廣東省連州電廠2臺(tái)125MW新建機(jī)組的鍋爐(420t/h)由哈爾濱鍋爐廠制造，用于燃燒低揮發(fā)份的無(wú)煙煤，煤質(zhì)分析見(jiàn)表1。機(jī)組已于2000年3月、8月分別投入商業(yè)運(yùn)行。在調(diào)試期間和生產(chǎn)初期，鍋爐燃燒穩(wěn)定性一直很差，常常發(fā)生滅火現(xiàn)象，造成鍋爐主燃料跳閘，電廠被迫投入大量的助燃油，嚴(yán)重影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，甚至對(duì)機(jī)組設(shè)備的安全性也產(chǎn)生了一定影響。雖通過(guò)大量的燃燒調(diào)整，但效果不盡人意。為了徹底解決問(wèn)題，在綜合分析滅火原因后，首先于2001年5月對(duì)1號(hào)鍋爐進(jìn)行了必要的改造，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)，總結(jié)出成功的改造經(jīng)驗(yàn)，又在2001年12月對(duì)2號(hào)鍋爐進(jìn)行了改造，改造十分成功。
1、鍋爐改造前的狀況
1.1鍋爐簡(jiǎn)介
    鍋爐型號(hào)為HG-420/13.7-WM2，單鍋筒、自然循環(huán)、集中下降管、一次中間再熱、Ⅱ形布置的固態(tài)排渣煤粉爐。爐膛為正方形9580x9580mm，頂棚管標(biāo)高44450mm。
    鍋爐采用鋼球磨中間倉(cāng)儲(chǔ)制，一爐兩磨，熱風(fēng)送粉。燃燒設(shè)備為四角切向布置直流式，假想切圓直徑為∮639mm，逆時(shí)針?lè)较蛐�轉(zhuǎn)，三次風(fēng)對(duì)沖布置。燃燒器布置如圖1所示，其中：上、下二層燃燒器為百葉窗水平濃淡式，帶側(cè)邊風(fēng)，中間一層為雙通道自穩(wěn)式燃燒器，帶有腰部風(fēng)。點(diǎn)火方式采用高能點(diǎn)火器輕油煤粉兩級(jí)點(diǎn)火。燃燒器設(shè)計(jì)特性參數(shù)見(jiàn)表2～3。為保證燃料充分燃燼，在水冷壁上敷設(shè)了150m2的衛(wèi)燃帶。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(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)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。
1.2穩(wěn)燃試驗(yàn)
    在鍋爐調(diào)試時(shí)，按原設(shè)計(jì)配風(fēng)不能退油穩(wěn)燃，嚴(yán)重影響了機(jī)組的正常投運(yùn)。為此進(jìn)行了大量的燃燒調(diào)整試驗(yàn)及采用了一些穩(wěn)燃措施以期找到最佳的燃燒方式，解決鍋爐退油滅火問(wèn)題，主要是調(diào)整二次風(fēng)的不同配風(fēng)方式，如圖2所示。試驗(yàn)逐步加大按兩頭大、中間小的二次風(fēng)配比，直至下、中一次風(fēng)噴口間的二次風(fēng)完全關(guān)閉，成了下、中一次風(fēng)噴口集中燃燒的布置方式。
    試運(yùn)初期，暖風(fēng)器因故未能投入，使熱風(fēng)溫度遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)的370℃，且一次風(fēng)速較高，遠(yuǎn)高于22 m/s設(shè)計(jì)值，各層二次風(fēng)配比較均勻，這樣退油后鍋爐馬上滅火了。圖2中Tl工況降低了一次風(fēng)速，同時(shí)將中下層及腰部風(fēng)二次風(fēng)門開(kāi)度減小，側(cè)邊風(fēng)全關(guān)，這樣燃燒情況有了改善，但退完最后一只油槍9min后，爐膛仍然發(fā)生滅火。
    試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，爐膛最下層一次風(fēng)噴口區(qū)域的溫度最低，后下部溫度比中部低300℃以上，比上部低100℃以上，實(shí)際上從爐上看火孔也可看到下層燃燒很不完全，爐內(nèi)火焰發(fā)紅。將原1支穩(wěn)燃大油槍換成小油槍，這種下層燃燒不穩(wěn)的現(xiàn)象更明顯，使下層的溫度更低。為進(jìn)一步提高下層爐溫，除投入暖風(fēng)器提高一次風(fēng)溫外，試驗(yàn)進(jìn)一步關(guān)小最下層二次風(fēng)和燃油二次風(fēng)后，效果顯著，特別是下部燃燒得到了極大改善，這表明爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定，此時(shí)撤出最后一只油槍，爐內(nèi)燃燒未發(fā)生波動(dòng)，爐膛負(fù)壓正常變化，退油后下層爐溫略降。
