0、引言
    采用中間貯倉式熱風送粉、下2層一次風集中布置的配125（或135）MW機組的鍋爐在我國電廠中占有較大比例。由于目前燃用煤種的揮發分和熱值普遍高于設計煤種，一次風噴口帶火、燒壞，噴口附近結渣等現象經常出現。一般采用在一次風摻人大量冷風的方法來降低風粉混合物溫度，推遲煤粉氣流的著火，避免燒壞噴嘴，但大量冷風的摻入使鍋爐排煙溫度升高，降低鍋爐效率1qo左右。通過重新設計燃燒器，采用濃稀相，加大周界風面積，減小鈍體，調整一次風切圓等措施可做到在一次風不摻入冷風的條件下噴口不帶火，本技術已在半山電廠、溫州電廠、臺州電廠、天生港電廠等十幾臺鍋爐進行實施并取得成功，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木屑生物質顆粒燃料。1、設備概況
    天生港發電有限公司10號爐是上海鍋爐廠生產的SG-420/13.7-M417A型自然循環煤粉鍋爐，采用中間倉儲式熱風送粉系統，燃燒系統采用四角布置直流燃燒器，噴嘴布置順序自下而上為：二、一、一、二、一、二、三、二次風燃燒器，燃燒器設計參數見表l。
    近年來，該爐燃用煤種的揮發分和熱值一直高于設計煤種（見表2），一次風噴口帶火嚴重，即使壓力冷風門全開，依然無法消除帶火現象。不得已采用加大壓力冷風管直徑的方法來增加冷風的流量，維持一次風煤粉氣流的正常燃燒，但效果并不理想，仍有多只一次風噴口帶火，燃燒器使用壽命僅la。
2、改造方案
2.1  將中、下2層一次風改造成濃稀相燃燒器
    改造前一次風噴嘴結構如圖1所示，噴口有很好的穩燃效果，噴嘴中間鈍體高度達130 mm，并且內縮，鈍體上面作鋸齒形布置，這樣增大了鈍體附近的回流效果，加大了煤粉氣流的擾動，強化其初期傳熱。另外，噴口作45。擴口，降低一次風噴嘴出口煤粉氣流平均速度，加大煤粉氣流擴散角和鈍體附近回流區，減小了周界風的冷卻效果。這樣布置，一次風噴嘴的穩燃效果有了很大提高，卻降低了煤種的適應范圍。
    改造后一次風噴嘴結構如圖2所示，采用上下布置的濃稀相結構，即：上稀下濃，濃相和稀相中間保留鈍體，以適合低負荷和劣質煤燃燒。改造后取消了噴嘴擴口，有助于減少一次風的擴散，縮小中間回流區，消除噴口帶火。周界風采用偏置式，加大背火側面積，縮小向火側面積，并增加周界風總面積。如此設計除了可保護噴口，還能有效加強一次風剛性，防止煤粉氣流刷墻。
    此種結構的燃燒器既能保證滿負荷時噴嘴不被燒壞，又能通過關小周界風，保證低負荷及燃用劣質煙煤時的穩燃，具有較廣的煤種適應性和負荷適應能力。而且一次風穩燃能力主要靠濃相煤粉氣流來實現，不存在由噴嘴結構決定的局部高溫穩焰區。
2.2將上層一次風燃燒器結構重新設計
    考慮中、下2層一次風采用濃稀相燃燒器，具有足夠的穩燃能力，為節省費用，上一次風噴嘴結構與中、下一次風基本相同，但不采用濃稀相技術。
2.3調整一次風假想切圓直徑
    切圓大有利于爐內燃燒穩定，但煤粉氣流及火焰容易沖刷水冷壁造成結渣和高溫腐蝕。因此爐內一次風假想切圓由D800/D200mm改為D400/反切D200 mm（見圖3）。
2.4調整部分二次風
    對二次風噴嘴進行重新設計，將中下二次風噴口改造為正切15。，以便在水玲壁附近形戚保護作用的氧化性氣氛，將上二次風噴口改造為反切110，起到消旋作用。由于一次風的周界風面積有所增加，需適當減小這2層二次風噴口面積，以保持二次風速不變。
3、改造前后對比試驗及分析
    改造前后進行了滿負荷工況對比試驗，并進行了改造后的低負荷試驗，試驗煤種為天生港電廠的常用煤種（見表2），試驗工況（工況l為改造前；工況2為改造后；工況3為改造后低負荷）及主要運行參數見表3。
    在燃燒系統改造的同時，進行了汽輪機和空氣預熱器的改造，因此改造前后鍋爐最大發電功率和空氣預熱器漏風有所不同，燃燒系統改造對鍋爐熱效率的影響只能估算。
3.1  改造前后一次風噴口附近煤粉氣流著火情況及溫度對比
