0、前言
東北輕合金有限責任公司所屬的晨光公司共有三個鍋爐房，其中一鍋爐房為老鍋爐房，共裝有2.8MW熱水鍋爐7臺，帶住宅采暖面積15萬m2，二鍋爐房為新改造鍋爐房共裝有熱水鍋爐7臺(其中1#、2#為2.8MW、3#、4#、5#、6#均為7MW，7#為4.2MW)采暖面積共計35萬m2，其中二鍋爐房供熱以3#、4#、5#、6#鍋爐為主，但鍋爐實際出力均小于銘牌出力，尤其3#、4#鍋爐出力實際僅3.5～4.2MW，四鍋爐房只裝有一臺2.8MW熱水鍋爐。公司的住宅面積在不斷增加，而一鍋爐房又要被取消，這樣二鍋爐房要承擔更重要的任務，可是公司資金相當緊張，更加大改造更換設備非常難，因此，針對這些原因我們提出用復合燃燒技術對7MW熱水鍋爐進行技術改造的方案，既能達到供暖的需要，又可以節省改造資金投入。
1、復合燃燒技術概況
1.1快裝鍋爐加煤粉復合燃燒技術簡介
快裝鍋爐是工業企業、小型電廠及集中供熱鍋爐房中應用最廣泛的燃燒設備，最大容量75t/h。由于受爐型、結構及煤質的影響，目前鍋爐多數處于低效運行狀態，出力不足、熱效率偏低現象較為嚴重，設備不能發揮應有的效能，浪費了大量的能源。
三門峽富通新能源銷售燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料的生物質鍋爐，如下圖所示：
“快裝鍋爐加煤粉復合燃燒技術”是一項成熟的高節能新技術，是經國家科委審定的國家級科技成果重點推廣項目。其原理是將爐排層狀燃燒和煤粉懸浮燃燒優化組合，并使其在燃燒過程中互為輔助、揚長避短，具有對負荷變化和煤種的變化的雙重適應性。應用該技術改造快裝鍋爐，能強化爐內燃燒過程，大幅度提高現有快裝鍋爐出力及熱效率，改造方法有兩種：一種是小改造，即鍋爐加煤粉復合燃燒時，原鍋爐本體及輔助設備基本不動或部分改動；另一種是大改造，即快裝鍋爐加煤粉復合燃燒時，需要對快裝鍋爐本體及輔助設備進行較大的改動，爐體加高、增加輻射及對流受熱面、增大鼓引風機等。改造后蒸氣鍋爐實際出力提高0.4 -1倍，熱水鍋爐實際出力提高0.5- 1.5倍，熱效率提高15% - 20%，節煤15% -20%，煙氣黑度林格曼一級，與現在的除塵設備結合，環保可達到國家要求。
1.2復合燃燒技術原理
快裝鍋爐加煤粉復合燃燒技術的主要目的是為了強化爐內燃燒過程，提高鍋爐燃燒效率及煤種適應性。從快裝鍋爐燃燒理論可知，保持爐膛足夠高的溫度是保證鍋爐良好燃燒的首選效果，爐溫高則煤的爐內干燥、干餾順利，達到燃燒溫度時間短，燃燒容易。爐溫越高．對煤的燃燒越有利，煤種適應性也越好。在現有燃煤鍋爐的燃燒方式中，煤粉爐的爐溫最高，煤種適應性最好，而且燃燒得比較完全，熱效率高。快裝鍋爐加煤粉復合燃燒方式的機理是將快裝鍋爐爐排和煤粉這兩種不同的燃燒方式有機的結合，共用在一臺爐上，互為輔助、互為彌補。圖l為快裝鍋爐加煤粉復合燃燒流程圖，整個燃燒過程分為兩個過程，即爐排燃燒過程和煤粉燃燒過程。在燃燒過程中，煤粉靠爐排上的火床點燃，煤粉燃燒形成的高溫火焰提高了爐膛溫度，為鏈條爐排上的煤層著火提供了豐富的熱源，從而改變了過去鏈條爐排單純靠爐拱熱輻射引燃的狀況，大大改善快裝鍋爐爐排上新煤的燃燒條件；同時，穩定燃燒的火床又是煤粉氣流著火的可靠熱源，可以保證煤粉及時穩定地燃燒。
復合燃燒方式不僅保留了快裝鍋爐負荷適應性好，負荷調節方便的優點，而且還具有煤粉爐煤種適應性好、燃燒效率高的優點。從而達到穩定高溫燃燒。
1.3快裝鍋爐加煤粉復合燃燒所用設備
主機為風扇磨煤機，輔機為皮帶、刮板、螺旋給煤，及相應的電氣設備。
2、改造方案和預期效果
2.1改造方案的提出
