20世紀(jì)80年代末至90年代初投產(chǎn)的420t/h燃用無煙煤鍋爐普遍存在燃燒穩(wěn)定性差、結(jié)焦嚴(yán)重、鍋爐易滅火等問題，最后通過高校研究人員與工程技術(shù)人員共同努力，對鍋爐燃燒器進行不同的改造，從而提高了鍋爐運行安全性和穩(wěn)定性。這其中主要采用了濃淡燃燒技術(shù)，如清華大學(xué)的大速差燃燒器、船體燃燒器、浙江大學(xué)的撞擊式濃淡分離裝置、華中理工大學(xué)的鈍體燃燒器、哈工大的百葉窗濃淡燃燒技術(shù)等等。云浮發(fā)電廠1號、2號鍋爐自投產(chǎn)以來，存在燃燒不穩(wěn)、爐內(nèi)結(jié)渣、飛灰含碳量高和一次風(fēng)阻力大等問題。針對以上問題，進行了兩個階段的改造：第一階段委托華中理工大學(xué)、廣東省電力試驗研究所進行了技術(shù)改造，并經(jīng)廠內(nèi)技術(shù)人員不斷改進和調(diào)試，取得了一定效果：燃燒穩(wěn)定性增強、汽溫提高、爐內(nèi)結(jié)渣減緩，但仍存在著低負(fù)荷穩(wěn)燃性能不強、飛灰含碳量較高、鍋爐經(jīng)濟性不高等問題；第二階段委托浙江大學(xué)先對l號爐燃燒器作進一步改造嘗試，以觀察效果，再視情況對2號鍋爐進行改造。
1、設(shè)備概況
    云浮發(fā)電廠A廠1號、2號鍋爐是上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG-420/13. 72-M419型超高壓中間再熱燃煤鍋爐，鍋爐設(shè)計煤種為山西晉東南無煙煤；采用鋼球磨煤機，中間儲倉式制粉系統(tǒng)，熱風(fēng)送粉，四角切圓直流燃燒器，原燃燒器布置圖如圖1。該爐呈Ⅱ型露天布置，爐膛接近于正方形，其深寬比為1. 086(深×寬= 9600×8840 (mm》，爐膛四周由∮60×7(mm)、節(jié)距為80.5 mm的光管與扁鋼焊接而成的膜式水冷壁構(gòu)成，在燃燒區(qū)域布置有200m2的衛(wèi)燃帶；爐膛上方布置有前屏過熱器，爐膛出口處布置后屏過熱器，水平和尾部煙道中按煙氣流向依次布置對流過熱器、再熱器熱段、再熱器冷段、上級空氣預(yù)熱器、省煤器和下級空氣預(yù)熱器。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、木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)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。
2、改造狀況
    據(jù)統(tǒng)計，1995年l號爐因爐膛掉大焦引起鍋爐滅火15次，造成停機1次；1996年因爐膛掉大焦引起鍋爐滅火11次，造成停機1次。l號爐飛灰可燃物經(jīng)常在20%以上，煤質(zhì)較好的情況下，飛灰可燃物也在15%左右。鍋爐汽溫低和爐膛結(jié)焦造成機組一般只能帶100。115 MW運行。2號爐運行情況也類似。從1993年開始到2000年，利用機組的大修機會，先后經(jīng)過華中理工大學(xué)、廣東電力試驗研究所以及電廠工程技術(shù)人員對燃燒系統(tǒng)進行了一系列改造：將2號角、4號角二次風(fēng)改為對沖，1號角、3號角二次風(fēng)與一、三次風(fēng)由原來的同心反切改為同心同切，假想切圓直徑由原來的d680減少至≠550一；下層一次風(fēng)改用穩(wěn)燃腔鈍體燃燒器，采用上、下濃淡，拆除中二次風(fēng)噴口，形成中、下層一次風(fēng)集中布置的燃燒系統(tǒng)；并根據(jù)爐內(nèi)結(jié)焦情況，衛(wèi)燃帶采用分隔布置，將易結(jié)焦高溫區(qū)域部分衛(wèi)燃帶打掉，在低溫區(qū)域相應(yīng)補充，衛(wèi)燃帶總面積為150 m2。1號、2號爐第一階段改造后燃燒器布置方式與一次風(fēng)噴口結(jié)構(gòu)如圖2所示。