    采用紅外高溫儀測量煤粉氣流及爐膛溫度，圖4為改造前后一次風噴口附近煤粉氣流溫度的對比。改造前壓力冷風門全開，一次風集箱內的溫度只有約190℃，經估算一次風冷風比例超過40010，但仍有3只噴口帶火，一次風氣流溫度普遍高于改造后。改造后在試驗煤質揮發分和熱值大幅提高的情況下，把壓力冷風全部關掉，噴口仍無帶火現象，各一次風噴口附近煤粉氣流溫度在600～700℃，一次風煤粉氣流著火位置正常。
3.2改造前后爐膛溫度場及水冷壁結渣情況對比
    在鍋爐四側取28個觀測孔（見圖5），對爐膛溫度進行了測量。結果如下：
    (1)改造前后爐膛最高溫度和平均溫度變化不大，最高溫度分別為1509℃和1503℃，平均溫度分別為1312℃和1 318℃。
    (2)改造后14.4 m層溫度分布較改造前均勻、對稱（見圖6），其他層面無明顯變化。
    (3)改造后靠近水冷壁的2、4、5、6、7、8和10、12、13、14、15、16測點溫度相比改造前整體上有所降低（見圖7），主要原因是一次風噴口不帶火，煤粉氣流著火位置正常，這對于防止水冷壁結渣有積極作用。
    改造后燃燒器附近水冷壁結渣情況有較大改善，只有部分地方有少量的點狀或鰭片狀渣，鍋爐運行安全性增加。
3.3壓力冷風對鍋爐效率的影響及對q2的影響估測
    大量摻入冷風會增加排煙損損失q2和固體不完全燃燒損失，降低鍋爐效率。摻入壓力冷風后會使通過空氣預熱器的風量減少，降低空氣預熱器的吸熱量，從而造成排煙溫度升高。另外，壓力冷風摻入后，一次風溫度降低，在一次風速不變的情況下，一次風率必然升高，造成二次風速降低，導致其穿透和混合能力降低，燃燒效果變差，飛灰含碳質量分數增大。
    燃燒器改造的同時進行了空氣預熱器漏風改造，為評估壓力冷風對排煙熱損失的影響，在工況2試驗后，維持煤種和運行參數不變，短時間全開壓力冷風門，排煙溫度上升24.1℃，未進行飛灰含碳質量分數等其他參數的測量，假定這些參數與工況2一樣，則排煙損失比工況2增加1.17%。
3.4改造前后鍋爐經濟性對比
    改造后鍋爐經濟性有較大提高，飛灰含碳質量分數由改造前的6.08%降到3.530/0；排煙溫度由156.6℃降低到13 6.1℃；固體未完全燃燒損失和排煙熱損失分別下降1.69%和3.13%，鍋爐反平衡熱效率由87.55%提高到92.37%，超過了鍋爐的設計效率90.18%。
    燃燒器改造后對鍋爐效率的影響表現在2個方面：一是改造后良好的爐內空氣動力場和濃稀相燃燒對煤粉燃盡的正面影響；二是關掉壓力冷風。所以燃燒器改造對鍋爐效率的影響應包括q4下降的1.69%加上壓力冷風對q：的影響（估算時僅取1010）。
3.5改造后蒸汽參數與低負荷穩燃性
    由表3可見改造前后蒸汽參數變化不大。改造后進行了低負荷試驗，試驗時機組負荷為60 MW，主蒸汽流量193 t/h，一次風周界風開度約20010。對爐膛溫度進行了測量，平均溫度為1 203℃，僅比滿負荷工況2約低100℃，超過1 300℃的點有8個，最高溫度達1 335℃。爐膛負壓波動范圍+30 Pa，鍋爐燃燒穩定。從觀火孔也可觀察到，煤粉氣流離開噴口后著火正常、燃燒穩定。
4、結語
    (1)125 MW機組采用熱風送粉、下2層一次風集中布置的鍋爐，在燃用煤種的揮發分和熱值高于設計煤種時，普遍出現噴口帶火、燒壞，噴口附近結渣等問題。通過重新設計：采用濃稀相燃燒器，取消擴口，合理調整周界風可解決此類問題，擴大鍋爐煤種適應能力，同時能保證低負荷穩燃性能，防止鍋爐高溫腐蝕等。
    (2)對天生港電廠10號爐改造后，鍋爐運行中關掉壓力冷風，一次風煤粉氣流著火位置正常，爐內溫度分布均勻，無結渣現象。鍋爐反平衡熱效率由87.55%提高到92_37%，其中由于燃燒器改造的原因使鍋爐效率提高大于2.69%，由此每年節省燃料10 kt以上，直接經濟效益超過400萬元（按鍋爐煤耗量56t/h，煤價400元／t，鍋爐年運行7 000h估算）。
    (3)改造前燃燒器使用壽命僅為la，改造后消除噴口帶火，預計燃燒器使用壽命至少可達4a。
    富通新能源生產銷售生物質鍋爐，同時我們還大量銷售木屑顆粒機壓制的楊木木屑生物質顆粒燃料。