某電廠410t/h鍋爐在2001年7月投運以來，鍋爐經(jīng)常結(jié)焦，不能滿負荷連續(xù)運行；飛灰含碳量較高，有時達12%左右；鍋爐過熱器兩側(cè)存在煙溫偏差，經(jīng)常在130℃左右；除渣機經(jīng)常因機械故障堵渣。這些問題直接影響鍋爐的安全經(jīng)濟運行。經(jīng)過1年半的全面技術(shù)改造和燃燒調(diào)整優(yōu)化試驗，鍋爐存在的問題得到了解決，實現(xiàn)了滿負荷下連續(xù)、可靠運行。鍋爐效率達到91%，高于設(shè)計值0.6個百分點，取得了明顯的經(jīng)濟效益。
1、鍋爐概況
1.1設(shè)備簡介
    該鍋爐為高壓自然循環(huán)固態(tài)除渣鍋爐，單爐體負壓爐膛，呈Ⅱ布置，爐膛和尾部豎井之間有4 100 mm深的水平煙道。
    爐膛上部布置屏式過熱器，一級過熱器置于折焰角上方，二級過熱器布置在水平煙道中。過熱器系統(tǒng)共設(shè)置兩級噴水減溫器，一級減溫器設(shè)置在二級過熱器和屏式過熱器之間，二級減溫器布置在一級過熱器冷熱段之間。減溫水來自給水管路。
    上級省煤器下部為尾部煙道豎井，分隔為前后兩部分對稱布置上、下級空氣預(yù)熱器和下級省煤器。前后豎井中間隔倉用作上、下空氣預(yù)熱器的通用道。鍋爐配有兩級管式空氣預(yù)熱器。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，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
    燃燒器為直流式，四角布置，采用雙切圓燃燒方式，假想切圓直徑∮798 mm/∮366mm．燃燒器設(shè)計參數(shù)見表1。
    因設(shè)計煤種揮發(fā)分較高，灰分較大，同時發(fā)熱值又較低，故一次風(fēng)采用乏氣送粉，一、二次風(fēng)采用間隔布置。磨煤機的干燥劑由再循環(huán)風(fēng)、熱空氣、冷空氣組成，分別占49.6%、48.4%、2%，干干燥劑初溫195.8℃，干燥劑量1.79kg/kg。
    制粉系統(tǒng)采用鋼球磨中間倉儲式乏氣送粉系統(tǒng)，配有2臺送風(fēng)機、2臺引風(fēng)機和2臺排粉機，并配有2個粉倉，其中，甲側(cè)粉倉供5、6、7、8、9、11號6個噴口，乙側(cè)供1、2、3、4、10、12號6個噴口。2臺磨煤機型號為350/600，出口溫度70℃，每臺出力為46.68 t/h。
    除渣系統(tǒng)采用2臺GBL - 4/4000×1300型刮板式撈渣機，配2臺ZS50型減速機。
1.2燃料特性
    設(shè)計煤種燃料特性見表2。
2、鍋爐存在問題分析
2.1結(jié)渣
2.1.1一次風(fēng)速高、四角切圓偏大
在80%額定負荷下，對鍋爐管道一次風(fēng)速進行了測試，試驗中發(fā)現(xiàn)，9、11號測孔無法打開，因此對其他風(fēng)管進行測試。測試結(jié)果見表3。
    由表3中不難看出，除10號管接近額定風(fēng)速25 m/s外，其他管道一次風(fēng)速高于設(shè)計值4～13m/s，且這些管道之間有較大偏差。其結(jié)果勢必造成四角切圓過大，爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)煙氣沖刷水冷壁，引起爐內(nèi)結(jié)渣，這是造成結(jié)焦的重要原因之一。
    一次風(fēng)量大，使煤粉燃燒所需著火熱增大，導(dǎo)致煤粉著火推遲，火焰中心上移，不僅造成鍋爐主汽溫升高，而且易造成鍋爐飛灰、爐渣含碳量升高。
2.1.2氧量過大
    鍋爐負荷在310～320t/h運行時，發(fā)現(xiàn)爐膛內(nèi)火焰發(fā)亮刺眼，爐內(nèi)風(fēng)量明顯偏高。此時，DCS顯示排煙溫度甲、乙側(cè)分別為190℃、181℃，甲、乙側(cè)氧量分別為9%、8%，一、二級噴水量已達最大量。
    過高的氧量雖然能使?fàn)t內(nèi)燃料處于氧化氣氛，但會使火焰中心溫度升高，在實際四角切圓過大的情況下，熔融的灰渣沿墻壁下落時，很容易在爐膛四周結(jié)焦。不僅如此，氧量偏大使燃料在爐內(nèi)的停留時間縮短，增大飛灰含碳量。
