0、引言
    臺州發電廠4號爐自1985年12月投產以來，運行至今已達18年了，至最近一次大修停爐前（2003年11月開始）己累計運行時間為123 043h，其間累計升爐211次，停爐210次，并已經過了5次大修。
    4號爐自從1989年12月大修中將下排2次風噴咀改造預燃室后，燃燒工況一直不佳，鍋爐對煤種適應性較差，易發生結焦與超溫，運行中汽溫一直偏高，曾多次對噴燃器角度進行了調整，并且將角度調整為負角（噴嘴朝下），但效果不佳。1999年上半年曾因汽溫高，負荷只能帶100~110 MW。分析原因主要是爐內燃燒工況不佳，一、二次風速四角不均、偏差大，并且二次風速偏小，造成一、二次風混合不好，火焰中心上移，爐膛中上部結焦嚴重。2000年加裝爐膛吹灰器后，通過吹灰汽溫超溫得到了控制，但再熱汽溫偏低較多。最近因所燃煤種熱值、揮發份較高，該爐表現出明顯不適應，部分一次風管靠噴口管段經常發生燒紅、一次風管靜壓表敲表及噴口噴火現象多次出現。
    鍋爐主要參數主汽壓、主汽溫度、蒸汽流量等基本正常，但再熱器汽溫偏低較多，再熱汽溫偏低約20~30℃左右，主汽溫度左右偏差也達10~20℃。在機組負荷低于100 MW時，再熱汽溫一般均較低，難以達到530℃以上。同時，檢查發現鍋爐水冷壁噴燃器區域存在嚴重的高溫腐蝕現象。為此，在大修中提出對噴燃器進行改造，為了解決再熱器汽溫偏低、因空氣預熱器更換使排煙溫度升高等問題，決定更換全部低溫再熱器，新安裝的低溫再熱器增加受熱面積為8%。富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，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。
1、設備概況
    4號爐是由上海鍋爐廠制造的SG420/13. 7-M415型，超高壓自然循環、采用中間儲倉式制粉系統、熱風送粉固態排渣鍋爐。該爐爐膛截面（深×寬）為8 840 mm×9 600 mm，寬深比為1.085，燃燒器采用正四角切向燃燒布置，改造前一次風切圓直徑為∮800／∮200，逆時針方向旋轉，噴嘴自上而下布置為三、二、二、一、二、一、一、二次風。受熱面布置：鍋爐爐膛為膜式水冷壁，順煙氣流方向依次布置了前屏（6片）、后屏(14片)過熱器、高溫過熱器、側墻、后墻及爐頂包復管組成低溫過熱器，隔墻省煤器將后豎井分成主煙道和旁路煙道，主煙道設低溫再熱器（改造后增加了面積400 m2），旁路煙道設旁路省煤器，其后布置主省煤器及2臺容克式空氣預熱器（改造后為豪頓空預器）。
2、燃燒器燃燒工況分析
    2003年2月，臺州發電廠委托浙江大學熱能工程研究所對4號爐燃燒工況進行摸底試驗。試驗主要對鍋爐噴燃器的著火特性、不同煤種下的爐膛溫度場分布及汽溫調節特性進行觀察與分析，掌握了現有的燃燒工況及問題所在。
2.1給粉機特性試驗
    試驗發現在同樣的給粉機轉速下，各給粉機的下粉量差別很大，最大相差一倍以上。由于有一半左右的給粉機，在全速時，下粉量較小，造成機組滿負荷時，特別是煤質較差，粉量較大時，其他的給粉機給粉量偏大，容易造成堵管，且由于參與壓力自動調節的給粉機數量較少，使爐內局部煤粉量及溫度場波動極大，飛灰可燃物大幅度提高。
2.2噴嘴著火情況
    噴嘴帶火嚴重的是下排4只一次風噴嘴，增加一次風速度、投壓力冷風、適當減少煤粉濃度均不能使其明顯改善。分析原因，主要是由于下層噴燃器的結構與其他不同，下層噴嘴內有鋸齒型的鈍體，使其回火量增加，且局部煤粉濃度很高，火炬明顯呈帶狀。可以認為，噴燃器結構是影響噴嘴著火狀況的主要因素。而給粉機特性試驗也表明：由于煤粉混合器結構不合理造成的下粉不均，也是造成噴嘴著火不穩定、粉管堵塞的主要原因。
2.3 CO濃度測量
    爐膛內的CO濃度極不均勻，后墻4號角附近CO濃度嚴重超標，甚至超出了儀器的測量范圍，而氧量幾乎為零；對應的前墻2號角附近正好相反，CO為零、氧量10%以上（大修檢驗時對水冷壁管測量：后墻4號角一3號角第12至39根低氧腐蝕較嚴重，最小壁厚4.1 mm,遠小于原壁厚7mm）。結焦特性也差別很大，爐膛氣流有刷壁現象，原因可能為：鍋爐安裝切圓偏移、二次風速度不均勻、噴燃器結構不合理等。
2.4飛灰可燃物偏高
    不同煤種燃燒試驗表明，燃用混煤時，飛灰可燃物為6%~9%；富動32煤時，2%~5%；富動39煤時，1.5%~4%。同時，爐膛氧量及給粉機給粉量波動劇烈、下粉不暢等，使噴嘴的濃度波動較大，也會引起局部缺氧，飛灰可燃物大幅提高。在滿負荷時，氧量往往偏小，造成飛灰可燃物偏大，特別是在燃用大混煤時，由于一次風壓較低，二次風門往往不變（電廠習慣運行），結果是為了增加一次風壓而減少送風量，導致氧量偏低、飛灰可燃物明顯上升。
