1、鍋爐簡介
    茂名熱電廠一號鍋爐為前蘇聯(lián)TJI-15/A型鍋爐，原設(shè)計(jì)為燃煤鍋爐，后改重油。鍋爐系單汽包自然循環(huán)鍋爐，整體呈型布置，采用煤粉懸浮固態(tài)排渣方式，爐膛呈長方形結(jié)構(gòu)，其尺寸為9.852 m×7.1 m。改燒重油后，由于主汽溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，故在低溫過熱器后增加了341m2受熱面，減溫器布置在低溫和高溫過熱器之間，尾部煙道內(nèi)依次布置有高溫省煤器、高溫鋼管空氣預(yù)熱器、低溫省煤器、低溫鋼管空氣預(yù)熱器、低溫玻璃管空氣預(yù)熱器。
2、鍋爐改造后的技術(shù)要求
    按電廠對改造后的技術(shù)要求，燃燒調(diào)試應(yīng)達(dá)到下列技術(shù)指標(biāo)：
    ①有良好的燃燒穩(wěn)定性，單只噴嘴流量在2- 3.5 t/h范圍變化，噴嘴前霧化汽壓為1.3 MPa，漿壓為1.1 MPa。
    ②水煤漿著火點(diǎn)距燃燒器出口小于500 mm。
    ③燃燒效率≥98%。
    ④具有良好的鍋爐出力調(diào)節(jié)性，出力在40%- 100%范圍內(nèi)變化時能穩(wěn)定燃燒，調(diào)節(jié)靈敏。
    ⑤冷態(tài)升爐時，30%- 50%負(fù)荷可逐步投水煤漿，50%負(fù)荷以上可全燒水煤漿，并能穩(wěn)定運(yùn)行，投用10支水煤漿槍可滿足100%負(fù)荷的需要。
    ⑥具有良好的燃料適應(yīng)性，水煤漿濃度不小于62%或收到基低位發(fā)熱量Qdw《4 350kcal/kg時，仍能及時著火和穩(wěn)定燃燒。
    ⑦水煤漿燃燒器適用原來的油槍，全燒油時
不改變原燃燒特性。
⑧鍋爐燃燒水煤漿的熱效率達(dá)到大于90%，燃油時熱效率大于92%。
3、鍋爐改造內(nèi)容
    根據(jù)鍋爐改造設(shè)計(jì)的原則和要求，結(jié)合鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況和現(xiàn)場設(shè)備布置情況，在少改動的前提下，考慮到改燒水煤漿所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，對原鍋爐作如下幾個方面的改造：
3.1燃燒器改造
①燃燒器的設(shè)計(jì)
    富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，這種生物質(zhì)鍋爐主要來燃燒秸稈顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，如下圖所示：     水煤漿燃燒器必須根據(jù)水煤漿的燃燒特性進(jìn)行有針對性的設(shè)計(jì)，水煤漿含有30%- 40%的水份，相對煤粉來說著火困難；而且水煤漿以噴霧形式噴入爐膛，高速霧矩推遲了著火過程；水煤漿中的水份一旦蒸發(fā)著火后，燃燒過程與煤粉又基本相似。另外，由于水份的存在，使理論燃燒溫度降低，使燃燒過程在較低溫度下完成，這樣在一定程度上削弱了燃燒性能；但是，水份的存在，蒸發(fā)后使得煤粉的空隙率和表面積增大，增大了煤粉與氧氣的接觸面積，這樣在一定程度上強(qiáng)化了燃燒。總之，燃燒器的設(shè)計(jì)要適應(yīng)水煤漿的燃燒特點(diǎn)。
    茂名熱電廠一號爐爐膛的長寬比為1.39:1，原燃燒器布置在短邊上，四角對沖燃燒，使得四只燃燒器噴口的長寬比為2.19:1，因此在設(shè)計(jì)水煤漿燃燒器時，必須針對這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行，既要考慮爐膛火焰的充滿度，又要考慮燃燒器的根部引燃性能。根據(jù)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，組織適當(dāng)?shù)那袌A大小和側(cè)邊配風(fēng)，爐膛內(nèi)可組織較好的空氣動力場，其中側(cè)邊風(fēng)的切圓直徑為1 000 mm，一次風(fēng)切圓直徑為800 mm，雙切圓的布置方案有利于強(qiáng)化水煤漿霧矩的著火性能。
