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)計的原則和要求，結(jié)合鍋爐實際運行情況和現(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
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、秸稈壓塊機壓制的生物質(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行有針對性的設(shè)計，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化了燃燒。總之，燃燒器的設(shè)計要適應(yīng)水煤漿的燃燒特點。
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)計水煤漿燃燒器時，必須針對這一結(jié)構(gòu)特點進行，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化水煤漿霧矩的著火性能。
為了加強水煤漿的著火，燃燒器的一次風(fēng)口設(shè)計成錐形，同時在擴錐的中心還設(shè)計了中心風(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)煔饣亓鳎铀偎簼{中水份的蒸發(fā)，縮短著火時間。
②噴嘴的設(shè)計
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)驗及鍋爐的特點，在改造設(shè)計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)計時考慮了燃油的特點，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、火檢孔進行局部的彎管設(shè)計，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日進行，試驗在額定負(fù)荷下進行，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℃。同時還進行了鍋爐額定出力和最大出力試驗，在投中下排油槍為主的運行方式和退高加運行方式時，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，退高加運行的減溫水有調(diào)節(jié)余地，試驗符合要求。對鍋爐最大出力試驗，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。以上試驗說明#1爐進行燒水煤漿改造后，對全燒油并未造成影響。但在試驗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日進行，試驗采用的燃料數(shù)據(jù)為設(shè)計燃料數(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%。在進行不投油低出力穩(wěn)燃試驗中，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支點火油槍點燃，在28%額定負(fù)荷下就能點燃水煤漿，50%負(fù)荷以上可以全燒水煤漿，并能穩(wěn)定運行。
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)荷的運行試驗），而且，在起動至全燒水煤漿帶100%負(fù)荷過程中不必進行油槍和水煤漿的切換投運工作，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)定運行。
⑩正常運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，實際運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，主要是因為玻璃管空氣預(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)計值，一號引風(fēng)機只能帶180 t/h負(fù)荷。
5.2改進措施
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；進行煙道出口阻力計算，對于引風(fēng)機的改造可結(jié)合二號爐的改造進行；檢查預(yù)熱器及爐墻漏風(fēng)點并予以堵漏，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；對燃燒器進行改造，將一次風(fēng)的旋流強度適當(dāng)減小。