    經(jīng)過不斷摸索、改進和調(diào)試，取得了明顯的效果：燃燒穩(wěn)定性增強、汽溫提高、爐內(nèi)結(jié)渣減緩，但仍存在著低負(fù)荷穩(wěn)燃性能不強、飛灰含碳量較高、鍋爐經(jīng)濟性不高等問題；為進一步提高鍋爐的性能，在經(jīng)過深入廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，決定采用浙江大學(xué)熱能工程研究所的寬調(diào)節(jié)雙穩(wěn)燃煤粉濃淡低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù)，對l號爐燃燒器作進一步改造嘗試，從而提高鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃能力，并能適應(yīng)煤質(zhì)變化，從根本上解決爐膛結(jié)焦等問題。l號爐第二階段改造狀況：①一、二、三次風(fēng)噴嘴截面積保持不變，二、三次風(fēng)噴口保持原來形狀（除2號角、4號角的二次風(fēng)外），不做改造。2號角、4號角二次風(fēng)由對沖改同心同切+550 mm，噴嘴與l號角、3號角改成一致，一、二、三次風(fēng)采用同心切圓，切圓直徑均為+550 mm，一次風(fēng)安裝時，調(diào)整中、上層噴口上仰30。②中、上一次風(fēng)采用帶側(cè)邊風(fēng)噴嘴，側(cè)邊風(fēng)噴口內(nèi)側(cè)保持原結(jié)構(gòu)（向背火側(cè)偏轉(zhuǎn)），外側(cè)拉直。下一次風(fēng)穩(wěn)燃腔長度由110 mm改為80 mm，出口與其它噴嘴齊平。③取消原l號角、2號角一次風(fēng)彎頭處的濃淡分離裝置，三層一次風(fēng)燃燒器全部改成寬調(diào)節(jié)雙穩(wěn)燃撞擊式水平濃淡燃燒器，且鈍體全部采用波形鈍體，水平布置，分離裝置內(nèi)壁易磨損部位貼耐磨陶瓷片。原擺動式燃煤器改為固定式，噴嘴與噴管采用焊接。④一次風(fēng)加裝兩只一次風(fēng)風(fēng)箱總門，以調(diào)整平衡一、二次風(fēng)比率。此次改造完畢后，進行了性能測試，鍋爐的經(jīng)濟性、設(shè)計煤種下的低負(fù)荷穩(wěn)燃能力得到了很大的提高…。
3、存在問題
    近一、二年來，煤源比較緊張，電廠來煤也十分復(fù)雜，這些來煤屬于或接近于多灰份、低揮發(fā)份、低熱值的劣質(zhì)無煙煤。從電廠近期煤質(zhì)統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，揮發(fā)份vu= 5%～8%，灰份Aar=20%～40%，低位熱值Q14 000 kj/kg~23000kj/kg，由此可見，煤質(zhì)變化很大。正因如此，電廠最近2年來頻繁發(fā)生鍋爐高負(fù)荷(電負(fù)荷不低于105 MW)滅火而造成機組非計劃停運現(xiàn)象。但同類型的1號鍋爐和2號鍋爐，燒同樣的煤，滅火次數(shù)卻截然不同。據(jù)統(tǒng)計，從2002年3月份到2004年3月這段時間里，電廠發(fā)生了18次機組非計劃停運，其中17次屬于1號鍋爐滅火而引起的，而2號鍋爐只發(fā)生1次鍋爐’滅火。
4、滅火原因分析
4.1煤質(zhì)原因
    以2003年3月份入爐煤的統(tǒng)計數(shù)據(jù)（表1）為例，熱值在20000—22000 kj/kg范圍內(nèi)變化，灰份為28%～32%．揮發(fā)份Var= 6%~ 8%，可看出：實際燃燒煤種已遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離了設(shè)計煤種，特別是幾個主要指標(biāo)（揮發(fā)份、灰份、熱值）遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計煤種，實際人爐煤是一種難著火、灰份大的劣質(zhì)無煙煤。此外，在實際運行過程中，煤質(zhì)變化大也引起鍋爐多次滅火，如2003年12月27日、2004年1月3日兩次滅火都有一個共同現(xiàn)象，煤質(zhì)變化范圍較大，特別是發(fā)熱量，變化范圍是14000 kj/kg~24 000 kj/kg。因此，煤質(zhì)差、煤質(zhì)變化大、遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離設(shè)計煤種，是引起鍋爐滅火的根本原因。