    為了加強(qiáng)水煤漿的著火，燃燒器的一次風(fēng)口設(shè)計(jì)成錐形，同時在擴(kuò)錐的中心還設(shè)計(jì)了中心風(fēng)，以滿足燃油時提供及時的根部風(fēng)。水煤漿霧矩噴入爐膛時，首先進(jìn)入錐形蒸發(fā)區(qū)，在此區(qū)域原則上不必配風(fēng)，噴口出口的一次風(fēng)為旋流風(fēng)，以利于高溫?zé)煔饣亓鳎�加速水煤漿中水份的蒸發(fā)，縮短著火時間。
②噴嘴的設(shè)計(jì)
    水煤漿噴嘴是燃燒水煤漿的專用設(shè)備，水煤漿燃燒好壞，與噴嘴的性能有著直接的聯(lián)系，根據(jù)燃燒水煤漿噴嘴的成功經(jīng)驗(yàn)及鍋爐的特點(diǎn)，在改造設(shè)計(jì)中推薦采用浙江大學(xué)研制的撞擊式多級霧化油噴嘴。
    由于在改造時，需要保留燃燒重油的功能，故在燃燒器設(shè)計(jì)時考慮了燃油的特點(diǎn)，并仍沿用電廠現(xiàn)有的Y型蒸汽霧化油噴嘴。
    水煤漿及重油噴嘴的技術(shù)參數(shù)如下表所示：
    3.2  水冷壁改造
    鍋爐的水冷壁在結(jié)構(gòu)上不作大的改動，只對燃燒器開孔及新增加的看火孔、打焦孔、火檢孔進(jìn)行局部的彎管設(shè)計(jì)，彎管的曲率半徑為120mm(2D)。
    在中排燃燒器中心上下各一米敷設(shè)47.6 m2燃帶，以強(qiáng)化水煤漿的著火。
3.3  吹灰系統(tǒng)改造
    考慮到水煤漿的灰份較燃料油大得多，故恢復(fù)14臺永冷壁吹灰器，更新4臺伸縮式過熱器吹灰器并增加2臺過熱器吹灰器，高溫省煤器處安裝3臺固定旋轉(zhuǎn)式吹灰器及4臺伸縮式吹灰器，低溫省煤器安裝8臺伸縮式吹灰器。
4、改造后燃油及燃燒水煤漿調(diào)試
4.1燃燒重油和水煤漿調(diào)試
    在調(diào)試過程中，電廠委托廣東省電力中試所一號爐改燒水煤漿工程分別進(jìn)行了全燒油工況和燃燒水煤漿的多個工況的性能測試。
    全燒油工況于2000年11月24 - 26日進(jìn)行，試驗(yàn)在額定負(fù)荷下進(jìn)行，表現(xiàn)的結(jié)果較好，其中修正后的鍋爐熱效率分別達(dá)92.5%和92.585%，燃燒效率達(dá)99.9%，排煙溫度分別為137.552℃和140.667℃。同時還進(jìn)行了鍋爐額定出力和最大出力試驗(yàn)，在投中下排油槍為主的運(yùn)行方式和退高加運(yùn)行方式時，鍋爐負(fù)荷在額定蒸汽流量的3%范圍，氣溫在額定氣溫的- 10 -5℃范圍，退高加運(yùn)行的減溫水有調(diào)節(jié)余地，試驗(yàn)符合要求。對鍋爐最大出力試驗(yàn)，當(dāng)鍋爐主汽流量達(dá)234.6 t/h時，主汽溫為534℃，主汽壓9.232 MPa，未出現(xiàn)超溫超壓現(xiàn)象。以上試驗(yàn)說明#1爐進(jìn)行燒水煤漿改造后，對全燒油并未造成影響。但在試驗(yàn)過程中也暴露了一些問題，如空氣預(yù)熱器漏風(fēng)且很不均勻，特別在靠近爐墻處漏風(fēng)更嚴(yán)重。
    燃燒永煤漿工況于2000年12月24 - 26日進(jìn)行，試驗(yàn)采用的燃料數(shù)據(jù)為設(shè)計(jì)燃料數(shù)據(jù)以及第一批水煤漿的部分分析數(shù)據(jù)。在燒水煤漿額定工況鍋爐熱效率試驗(yàn)中，鍋爐負(fù)荷在215.2 t/h時，排煙溫度為132.76℃，飛灰含碳量只有3.55%，爐渣含碳量3.48%，修正鍋爐熱效率（反平衡）達(dá)91.856%，燃燒效率達(dá)99.52%。在進(jìn)行不投油低出力穩(wěn)燃試驗(yàn)中，鍋爐負(fù)荷為83.67 t/h時，排煙溫度為131.05℃，飛灰含碳量和爐渣含碳量分別為分別為0.855%和2.455%，修正后的鍋爐熱效率達(dá)89.01%。鍋爐負(fù)荷在低于保證不投油最低穩(wěn)定出力的工況下，爐膛壓力波動不大，燃燒穩(wěn)定、不打閃，火焰燃燒正常。以上試驗(yàn)說明鍋爐燃燒水煤漿已取得成功。
4.2己達(dá)到的技術(shù)要求和技術(shù)指標(biāo)