2.5旁路煙道擋板試驗
機組125 MW時，煙道擋板開度由0%~100%變化時，主汽溫度降低3.5℃，再熱器溫度降低21℃；省煤器出口溫度增加7℃；給水流量增加約10 t；排煙溫度上升3.5℃。由于煙道擋板開度增加，再熱汽溫下降，鍋爐為了維持出力必須增加蒸發量，使高溫過熱器、高溫再熱器吸熱量增加，煙氣溫度下降；但由于低溫再熱器側煙氣流速下降使低溫再熱器吸熱量的減少量遠大于旁路省煤器側煙氣流速增加使其吸熱量的增加量（因為低溫再熱器比旁路省煤器受熱面積大10倍，而旁路省煤器換熱系數及溫壓僅比低溫再熱器大1.2倍和2.8倍），因此，煙道擋板開度增加時，排煙溫度將上升。同時，當空預器改造后，預計漏風率將從18%降至5%，排煙溫度將上升10~14℃。
3、燃燒器及低溫再熱器的改造
    (1)將下層一次風噴嘴改成濃稀相燃燒器，呈上淡、下濃布置。濃稀相分離利用爐前彎管將粉、氣分離，利用分叉分離裝置將濃稀兩相分開，噴嘴布置有周界風。濃稀相噴嘴采用擺動方式安裝。
    (2)改造后噴嘴布置仍采用大小雙切圓布置，一次風假想切圓直徑∮800改為∮400，∮200改為反切∮200，中下二次風噴口改為正切150，上二次風噴口改為反切110，其它二次風噴口不變。一、二次風同心反切布置有利于削弱爐內氣流的旋轉強度和爐膛出口的殘余旋轉，并能在爐壁區形成富氧區，有利于防止和減少水冷壁的結渣，同時有效地削弱爐膛出口的煙速和煙溫偏差。改造后噴嘴布置方式：自下而上布置為二、濃稀、一、二、一、二、三、二。將上二次風和三次風對調，目的是降低飛灰含碳量。上層和中層一次風、三次風、中下二次風、上二次風噴嘴同時進行改造。
    (3)將三層一次風的周界風風門操作改為電動執行機構，目的是為了加強對周界風的調整。周界風的作用主要用于調整一次風煤粉氣流的著火點，因此要根據負荷大小和煤種的好壞來調節周界風的大小。試驗中發現周界風的大小對噴口著火有明顯的影響，當噴口著火距離太近時，開大周界風后著火明顯推遲。在正常煤種時，70 MW負荷以下周界風門開10%，70MW以上周界風門開60%~70%。周界風開多大的原則是噴口不帶火。
    (4)在下二次風噴口和下一次風噴口間增設小油槍，目的是為了節約鍋爐點火和助燃用油。
    (5)根據旁路煙氣擋板試驗，旁路煙氣擋板全關時，低溫再熱器側煙氣流速將增加39%，煙氣流速達13 m/s，使低溫再熱器磨損量大幅提高，為了兼顧再熱器汽溫的調節性及低溫再熱器的磨損速率，必須使煙氣擋板在正常情況下保證30%~ 50%的開度，此時再熱器汽溫將下降10℃左右，改造后增加低溫再熱器面積約8%，將使其工質出口溫度上升10℃，低溫再熱器出口的煙氣溫度下降約18℃，排煙溫度下降1—2℃。
4、改造效果分析
    (1)鍋爐燃燒工況得到改善，飛灰可燃物含量明顯降低，固體未完全燃燒熱損失q。從大修前的
2.47%降至1.87%。
    (2)鍋爐效率提高了1.36%，從大修前的90.44%提高到大修后的91. 80%。
    (3)空預器漏風己得到有效控制，兩臺空預器的排煙溫度差有所改善（見表4）。由于漏風率大大降低，排煙熱損失q2從大修前的6.49%減少至大修后的5.74%，但排煙溫度有所提高。
    (4)鍋爐在燃用目前煤種工況下，不再發生一次風噴嘴帶火現象，鍋爐基本不結焦。燃用Vdaf> 28%煤種，能保證40%負荷不投油穩定燃燒。
    (5)135 MW時，鍋爐主汽溫度A/B為538.7/539.6℃，再熱汽溫A/B為539.1/542.3℃。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
5、結論
    在鍋爐燃煤達不到設計要求，特別是燃用揮發份較高易著火的煙煤時，容易導致燃燒器噴口帶火結焦燒壞，燃燒器附近水冷壁結焦超溫或水冷壁管高溫腐蝕等問題。通過減少燃燒切圓直徑，一二次風同心反切布置、下排一次風噴口布置濃稀相燃燒器、開大一次風周界風來增加一次風射流的剛性以及上排二次風與三次風噴口對調等措施，有利于防止和減少水冷壁的結渣，同時有效地消弱爐膛出口的煙速和煙溫差，同時可以減少燃燒器及水冷壁附近還原性氣氛，避免噴口帶火結焦燒壞現象，從而避免水冷壁的高溫腐蝕。通過增加低溫再熱器的受熱面積，可以提高再熱器汽溫，降低排煙溫度。