4.2運行原因
    對1號、2號鍋爐運行狀況進行跟蹤比較發(fā)現(xiàn)，2臺鍋爐的運行方式有比較大的差異，特別是在一次風(fēng)速控制、二次風(fēng)的配風(fēng)方式等方面。
4.2.1-次風(fēng)速控制方式
    l號鍋爐在給粉機轉(zhuǎn)速700r/min時，一次風(fēng)速在26 m/s左右；2號鍋爐在給粉機轉(zhuǎn)速800 r/min時，一次風(fēng)速在22m/s左右；由此可見，如果在相同的給粉機轉(zhuǎn)速下，2號鍋爐運行的一次風(fēng)速比1號鍋爐低一個檔次。據(jù)1號鍋爐運行人員反應(yīng)，因為擔(dān)心一次風(fēng)速偏低而引發(fā)一次風(fēng)管堵粉，所以運行控制時一次風(fēng)速偏高；據(jù)我們對運行的跟蹤記錄，隨著給粉機轉(zhuǎn)速的提高，1號爐的一次風(fēng)速最高達(dá)到30 m/s。對于無煙煤的著火穩(wěn)定燃燒來說，在一次風(fēng)管不堵塞的前提下，一次風(fēng)速越低，對無煙煤的著火越有利，一次風(fēng)速過高易引發(fā)煤粉流脫火；通常情況下一次風(fēng)速在不低于18 m/s的情況下，不太容易出現(xiàn)堵管的現(xiàn)象。為了安全起見，一般燃燒無煙煤鍋爐設(shè)計的一次風(fēng)速控制在21。23 m/s范圍內(nèi)，所以1號鍋爐一次風(fēng)速偏高也是鍋爐燃燒不穩(wěn)而引發(fā)鍋爐滅火的一個因素。
4.2.2二次風(fēng)的配風(fēng)方式
    l號、2號鍋爐的二次風(fēng)配風(fēng)方式都是倒寶塔配風(fēng)，但各二次風(fēng)速卻存在很大差異。據(jù)2臺鍋爐冷態(tài)試驗報告，2臺鍋爐的二次風(fēng)門擋板特性良好而且比較接近，也就是說隨著風(fēng)門擋板的開大，二次風(fēng)速隨著增大，且茌同一開度范圍內(nèi)，風(fēng)速相差不大。因此，在運行操作過程中，運行人員根據(jù)風(fēng)門的開度來調(diào)整風(fēng)速、調(diào)整配風(fēng)。跟蹤電廠的習(xí)慣運行方式，我們發(fā)現(xiàn)：1號鍋爐的二次風(fēng)風(fēng)門開度是95%（上二次風(fēng)）一75%（中二次風(fēng)）一45%（下二次風(fēng)），2號鍋爐的二次風(fēng)風(fēng)門開度是80%（上二次風(fēng)）- 55%（中二次風(fēng)）- 20%（下二次風(fēng)）；從兩者具體配風(fēng)來講，1號鍋爐的倒寶塔配風(fēng)下部比較粗，2號鍋爐的倒寶塔配風(fēng)下部比較尖，也就是說2號鍋爐的下二次風(fēng)比較小，2號鍋爐的大量進風(fēng)比較晚；再結(jié)合前面具體的燃燒器結(jié)構(gòu)，下兩層一次風(fēng)是集中布置，如果冷的二次風(fēng)（相對于燃燒區(qū)域溫度來講）提前進入較多，不可避免的降低了燃燒區(qū)域下部溫度，這對于剛剛著火的下兩層一次風(fēng)煤粉流來說，是不利于其穩(wěn)定燃燒的。因此，2號鍋爐的配風(fēng)方式是有利于煤粉流的著火穩(wěn)定燃燒的，這也是2號鍋爐能穩(wěn)定燃燒、滅火次數(shù)少的因素之一。
4.3燃燒器結(jié)構(gòu)的影響
    2臺鍋爐的燃燒器經(jīng)歷了不同階段的改造，存在一定的差異，主要表現(xiàn)在一次風(fēng)噴口的穩(wěn)燃鈍體布置方式上，2號鍋爐目前穩(wěn)燃鈍體上兩層是垂直布置，下一層是水平布置，而1號鍋爐經(jīng)過了第二階段改造后穩(wěn)燃鈍體全部是水平布置。鈍體水平布置與垂直布置最大差異在于：水平布置的鈍體將濃縮了的煤粉流分成了上下兩層后從噴口噴出，而垂直布置的鈍體沒有分層。從無煙煤的燃燒角度來講，煤粉流集中布置燃燒有利于無煙煤的著火與穩(wěn)燃。1號、2號鍋爐通過第一階段的燃燒器改造，將下兩層一次風(fēng)集中布置，改造后的實踐證明一次風(fēng)的集中布置有利于鍋爐的穩(wěn)定燃燒。因此，從穩(wěn)燃的角度來講，應(yīng)盡量減少煤粉流的分層，也就是說，鈍體垂直布置應(yīng)該有利于無煙煤的穩(wěn)燃。