    通過燒油和燒水煤漿的燃燒調(diào)整試驗(yàn)以后完全達(dá)到了對改造提出的技術(shù)要求，某些還超出了規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，具體如下：
    ①水煤漿燃燒穩(wěn)定性良好，噴嘴容量在1.2- 4.1 t/h范圍內(nèi)均能良好霧化燃燒。
    ②水煤漿著火情況良好，著火距噴口距離<200 mm。
    ③水煤漿燃燒效率超過規(guī)定指標(biāo)，額定負(fù)荷，50%負(fù)荷和40%負(fù)荷時燃燒效率在99%以上，鍋爐效率在91%以上。飛灰炭含量Cfh=0.855%- 3.55%，除塵灰含炭量Cah=2.25% -3.34%．爐渣含炭量Cl2：2.455%- 3.38%。
    ④燒水煤漿時有良好的鍋爐出力調(diào)節(jié)性能，在40%- 100%負(fù)荷范圍內(nèi)能穩(wěn)定燃燒，調(diào)節(jié)靈敏，燃燒器運(yùn)行方式多樣。
    ⑤水煤漿40%的低負(fù)荷穩(wěn)定能力好(穩(wěn)燃持續(xù)時間試驗(yàn)做了2h)。
    ⑥冷態(tài)升爐時，只要燃燒器底層下二次風(fēng)口的4支點(diǎn)火油槍點(diǎn)燃，在28%額定負(fù)荷下就能點(diǎn)燃水煤漿，50%負(fù)荷以上可以全燒水煤漿，并能穩(wěn)定運(yùn)行。
    ⑦投用10支水煤漿槍即可滿足100%負(fù)荷的需要（也作過8支煤漿槍帶215 t/h負(fù)荷的運(yùn)行試驗(yàn)），而且，在起動至全燒水煤漿帶100%負(fù)荷過程中不必進(jìn)行油槍和水煤漿的切換投運(yùn)工作，操作很方便。
    ⑧水煤漿低位應(yīng)用基熱值(4 526 kcal/kg)低于設(shè)計(jì)值(4760 kcal/kg)時，同樣能及時著火和穩(wěn)定燃燒。
    ⑨燃燒器適合燒原有的油槍，全燒油時不改變其燃燒特性，全燒油在100%和50%負(fù)荷下的鍋爐熱效率分別為93.7%和89.67%；在超出力235 t/h下能正常穩(wěn)定運(yùn)行。
    ⑩正常運(yùn)行時水煤漿噴嘴前的霧化汽壓在1.1 - 1.5 MPa，爐前母管漿壓在0.9 - 1.15 MPa，實(shí)際運(yùn)行時保持噴嘴前汽壓比漿壓高出0.1 - 0.2MPa就能良好霧化。
    ⑩燃燒組織良好，火焰明亮，切圓接近中間（尤其40%負(fù)荷時在工業(yè)電視屏幕所見十分明顯），無明顯火焰貼壁現(xiàn)象，火焰充滿度好，無大顆粒掉入冷灰斗，噴嘴頭部不結(jié)焦，煙囪排放的煙色好，成白霧狀。
    ⑥水煤漿在線過濾器運(yùn)行正常，其阻力損失< 0.1 MPa。
    ⑩水煤漿的卸、貯、輸、供漿各系統(tǒng)均能正常運(yùn)行，有力地保證了水煤漿的順利供給和正常燃燒。
    ⑩鍋爐尾部電除塵器主體投運(yùn)正常，除塵效率高，煙塵排放濃度、二氧化硫、氮氧化物排放濃度低于環(huán)保要求。
5、存在問題及改進(jìn)建議
5.1存在問題
    ①排煙氧量偏高，220 t/h時，排煙氧量為02：9.5%，a：1.83，主要是因?yàn)椴ＡЧ芸諝忸A(yù)熱器和煙道漏風(fēng)所致。
    ②爐膛出口煙溫偏差大，轉(zhuǎn)向室（高溫省煤器前）煙溫偏差最高達(dá)105℃( 668/565℃)，也是造成管壁超溫的原因之一。
    ③燃燒器的著火距離近，在開始燃燒調(diào)整不當(dāng)時，曾出現(xiàn)噴口結(jié)焦及燒壞1號角中、上排葉片，及時更換及調(diào)整燃燒后已消除。
    ④煙道設(shè)計(jì)不夠合理，有些煙道煙速過高及局部阻力損失過大，以致爐膛出口氧量達(dá)不到設(shè)計(jì)值，一號引風(fēng)機(jī)只能帶180 t/h負(fù)荷。
5.2改進(jìn)措施
    解決過熱器管壁和蒸汽超溫問題，經(jīng)校核割除加裝的341m2低溫段過熱器；進(jìn)行煙道出口阻力計(jì)算，對于引風(fēng)機(jī)的改造可結(jié)合二號爐的改造進(jìn)行；檢查預(yù)熱器及爐墻漏風(fēng)點(diǎn)并予以堵漏，解決玻璃管空氣預(yù)熱器和爐墻漏風(fēng)問題；減少部份衛(wèi)燃帶面積，降低燃燒器區(qū)域的溫度；對燃燒器進(jìn)行改造，將一次風(fēng)的旋流強(qiáng)度適當(dāng)減小。