    從試驗(yàn)結(jié)果可明顯看到，二次風(fēng)最下層的油層風(fēng)門開(kāi)度大小對(duì)爐內(nèi)火焰溫度影響很大，如圖3所示。當(dāng)該風(fēng)門開(kāi)度從70%關(guān)到40%時(shí)，下層溫度上升了57℃，繼續(xù)關(guān)小至25%開(kāi)度，溫度又上升了近100℃，此時(shí)下層火焰溫度已超過(guò)1400℃，油層風(fēng)門再關(guān)至20%，下層火焰溫度仍上升，在該狀態(tài)下退出油槍，鍋爐達(dá)到了穩(wěn)定燃燒工況。
    盡管調(diào)試時(shí)實(shí)現(xiàn)了退油燃燒，但2臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)，鍋爐還是一直燃燒不穩(wěn)，改造前平均每月要滅2次火，有時(shí)甚至一天滅火2、3次，極大地影響了電廠的安全生產(chǎn)，為此鍋爐生產(chǎn)廠家、電廠、廣東省電力試驗(yàn)研究所等單位在仔細(xì)分析原因的基礎(chǔ)上，對(duì)鍋爐進(jìn)行了綜合改造。
1.3原因分析
    穩(wěn)燃試驗(yàn)表明，鍋爐燃燒器設(shè)計(jì)不合理是造成鍋爐燃燒不穩(wěn)的主要原因。對(duì)低揮發(fā)份難著火的無(wú)煙煤，本應(yīng)采用一次風(fēng)集中布置的方式，而設(shè)計(jì)時(shí)卻采用了一、二次風(fēng)噴口相間布置的均等配風(fēng)方式。一、二次風(fēng)噴口的距離太近，對(duì)一次風(fēng)的干擾太大，一、二次風(fēng)相交提前，降低了火焰中心的溫度，影響燃燒穩(wěn)定。運(yùn)行中降低二次風(fēng)速運(yùn)行，又導(dǎo)致?tīng)t膛過(guò)�？諝庀禂�(shù)偏低，降低了鍋爐的出力和效率，飛灰可燃物高達(dá)18%—20%，鍋爐效率只有85%(設(shè)計(jì)鍋爐效率為90.31%)。
    另外，熱風(fēng)溫度偏低，只有320℃。投入暖風(fēng)器運(yùn)行后熱風(fēng)溫度為350℃，達(dá)不到設(shè)計(jì)值376.6℃，這不利于無(wú)煙煤的著火和穩(wěn)燃。
    送風(fēng)機(jī)滿出力不足。鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，2臺(tái)送風(fēng)機(jī)滿出力運(yùn)行，也只能基本維持鍋爐總風(fēng)量，沒(méi)有調(diào)節(jié)裕量。其主要是由于暖風(fēng)器安裝在送風(fēng)機(jī)的出口風(fēng)道，阻力很大，對(duì)送風(fēng)機(jī)造成了很大的壓損，由此造成爐膛出口A、B側(cè)氧量只有2.7 010，滿負(fù)荷時(shí)氧量不足，造成煤粉燃燒不完全，飛灰可燃物增大，降低了鍋爐的效率。
2、鍋爐的改造情況
    1號(hào)爐在2001年5～6月對(duì)燃燒器、省煤器、一次風(fēng)管、給粉機(jī)、衛(wèi)燃帶等進(jìn)行了綜合改造。
2.1  燃燒器改造
    燃燒器改造目的：燃燒器改造的指導(dǎo)思想是一次風(fēng)集中布置，確保著火穩(wěn)定；拉大一、二次風(fēng)噴口的距離，使二次風(fēng)在煤粉火炬邊緣著火后與一次風(fēng)相交，改善后期配風(fēng)，使風(fēng)量滿足燃燒需要，以求較好的燃盡效果，提高燃燒效率。
    燃燒器改造內(nèi)容：
    (1)下二次風(fēng)口標(biāo)高不變，油槍由下部風(fēng)室移至上部風(fēng)室；
    (2)下中二次風(fēng)取消；
    (3)下層一次風(fēng)上移150mm;
    (4)雙通道燃燒器下移181mm；
    (5)上中二次風(fēng)口尺寸加大，位置下移，并加裝了一層1 t/h的小油槍；取消偏轉(zhuǎn)7°的角度；
    (61上上二次風(fēng)標(biāo)高由16 928mm增至16 956mm;取消偏轉(zhuǎn)20。的角度；
    (7)三次風(fēng)改為自引式，射流方向仍維持原對(duì)沖布置。
    改造后的燃燒器布置也列于圖2中。
    (注：在改造前為降低爐膛出口兩側(cè)的煙溫差，將二次風(fēng)口偏轉(zhuǎn)，結(jié)果燃燒更不穩(wěn)定，減小溫差的效果不明顯。)
2.2  省煤器改造
    省煤器改造目的：運(yùn)行中熱風(fēng)溫度偏低，通過(guò)減小高溫省煤器受熱面，以提高預(yù)熱器區(qū)域的溫壓，提高熱風(fēng)溫度，有利于無(wú)煙煤的著火和穩(wěn)燃。