4.4熱工火檢裝置的影響
    據(jù)運行人員反應(yīng)，1號鍋爐火檢信號偏弱，有時燃燒很穩(wěn)定，CRT顯示火焰充盈度偏低，只有40%左右，給運行與調(diào)整造成一定困難。特別是在煤質(zhì)或工況發(fā)生變化時，火檢信號驟然減弱，火檢信號的強弱并不能反應(yīng)爐膛真實燃燒的強弱，所以出現(xiàn)保護誤動。1號鍋爐有5次滅火是因檢測不到火焰而引發(fā)的，因此，火檢裝置的可靠性也是一個干擾因素。
4.5給粉機的影響
    l號鍋爐在運行過程中，經(jīng)常出現(xiàn)多個給粉機下粉不均現(xiàn)象，特別是1號角上層和中層、2號角下層，在給粉機變速過程中，更為突出，其具體表現(xiàn)是對應(yīng)的一次風(fēng)管風(fēng)速出現(xiàn)很大的波動，對爐膛的燃燒產(chǎn)生很大的擾動，使燃燒惡化。
5、預(yù)防措施
5.1加強煤質(zhì)的監(jiān)管與摻燒工作
    針對來煤雜、煤質(zhì)變化大，要做好人廠煤質(zhì)量監(jiān)督，根據(jù)入廠煤的化驗數(shù)據(jù)，做好人爐煤的摻混工作，以保證人爐煤煤質(zhì)相對穩(wěn)定或接近設(shè)計煤種；及時將人爐煤的化驗數(shù)據(jù)通知運行人員，以便運行人員根據(jù)煤質(zhì)情況及時進行燃燒調(diào)整。
5.2控制好一次風(fēng)速
    建議一次風(fēng)速控制在不超過23 m/s的范圍內(nèi)。在21·23 m/s范圍內(nèi)，如果不是突然增大給粉，一次風(fēng)管不會發(fā)生堵管現(xiàn)象。
5.3合理組織配風(fēng)
    對于無煙煤來說，采用倒寶塔配風(fēng)比較有利于穩(wěn)燃。若是比較難穩(wěn)燃的無煙煤，盡量比較遲一些補風(fēng)，也就是說采用比較尖的倒寶塔配風(fēng)方式。
5.4燃燒器結(jié)構(gòu)改進
    穩(wěn)燃鈍體垂直布置有利于鍋爐的穩(wěn)定燃燒，建議在適當(dāng)?shù)臅r候，將l號鍋爐的穩(wěn)燃鈍體改為垂直布置。
5.5完善火檢裝置的可靠性
    針對火檢信號與爐內(nèi)燃燒情況不相吻合的情況，熱工人員須進行火檢裝置的調(diào)整，包括火檢信號的調(diào)整和火檢探頭位置的調(diào)整，確保火檢能真實反映爐內(nèi)燃燒狀況，以便運行人員能準(zhǔn)確判斷。
5.6保證給粉均勻穩(wěn)定
    針對給粉機給粉不均的狀況，首先對粉倉進行降粉位或清倉處理，防止給粉機附近有積粉結(jié)塊現(xiàn)象；其次清理給粉機，包括粉室內(nèi)部；最后運行時，保證一定的運行粉位，維持運行粉位在3.5 -5 m范圍內(nèi)，而且經(jīng)常敲打那幾個下粉不均的給粉機，以保證其下粉流暢。
    2004年下半年，云浮發(fā)電廠利用臨修機會，對l號鍋爐燃燒器結(jié)構(gòu)進行了修復(fù)與改進，加強了煤的監(jiān)督管理及摻混工作，并根據(jù)以上預(yù)防措施制訂具體運行操作細(xì)則，到目前為止，1號鍋爐還未出現(xiàn)過滅火現(xiàn)象，鍋爐燃燒穩(wěn)定。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯的選擇
6、結(jié)  論
    420 t/h無煙煤鍋爐的穩(wěn)定燃燒是一個很復(fù)雜的課題，采用合理的改造、加強煤質(zhì)的管理與監(jiān)督、組織良好的運行方式等，可以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，但值得注意的是：在制定改造方案過程中，一定要結(jié)合鍋爐的具體情況來選擇方案，以便改造取得更好的效果。