2.1.3煤粉粗
    根據(jù)運行煤質(zhì)特性（難著火、難燃盡），設(shè)計煤粉細度為21%左右，而實際測取的煤粉細度1號磨Rm為28%，2號磨R90為26%，煤粉較粗。較粗的煤粉在高速一次風(fēng)帶動下易因慣性引起水冷壁結(jié)渣和磨損。同時，較粗的煤粉燃盡困難，造成飛灰含碳量升高。
2.1.4撈渣機設(shè)計不合理
    撈渣機刮板和鏈條經(jīng)常破壞，爐渣卡澀，16扇關(guān)斷門不能同時關(guān)閉，推桿電機經(jīng)常因過負荷而損壞。而且由于爐渣不能及時排出，在爐底堆積，造成爬焦。這在一定程度上，也會引起鍋爐爐膛結(jié)焦，當(dāng)撈渣機設(shè)備出現(xiàn)故障時，不得不降低鍋爐負荷。
    運行中除渣機設(shè)備檢修維護工作量很大，經(jīng)常更換備品備件，維修費用較高。并且在檢修時，曾幾次燙傷檢修人員，影響鍋爐的安全經(jīng)濟運行。
2.2飛灰含碳量偏高
    具體原因見2.1.1～2.1.3。
2.3煙溫偏差
    消除爐膛出口煙氣殘余旋轉(zhuǎn)。采用四角布置切圓燃燒方式的鍋爐，爐膛出口氣流殘余旋轉(zhuǎn)是造成沿水平煙道寬度方向煙溫、煙速嚴(yán)重偏差的原因之一。從爐膛燃燒所形成的旋轉(zhuǎn)氣流進入爐膛出口到水平煙道時，殘余旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成平行于煙道軸線的直線運動，由于煙氣流動的慣性，將順著圓周的切線方向前進。對于采用順時針方向旋轉(zhuǎn)的切圓燃燒氣流，在爐膛中形成的旋轉(zhuǎn)上升氣流在流入水平煙道時，往往偏向煙道左側(cè)，使左側(cè)的煙氣量、煙氣溫度均高于右側(cè)，導(dǎo)致左側(cè)傳熱強度高、傳熱溫差大，從而左側(cè)局部受熱面的吸熱量相應(yīng)增大，左側(cè)局部汽溫升高。
3、技術(shù)措施
3.1降低煙溫偏差
    根據(jù)鍋爐實際運行情況，將燃燒器上部噴嘴出口氣流反切，以減弱和抵消由下部噴嘴形成的主旋轉(zhuǎn)氣流，降低爐膛出口的氣流旋轉(zhuǎn)強度，改善對流煙道中的煙氣偏流。對燃燒系統(tǒng)進行了改造，將頂部二次風(fēng)、上上二次風(fēng)、上二次風(fēng)等3層二次風(fēng)噴嘴反切250。經(jīng)過計算表明，采用這一方案，可有效地消除殘余扭轉(zhuǎn)慣量。
    改造后的測試結(jié)果表明，反切后過熱器進口處的煙溫偏差基本消除，用光學(xué)高溫計測得其值分別為941℃（左側(cè)）和949℃（右側(cè)）。同時，DCS溫度指示也基本相同。
3.2改機械除渣為水力除渣
    將原除渣設(shè)備拆除，改機械除渣為水力除渣。爐渣由高壓沖灰水直接沖入碎渣機。改造后設(shè)備運行非常可靠，除渣系統(tǒng)簡化，除渣順利，避免了除渣設(shè)備經(jīng)常故障造成的鍋爐爬焦而帶不滿負荷問題，保證了鍋輔機的穩(wěn)定運行，同時檢修工作量大大減少。
3.3燃燒調(diào)整優(yōu)化試驗
    根據(jù)以上分析．，對鍋爐進行燃燒調(diào)整試驗。鍋爐負荷調(diào)整范圍為290～410t/h。
3.3.1  -次風(fēng)速調(diào)整
    調(diào)整后一次風(fēng)速見表5。一次風(fēng)速調(diào)平后，負荷變化肘通過DCS顯示的管道一次風(fēng)靜壓調(diào)整送風(fēng)機和排粉風(fēng)機擋板開度，一次風(fēng)擋板不再參與調(diào)節(jié)。
3.3.2一次風(fēng)煤粉濃度的調(diào)整
    調(diào)整期間對12號粉管進行了疏通，以保證額定負荷下12個粉管全部投入。運行中對各給粉機轉(zhuǎn)速調(diào)平后，采用同操控制。一次風(fēng)煤粉濃度測試結(jié)果見表6。
3.3.3鍋爐最佳氧量調(diào)整
