中國鋁業中州分公司熱電廠5＃鍋爐于2003年12月20日投產。該鍋爐額定負荷為220t/h，露天N型布置，自然循環高溫高壓煤粉鍋爐，設計煤種為無炯煤，采用球磨機中間倉儲式制粉系統，熱風送粉。采用單汽包、單段蒸發，集中下降管循環蒸發系統。鍋爐前部為爐膛，四周布滿膜式水冷壁，爐膛出口處布置屏式過熱器，水平煙道內裝設高低溫兩級過熱器，尾部豎井煙道交錯布置兩級省煤器和兩級空氣預熱器，水平煙道和轉向室均為膜式壁頂棚管包墻管，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
    自鍋爐投產以來一直存在爐膛嚴重結焦的情況，囚大量焦渣而被迫停爐清理，運轉周期不足2個月。嚴重影響鍋爐的安全穩定運行和氧化鋁的生產。
一、鍋爐結焦原因分析
    在煤粉爐中，燃燒火焰中心溫度在1500~1700℃之間。燃料中的爐灰在這樣高的溫度下大多熔化為液態或呈軟化狀態。南于水冷壁的吸熱，從燃燒火焰中心向外，越接近水冷壁溫度越低。在正常情況下，隨著溫度的降低，爐灰將從液態變為軟化狀態進而變成固態。如果軟化狀態的爐灰碰到受熱面時，由于受到冷卻而粘結在受熱面上，形成結渣（俗稱結焦）。     5#鍋爐原設計布置的衛燃帶如圖1所示，衛燃帶面積達到96m2，較同類型鍋爐高出30%，例如山西陽泉某電廠同型號鍋爐的衛燃帶僅有62m2。大量衛燃帶的敷設能夠維持較高的爐膛溫度，提高了噴燃器的著火穩定性，同時也為結焦創造了條件。原設計衛燃帶一直敷設到噴燃器的根部，而在噴燃器的根部的向火面和背火面，由于一、二、三次風的強烈卷吸作用，氣流流動比較混亂，是容易產生結渣的部位，噴燃器根部附近不適宜敷設衛燃帶。
   2．鍋爐設計燃燒器存在的問題
   原鍋爐燃燒器采用了可調擋塊式水平濃淡燃燒器，從空氣動力場試驗和實際運行情況來看，這種燃燒器存在的問題有：
    (1)穩定燃燒有一定的效果，但犧牲了后期混合，爐內空氣動力場紊亂。
    (2)燃燒器噴口處鈍體角度太大，不能形成封閉回流區。在燃燒器設計中，為了增加穩燃效果，穩燃器鈍體角度(25。)和尺寸取得較大（圖2），同時噴口外殼尺寸較短，在實際運行中，一次風氣流在離開噴口后，未能形成封閉回流區，使煤粉氣流分成上下兩股氣流，導致一次風氣流剛度減弱。向上偏離的煤粉氣流刷墻結焦，向下偏離的煤粉氣流直接沖入冷灰斗，導致一次風掉粉、冷灰斗溫度升高產生結焦。
    (3)燃燒器沒有布置側邊風，在水冷壁處易形成還原性氣氛。
    3．煤粉燃燒時不能及時得到充足的氧氣
    雖供給了足夠空氣總量，但由于一次風離二次風較遠，燃料與空氣混合不好，某些部分空氣多一些，則燃燒就完全，有的地方空氣少一些則燃燒就不完全，從而造成煤在爐內燃燒不良、煙氣溫度不均勻。在煙氣溫度高的地方，管壁溫度高，未燃盡的煤粉顆粒一旦粘結在上面繼續燃燒，將形成灰粒的粘附，燃燒不完全產生大量CO，使灰熔點降低，導致結渣。
    綜合上述分析認力，噴燃器設計不合理導致燃燒器一次風動力場不好，是引起鍋爐嚴重結焦的首要原因。過量敷設衛燃帶和布置的不合理是導致嚴重結焦的重要原因。
二、改造措施
  1．對衛燃帶的面積以及位置重新進行布置
   衛燃帶布置面積5 8.61m2，減少37.39m2，位置及形狀重新布置，如圖3所示。
   2．采用百葉窗水平濃淡燃燒器
    哈工大的百葉窗水平濃淡燃燒器，其濃煤粉氣流的濃度比工程上常用的一次風煤粉濃度一般高出30%—60%，具有穩燃、防高溫腐蝕、防結渣性能。該燃燒技術包括了水平濃淡煤粉燃燒技術的全部優點，還可以靈活的控制燃燒區域水冷壁附近的煙氣成分，其綜合性能較好。
    (1)合理布置鈍體角度和尺寸。鈍體角度由原來的25。減小到14。，使一次風噴出后形成封閉的回流區，達到穩燃的目的。
    (2)在一次風口濃側增加兩塊40mmx40mmx40mm的穩燃塊，進一步提高著火穩定性。
    (3)減少燃燒器的高寬比，由原來的1.4減小到1.04，增加氣流的剛性。
    (4)增加410mmx46 mm的一次風側風邊口，防止氣流刷墻結焦。
    (5)在兩個一次風之間增加一個400mmx120 mm狹窄可調的二次風噴口，提高對煤種的適應性。
    (6)三次風噴口上增加穩燃齒。穩燃齒弧長lOOmm、弦長90mm、長度200mm，共6個，提高三次風著火的穩定性。
    (7)減少燃燒器的切圓角，使切圓由∮700mm減小到∮513mm。
三、改造效益
    改造后的5’鍋爐運行至今，沒有發生一起因結焦嚴重而導致停爐的事故，最長運行周期達到了358天。經濟技術指標也得到了明顯的優化，在額定負荷下飛灰可燃物含量較改造前降低2.5個百分點，排煙溫度較改造前降低6℃。
    1．經濟效益
    (1)蒸汽煤耗較改造前降低了0.001t/t。鍋爐年產蒸汽148.5萬t，煤炭價格每噸560元，每年產生的經濟效益為148.5×0.001x560=83.16萬元。
    (2)改造前鍋爐運行周期2個月，每年鍋爐因為結焦停爐6次，每次啟停爐需6萬元，每年減少因結焦停爐造成的經濟損失為36萬元。
    (3)每次清焦費用約3萬元，每年節省的清理焦渣費用為6x3=18萬元。
    以上三項合計為13 7.16萬元，不包括因停爐影響氧化鋁生產造成的經濟損失。
   2．社會效益
   杜絕了因人工清焦所造成的各種傷害事故，減輕了工人的勞動強度。保證了鍋爐的安全穩定運行，節約了能源，減少了粉塵排放量，富通新能源不但生產銷售生物質鍋爐，而且還大量銷售木屑顆粒機壓制的楊木木屑顆粒，楊木顆粒燃料主要供生物質鍋爐燃燒使用。