隨著我國經濟的快速發展，石油消費呈現加速增長態勢．2003年我國進口石油量已達到9112萬t，需支付大量外匯，油價居高不下，己在一定程度上影響我國經濟發展，因此，尋找新的代油燃料，確保我國能源供應的穩定和社會經濟的可持續發展具有重要意義，我國煤炭資源十分豐富，占化石能源資源的80%以上，如果把不清潔的煤轉化成潔凈的代油燃料，無疑將是一項符合國情、有重要社會經濟效益的工作．水煤漿正是實現代油的煤基潔凈燃料，它是由68%左右的煤粉、32%左右的水和0.5%左右的化學添加劑組成的，其流動和儲存特性類似重油，并能像油一樣霧化燃燒，是一種理想的代油燃料．因水煤漿燃料的組成特點使其在鍋爐中的燃燒過程與油、煤粉都有區別，燃油鍋爐要實現水煤漿穩定高效燃燒，則必須對鍋爐本體、燃燒器、噴嘴等關鍵部件進行改造設計，筆者針對某廠65 t/h燃油鍋爐，介紹了進行改燒水煤漿的一些技術設計和燃燒試驗，結果表明改造是成功的．
1、原鍋爐概況
     該鍋爐是北京鍋爐廠制造的Y - 65/3.9-1型燃油鍋爐，原設計燃燒渣油，鍋爐采用中壓單鍋筒、自然循環、負壓燃燒、平衡通風、Ⅱ型室內布置，爐膛為正方形截面，鍋爐采用全懸吊結構，利用大直徑下降管集中供水．爐膛為密節距水冷壁，水平煙道及尾部煙道上部布置有過熱器和包墻管，水平煙道分兩級布置了對流過熱器，兩級之間裝設噴水減溫器，以調節過熱蒸汽溫度，省煤器為單級布置，空預器為臥式，尾部垂井裝有鋼珠除塵，原設計燃燒裝置為4只重油燃燒器（后改為油／天然氣兩用），分2排布置于爐室前墻．鍋爐簡圖如圖1 (a)所示．
2、油爐改燒水煤漿的關鍵技術及難點
    (1)燃燒水煤漿需要的著火熱是煤粉的1.3倍，如何保證穩定著火和高效燃燒；水煤漿著火和燃燒特點與油相差較大，如何把油燃燒器改成水煤漿和油兩用燃燒器；設計及研制能使高黏度水煤漿良好霧化的防磨噴嘴；與燃油相比，水煤漿火炬延長3m以上，如何保證爐膛出口的煙溫在允許范圍內．
    (2)灰渣處理水煤漿雖然屬少灰燃料，但也要防止爐內結焦、積灰，清除爐底灰渣，防止各受熱面積灰和飛灰磨損，并做到灰渣綜合利用，滿足環保要求．
    (3)高水分問題水煤漿含有30%～40%的水，如何防止露點升高而引起尾部受熱面低溫腐蝕．
    (4)傳熱及受熱面油爐熱負荷大于煤爐（如容積熱負荷大1.60~1.75倍），改燒水煤漿后如何提高鍋爐出力；水煤漿和油輻射換熱特性不一樣，油爐改燒水煤漿后爐膛等受熱面吸熱分配將發生變化，如何調整受熱面布置，保證減溫裝置滿足汽溫的要求，過熱器不超溫．
    (5)煙氣排放污染如何控制煙氣中的飛灰、二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放，符合國家環保排放要求．
    (6)設備燃燒器和受熱面改造后，阻力會有所增加，如何降低煙風阻力；水煤漿燃燒過量空氣系數比燃油大0.1左右，空氣和煙氣量會有所增加，如何使原送、引風機盡量少改動而滿足要求．
(7)運行水煤漿冷爐快速點火及切換技術；水煤漿冷熱態調整試驗問題；水煤漿燃燒運行優化和操作規程；水煤漿低負荷穩燃運行技術．
三門峽富通新能源銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
3、鍋爐改造技術
3.1  鍋爐本體改造
    燃油鍋爐特點是爐膛容積小，熱負荷大，該爐容積熱負荷為0. 24 MW／m3，為了適應水煤漿燃燒，鍋爐體積需要擴大，以降低鍋爐容積熱負荷，為此爐膛整體向下延伸約2 m．
    在受熱面改造方面，過熱器和噴水減溫裝置不改動，為了提高熱風溫度，對省煤器和空預器的面積和布置進行調整，即在省煤器上、下兩組之間增加一級空預器，同時上組省煤器去除6排管子，增加下級空預器的面積，使空預器總面積約增加2 000m2.改造后的鍋爐如圖1(b)所示．此外，鍋爐水冷壁和其他受熱面增加吹灰裝置，省煤器和空預器增加防磨裝置，
    爐底由原來平爐底改為冷灰斗，并增加刮板式撈渣機，除塵器選用單室二電場靜電除塵器，干法出灰，經刮板送入專用飛灰罐車，直接運送并進行綜合利用．
3.2  油／水煤漿兩用燃燒器
    燃燒器由前墻布置旋流燃燒器改為四角布置直流燃燒器，該燃燒器為油／水煤漿兩用燃燒器，均等布風方式，一次風噴口(即油／水煤漿兩用燃燒器)2層，二次風口3層；一次風噴口內層為中心一次風，外層為周界一次風，按分級送風形式布置，中心風道設置固定葉輪(圖2).燃油時投中心風和部分周界一次風，燃水煤漿時投周界一次風，為了保證燃油時蒸汽參數和燃瓦斯氣的需要，保留前墻上排2個旋流燃燒器．