本次改造方案的提出，是針對公司的住宅面積在逐年增加，而一鍋爐房又要取消，這樣二鍋爐房要承擔更重要的任務，二鍋爐房以經過廠房改造具備了所提出的技術改造要求，由于公司資金緊張要加大改造更新設備難度很大，為解決上述問題，對二鍋爐房三臺7MW熱水鍋爐進行技術改造，可提高鍋爐出力12.6MW，相當于目前一鍋爐房7臺小鍋爐運行時的供熱能力，而一鍋爐房年耗煤I.5萬噸，年耗電量為100萬度，不計維修費和人工費，年運行費用在350萬元以上，粗略概算全部改造約節能20%，年節約資金在70萬元以上，所以增大二鍋爐房供熱能力，即符合國家能源環保要求，又可為公司節省煤炭、電力、人力、財力、物力；可做到當年投資當年受益。
2.2鍋爐改造后預期達到的效果
2.2.1鍋爐出力從目前3.5~ 4.2MW可提高到78MW，實際出力可翻一番。
2.2.2提高鍋爐熱效率，熱效率從目前65%左右可提高到75%以上。
2.2.3鍋爐改造后煤種適應性大大增強。
3、技術改造方案的實施
(1)采用復合燃燒技術，在現有鏈條爐排層燃上增加煤粉懸浮燃燒，這樣可加寬爐子對煤種的適應性，當煤質發生變化，可用煤粉量來調節，以保證爐膛溫度達到設計要求，增設一套0.5t/h風扇式磨煤機直吹系統，煤粉采用爐煙干燥；在爐膛兩側布置懸流式燃燒器，強化燃燒，保證鍋爐出力，同時設置抽煙口及防爆門。
(2)加高爐膛，爐體抬高Im，爐膛水冷壁管全部更換并相應抬高Im，更換對流管束并加長Im，增大了鍋爐輻射受熱量和對流管束受熱面。
(3)爐膛左右兩側集箱下部增加二組輔助受熱面，用以提高鍋爐吸熱能力，還可以防止下部結焦。
(4)由于鍋爐出力提高煙氣量增加，增設鑄鐵省煤器，采用新式流線型不積灰鑄鐵省煤器(L=2000)計8排共80根，增加尾部受熱面226m2。
(5)煙道、風道做相應的調整。（鼓、引風機大小不變）
(6)給水系統做相應改動。
(7)電氣系統做相當的改造。
4、費用概算（單臺爐）
4.1主要材料費用如表1所示：
4.2系統各項改造費用如下
4.2,1 500kw/h風扇式磨煤機燃燒系統：70000元
4.2.2電氣系統改造：5000元
合計 75000元
4.3安裝費：
4.3.1上、下鍋筒：3000元
4.3.2爐膛水冷壁、對流管束： 30000元
4.3.3省煤器（包括進出口集箱）： 5000元
4.3.4爐墻砌筑 7000元
4.3.5煙道、風道、鋼架、平臺制做、安裝10000元
4.3.6刷油 1000元
4.3.7拆除及其它費用： 15000元
合計： 71000元
4.4試運行費：
4.4.1調試培訓費： 3000元
4.4.2烘爐、煮爐材料費：8000元
合計： 11000元
4.5其它：
4.5.1設計費： 10000元
4.5.2鍋爐檢驗費： 20000元
合計： 30000元
4.5.3稅金：(80300 - 30000)×3.33% =1660元
4.6工程改造價單臺費用為：302960元
5、鍋爐改造施工優化編排
鍋爐改造是由拆除清理現場、爐體加高、平臺焊接水冷壁管、聯結管道、安裝設備、防腐刷油、爐墻砌筑和爐拱砌筑、制作安裝平臺、聯結鼓引風機、電氣安裝、單體試車、無負荷試車、有負荷試車等部分組成。是一項多工種、多人員聯合平行交叉作業的綜合性工程，時間較長、任務繁重。
按照網絡圖編制程度和要求，將此工作分解為20道工序，按照公式(1)計算出每道工序的平均工序延續時間，畫出網絡圖（見圖2）。
tm一平均工序延續時間
a一最快可能完成的估計時間
b-最慢可能完成的估計時間
c-最大可能完成的估計時間
通過優化排列，可收到縮短工期，提高工效的好效果。
6、結論
快裝鍋爐加煤粉復合燃燒技術投入使用后，可使公司年節約原煤1000噸，節電5萬kWh/年。年綜合能力效益20萬元，年減排c021800噸(煤價200元／噸，電價0.8元/kWh)，在1年零6個月可收回項目投資，該技術應用前景非常廣闊，是一項造福社會的新技術。
