhì)為大同煙煤，通過前述煤質(zhì)特性分析及有關(guān)工程鍋爐燃燒器的成功設(shè)計經(jīng)驗，并根據(jù)招標文件中的各項要求，最終確定了燃燒器方案。
    改造后的燃燒器設(shè)計參數(shù)：一次風速28 m/s；二次風速50 m/s: -次風率19.3%：二次風率78.2%; -次風溫75℃；二次風溫336℃。其主要特點如下：
    針對鍋爐改造燃煤的特點，燃燒器采用適當拉開形式并選取較小假想切圓直徑；一次風噴口采用了哈鍋特色的水平濃淡煤粉燃燒器；燃燒器上部二層OFA噴嘴反切，其中上部二層OFA噴嘴采用哈鍋最新開發(fā)的水平擺動式噴口；OFA噴嘴高位布置。
    改造后仍采用4層一次風噴口，2層油風室，1層燃盡風室，輔助風室改為6層。2層油風室正常運行時作為二次風室。
    二次風擋板采用ABB-CE典型結(jié)構(gòu)，非平衡式。整個燃燒器同水冷壁固定連接，并隨水冷壁一起向下膨脹。燃燒器部分隔板同水冷壁剛性梁連接在一起，以保證鍋爐爐膛水冷壁的整體剛性。
3.2.4燃燒器結(jié)構(gòu)及特點
    本燃燒器采用CE傳統(tǒng)的大風箱結(jié)構(gòu)，擺動式噴口。由隔板將大風箱分成若干個風室。：次風室裝有導流板，二次風噴口裝有均風導向隔板，可防止二次風偏斜，并可防止噴口受熱后的變形。一次風及二次風噴嘴均可上、下擺動各200。頂部風噴嘴采用哈鍋最新開發(fā)的水平擺動式噴口，可使頂部風噴嘴反切00～200。整個燃燒器和水冷壁固定連接，并隨水冷壁向下膨脹。燃燒器不得承受其他外力作用。
    一次風室采用了水平濃淡燃燒器，并配有偏置周界風，百葉窗型煤粉濃縮器的原理是煤粉氣流在葉片間隙急轉(zhuǎn)彎時發(fā)生氣固分離，根據(jù)燃料的特性決定濃淡的比例，在燃燒器出口處形成濃度有差異的兩股水平氣流。氣流的向火側(cè)為濃煤粉，背火側(cè)為淡煤粉。濃煤粉氣流具有著火溫度低，著火時間短，著火熱減少，火焰?zhèn)鞑ニ俣忍岣�，著火點火焰溫度提高等顯著的優(yōu)點，使其具有良好的穩(wěn)燃性能。同時燃燒器出口的鈍體加強了煙氣回流，加強了擾動，強化了煤粉著火條件。
    周界風有利于煤粉前期著火和防止結(jié)渣，同時對停運的一次風口起冷卻作用。
    偏置周界風可確保燃燒后的氣流不貼壁，增加燃燒器水冷壁壁面附近的氧化性氣氛，避免水冷壁發(fā)生高溫腐蝕及出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。上一次風口中心線距屏底有足夠距離，保證煤粉充分燃盡，減少未燃盡損失，提高鍋爐效率；降低爐膛出口煙氣溫度，防止爐膛上部受熱面結(jié)焦；下一次風口中心線距冷灰斗拐點有足夠距離，防止爐膛下部結(jié)焦。
    水平濃淡燃燒器又可有效地抑制NOx的產(chǎn)生。其濃相和淡相的風煤比均避開了NOx生成的最高區(qū)域。
4、改造效果的綜合分析
4.1有效地防止水冷壁高溫腐蝕和結(jié)焦
    由于采用了較小的假想切圓直徑，增大一次風率，燃燒器適當拉開布置，水平濃淡燃燒器加偏置周界風等諸多防止水冷壁高溫腐蝕和結(jié)焦的措施，必將從根本上解決此類問題。
4.2達到更低的NOx排放水平
    本燃燒器的設(shè)計保留了原燃燒器在控制N0x排放方面的諸多優(yōu)點。同時由于煤種的變更將達到更低的NOx排放水平。
4.3顯著地提高燃燒效率
    (1)鍋爐燃料由較難燃盡的貧煤變?yōu)檩^易燃盡的煙煤，將從根本上提高燃燒效率。
    (2)原貧煤爐膛燃盡高度較煙煤爐膛高，使改造后煙煤更易燃盡。
    (3)原雙進雙出磨煤機的磨煤細度要高于燃用煙煤要求，必將使煙煤更易燃盡。
4.4有效地控制煙溫偏差
    (1)貧煤到煙煤的改變將減小煙溫偏差的產(chǎn)生。
    (2)本次采用的哈鍋最新開發(fā)的水平擺動式OFA噴嘴，將能有效地調(diào)整可能產(chǎn)生的煙溫偏差。
5、燃燒器設(shè)計方面的突破
    目前，國內(nèi)大型鍋爐廠在大容量（300MW以上等級）燃煤鍋爐的設(shè)計上均采用80年代初期引進的美國燃燒工程公司(CE)的技術(shù)。CE公司的WR燃燒器對不同煤質(zhì)的燃燒器單只熱功率有明確的限制。本次改造工程燃燒器的單只熱功率已大大超出了該限制要求。但由于該煤質(zhì)的特殊性，再加上采取了新型的燃燒器結(jié)構(gòu)，使得燃燒器的實際運行效果非常良好。應(yīng)該說這是哈鍋燃燒技術(shù)的一次突破。
6、改造效果
    (1)從運行至今，從未發(fā)生過水冷壁結(jié)焦現(xiàn)象。
    (2)在鍋爐運行過程中，通過實際測試，水冷壁壁面附近氧量達到設(shè)計值，從未發(fā)生過水冷壁高溫腐蝕現(xiàn)象。
    (3)鍋爐效率得到了顯著提高，實測數(shù)據(jù)高于93%。
    (4)爐膛出口兩側(cè)的煙溫偏差實際運行小于50℃。
    (5)燃燒器擺動靈活，溫度調(diào)節(jié)特性良好。