3.3  水煤漿和油霧化噴嘴
    這次改造使用的噴嘴是浙江大學研制的撞擊式多級蒸汽霧化型水煤漿噴嘴，該噴嘴主要磨損部位鑲嵌碳化鎢材料，使噴嘴壽命達到1 500—2 000 h．油噴嘴采用“Y”型噴嘴，其主要技術參數見表1．
4、試驗和應用
4.1試驗燃料特性
試驗期間水煤漿燃料由自備制漿廠提供，制漿用煤為鶴崗煙煤，燃料油為渣油，水煤漿和油特性見表2．
4.2  水煤漿鍋爐點火過程
    每個燃燒器下二次風噴口里裝有水煤漿點火系統(圖3)，包括帶穩燃器的、高能點火槍和燃氣槍管，在水煤漿點火前，先用高能點火棒點燃瓦斯氣，再用瓦斯氣逐支點燃主油槍管內的渣油，待鍋爐負荷達到40%，爐膛溫度在900～1 000℃以上，爐膛出口溫度超過650~700℃后，再逐步投入水煤漿槍，逐漸提高鍋爐負荷和爐膛溫度，同時逐步撤除油槍或氣槍．后來加大了燃氣槍容量，用4支燃氣槍直接點燃水煤漿，再逐步切換，這樣就完全脫離了燃油．
4.3  燃燒調整試驗結果
    (1)鍋爐的主要技術參數燃燒調整試驗共進行3個工況，工況1為油和水煤漿混燒工況，燃料比例是水煤漿投4支槍，渣油投2支槍；工況2是全燒水煤漿工況，投6支水煤漿槍；工況3是全燒水煤漿低負荷（50%負荷）試驗，投4支水煤漿槍，燃燒器配風對作好燃燒是非常重要的，根據熱力計算，投水煤漿槍6根就能滿足55 t/h設計負荷要求，一般安排在下層一次風口4根，上層一次風口2根（對角），相應的配風按均等配風的要求分布，即上二次風、中二次風和下二次風按設計要求全投．調試期間水煤漿噴槍前漿壓維持在0.9 MPa左右，汽壓維持在0.9~1.0 MPa，水煤漿入爐溫度維持在約49℃．
    表3說明鍋爐改造后能滿足運行要求，無論是油／水煤漿混燒還是全燒水煤漿，無論是高負荷還是低負荷(50%)，鍋爐主要參數都在改造設計范圍內，能滿足運行要求，調試期間，鍋爐最高曾達到65 t/h.鍋爐在低負荷(50%)全燒水煤漿條件下，水煤漿依然快速著火，燃燒穩定，在上述工況下，燃燒效率和鍋爐熱效率分別達到97%和90%以上，與煤粉爐不相上下．
    但試驗中也發現全燒水煤漿飛灰含碳量偏高，在10%~20%之間，原因一是風量不足，根據爐膛出口（高過和低過之間）測量，氧量為2. 5%~3.0%（熱力計算要求4%），偏低；另外，送入爐內的風量測量表明也偏低；二是測試期間由于煤漿質量等原因，經常發生噴嘴堵塞現象，頻繁換槍，造成燃燒狀態波動，不利于燃燼．
    (2)爐內溫度分布  對鍋爐燃燒器區域(測點在4個墻中間標高5 500 mm)、燃燒器上方(測點在兩側墻標高8 500 mm)和爐膛出口溫度測量結果見圖4和表4．燃燒區域最高溫度為1 400℃以上，說明燃燒是非常穩定的，煤漿著火距離均在200~300 mm以內，上層燃燒器比較近，圖4為全燒水煤漿時爐內燃燒溫度隨鍋爐負荷變化情況，負荷升高，各點溫度也隨之提高，在負荷較低情況下，燃燒器區域和爐膛出口溫度依然維持在1200和700℃左右，說明能保證水煤漿穩定著火燃燒，
    (3)排煙成分  全燒水煤漿鍋爐尾部煙氣成分監測數據見表5，測量儀器為Test0360煙氣分析儀．3個工況下NO。排放濃度分別為585，498和425 mg/m3，SO2排放濃度分別為598，379和352 mg/m3，均明顯低于國家『日鍋爐環保排放標準，特別是NO。和SO，明顯低于常規燃渣油和煤粉鍋爐，因此在環保方面也具有明顯優勢．
5、結論
    運行結果表明65 t/h油爐改燒水煤漿后，鍋爐主要參數能滿足運行要求，鍋爐負荷可以達到設計值55 t/h以上，調試期間最高可以達到65 t/h．鍋爐熱效率在90%以上，燃燒效率在97%以上，水煤漿／油兩用燃燒器既能滿足水煤漿快速著火、穩定燃燒的目的，又能滿足油燃燒的要求，水煤漿燃燒時，火炬明亮，燃燒完全，噴嘴負荷調節范圍大，調節方便，油漿切換容易，
    改燒水煤漿后鍋爐煙氣污染物排放物S0，和NO。均低于國家環保排放標準，具有十分明顯的社會經濟效益，初步估計1臺鍋爐年經濟效益達到1 500萬元以上，作為我國第1臺65 t/h燃油設計鍋爐改燒水煤漿，對我國大量的燃油鍋爐改燒水煤漿具有重要的示范意義，為我國“以煤代油”的戰略決策開辟了一條新的道路，