    省煤器改造內(nèi)容：高溫省煤器受熱面14排減小為12排。
2.3一次風(fēng)管改造
    大修中對(duì)一次風(fēng)管進(jìn)行優(yōu)化布置，盡量減小一次風(fēng)管的上升段及彎頭，降低一次風(fēng)管的阻力。
2.4給粉機(jī)改造
    切小給粉機(jī)葉輪15mm，縮小給粉機(jī)下粉孔，降低單位時(shí)間的給粉量，以達(dá)到提高給粉機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。
2.5暖風(fēng)器的作用不明顯，反而增大阻力，故取消曖風(fēng)器．。
2.6增補(bǔ)衛(wèi)燃帶
    為了強(qiáng)化燃燒，提高鍋爐穩(wěn)燃能力，在三次風(fēng)噴口上增補(bǔ)了50m2衛(wèi)燃帶，衛(wèi)燃帶分區(qū)布置。
    2001年底在1號(hào)爐改造的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，電廠對(duì)2號(hào)鍋爐進(jìn)行了改造。為了提高熱風(fēng)溫度，在1號(hào)鍋爐改造中，割除了上級(jí)空預(yù)器前的少部分省煤器，以期提高空預(yù)器前煙溫，從而可以提高熱風(fēng)溫度。但是，實(shí)踐證明，割管措施并不理想，煙溫沒(méi)有多大提高，熱風(fēng)溫度偏低也沒(méi)改善。然而有設(shè)計(jì)要求，省煤器不能夠多割，因此，此項(xiàng)改造措施不在2號(hào)鍋爐上使用。
    為了減少再熱汽溫A側(cè)比B側(cè)汽溫高的偏差的問(wèn)題，2號(hào)爐割除了水平煙道上的A側(cè)高溫再熱器的部分管子，減少了受熱面。這是減少汽溫偏差的最直接方法。其它的改造內(nèi)容，2號(hào)爐完全同1號(hào)爐。
3、鍋爐改造后的效果
3.1燃燒穩(wěn)定性
    1號(hào)爐自2000年3月4日移交投產(chǎn)至2001年5月，鍋爐因燃燒不穩(wěn)滅火累計(jì)達(dá)30次，平均每月2次。改造后燃燒穩(wěn)定性極大地提高，83 MW負(fù)荷可退油穩(wěn)燃，達(dá)到燃燒器大修改造的最低退油穩(wěn)燃負(fù)荷的要求。1號(hào)、2號(hào)爐迄今為止未出現(xiàn)過(guò)因燃燒不穩(wěn)而滅火的現(xiàn)象，鍋爐的穩(wěn)燃問(wèn)題得到徹底解決。
3.2鍋爐效率
    1號(hào)爐改造前進(jìn)行了鍋爐效率試驗(yàn)，飛灰可燃物高達(dá)19%，鍋爐效率僅為85.1%，改造后飛灰可燃物已降低至10%～13%，大修后鍋爐效率為88.44%，比大修前要提高3.34%。
    1號(hào)爐取消了暖風(fēng)器后，解決了滿負(fù)荷時(shí)送風(fēng)機(jī)出力不足、缺氧燃燒的問(wèn)題。目前，滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，氧量可調(diào)整至4%～6%，飛灰可燃物又由13%降至8%～10%，鍋爐效率由88.44%提高至89%。
    由于很多措施2號(hào)爐吸取了1號(hào)爐的經(jīng)驗(yàn)在大修前已實(shí)施，故鍋爐熱效率的提高沒(méi)有1號(hào)爐明顯，大修前后提高了0.5%。再熱汽溫的偏差有所減小。
3.3其它效果
    一次風(fēng)優(yōu)化改造后，大大地降低了一次風(fēng)管阻力，解決了運(yùn)行中容易堵粉管的問(wèn)題。
    給粉機(jī)改造后，解決了給粉機(jī)下粉不均的問(wèn)題，提高了鍋爐燃燒的穩(wěn)定性。
    在上中二次風(fēng)噴口增加一層小油槍后，提高了油槍在調(diào)峰時(shí)的穩(wěn)燃效果，深度調(diào)峰時(shí)用上層小油槍助燃，降低了助燃用油。下層油槍由下隔倉(cāng)上移至上隔倉(cāng)后，接近了下層油槍和下一次風(fēng)噴口的距離，改善了冷升爐投粉時(shí)下層油槍點(diǎn)不著煤粉的情況，提高了升爐的速度，節(jié)省了升爐點(diǎn)火用油。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
4、小  結(jié)
    連州電廠2臺(tái)鍋爐的成功改造，遵循了無(wú)煙煤燃燒的基本原則：一次風(fēng)集中布置，使煤粉燃燒相對(duì)集中，能量集中；在燃燒區(qū)敷設(shè)衛(wèi)燃帶對(duì)提高燃燒器附近的爐溫、穩(wěn)定燃燒是起了很大作用的。改造使電廠取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，其經(jīng)驗(yàn)對(duì)無(wú)煙煤鍋爐的設(shè)計(jì)、運(yùn)行有很好的借鑒意義。