    在額定負荷下，為了確定鍋爐最佳氧量，在氧量為3.5%、4.3%、5%3種工況下對鍋爐效率進行了測試，測試結(jié)果見圖1。
    由圖1曲線可看出，額定負荷下，最佳氧量為4.3%，與設(shè)計值基本吻合。設(shè)計工況下，額定負荷時過熱器出口氧量為4.2%，70%負荷時過熱器出口氧量為4.8%，考慮到鍋爐結(jié)焦?fàn)顩r以及爐膛漏風(fēng)較大，在運行中將氧量控制在4%～5%之間。
3.3.4制粉系統(tǒng)及煤粉細度調(diào)整
    鍋爐一次風(fēng)量偏大，而且煤粉偏粗。因此，改變原來不用再循環(huán)風(fēng)的運行方式，同時增加給煤量，改變磨煤機出力偏低和運行時間過長的問題。
    磨煤機運行參數(shù)控制：入口負壓約350 Pa．出、入口壓差約2 kPa，再循環(huán)門開度為30%一50%，給煤量約46 t/h，出口溫度60～65℃。制粉系統(tǒng)運行方式改進后，煤粉細度經(jīng)化驗分析，R90基本在21%左右，符合設(shè)計要求。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
3.3.5二次風(fēng)的調(diào)整
    在一次風(fēng)擋板不參與調(diào)節(jié)的情況下，不同負荷下的二次風(fēng)速通過四角二次風(fēng)擋板開度來控制，使其達到設(shè)計值。二次風(fēng)小擋板的配風(fēng)方式采用：下二次風(fēng)門開度60%，中上、中下、上二次風(fēng)、上上二次風(fēng)門開度均控制在100%，頂部二次風(fēng)門開度為50%。
    運行中當(dāng)需要對二次風(fēng)進行調(diào)整時，可參考水平煙道過熱器出口的氧量，調(diào)整送風(fēng)機總風(fēng)壓。
3.3.6 -次風(fēng)噴嘴投停優(yōu)化
    通過計算，該爐在70%一100%負荷范圍內(nèi)單只火嘴最大給粉量應(yīng)控制在5.98 t/h，最小給粉量控制在4.16 t/h。若超出這個范圍將會因熱功率過大或過小引起結(jié)渣和燃燒不穩(wěn)定。運行中，在75%額定負荷以上應(yīng)投3層12個火嘴：60%一75%額定負荷停上層對角2個火嘴。
4、技術(shù)改造和燃燒調(diào)整優(yōu)化效果
    通過技術(shù)改造和燃燒優(yōu)化調(diào)整等措施，鍋爐已實現(xiàn)滿負荷連續(xù)穩(wěn)定運行，經(jīng)觀察爐內(nèi)火焰呈現(xiàn)金黃色，燃燒器附近無明顯結(jié)焦現(xiàn)象，結(jié)渣已得到了有效控制。過熱器煙溫偏差已基本消除，鍋爐各參數(shù)符合設(shè)計要求。
    撈渣機運行可靠，除渣順利，檢修工作量大大減少。
    鍋爐飛灰含碳量在3%左右，鍋爐效率達到了91%．與設(shè)計效率相比提離了0.6個百分點，每年可節(jié)煤2 000t，節(jié)約費用56萬元。
    通過近兩年對鍋爐的綜合治理，取得了較好的社會效益和經(jīng)濟效益。
5、結(jié)論
    a．通過技術(shù)改造和燃燒調(diào)整優(yōu)化試驗，鍋爐現(xiàn)已實現(xiàn)滿負荷運行，爐內(nèi)結(jié)渣基本消除。
    b．鍋爐一次風(fēng)量大、煤粉粗、氧量大及運行方式不合理是造成鍋爐結(jié)焦的主要原因。
    c．將機械除渣改造為水力除渣方式是可行的。改造后設(shè)備運行可靠，除渣順利，消除了因除渣設(shè)備故障造成的鍋爐爬焦問題，保證了鍋爐輔機的穩(wěn)定運行，檢修工作量也大大減少。
     d.鍋爐上三層二次風(fēng)噴嘴反切250角后，過熱器進口處左右兩側(cè)的煙溫偏差已基本消除。
     e.通過技術(shù)改造和燃燒優(yōu)化調(diào)整，鍋爐效率達到91%，與設(shè)計效率相比提高了0.6個百分點，每年可節(jié)煤2 000 t，節(jié)約費用56萬元，取得了較好的社會效益和經(jīng)濟效益。
     f.升降負荷過程中，燃燒穩(wěn)定，鍋爐最低穩(wěn)燃負荷為245 t/h。