本文結合蔗髓和煤粉的燃燒特性，介紹75t/h蔗髓煤粉鍋爐的設計，重點闡述該鍋爐的燃燒方式和結構，解決蔗髓、煤粉混燒比例受限制的問題。
1、鍋爐設計參數
鍋爐的額定蒸發量：75t/h；過熱蒸汽出口壓力：3.8 MPa（表壓）；過熱蒸汽出口溫度：450℃；鍋筒壓力：4.2 MPa（表壓）；熱效率：≥86%；排煙溫度：150℃；給水溫度：105℃。圖1為XG-75/3.8-G(M)蔗髓煤粉鍋爐簡圖。設計燃料為蔗髓、煤粉，其主要特性數據見表l。
2、鍋爐燃燒方式
目前糖廠使用的蔗髓煤粉鍋爐絕大部分是蔗髓噴渣器和煤粉燃燒器一并設置在唯一的爐膛上，這樣設置有如下缺點：蔗髓燃燒和煤粉燃燒互相干擾；蔗髓燃燒不完全，飛灰含碳量大。這些缺點導致產生蔗髓、煤粉混燒比例受限制的技術問題。蔗髓是一種高水分、低發熱值的燃料，難著火燃燒是蔗髓的另一個技術難題。
本文設計的鍋爐采用雙爐膛結構，即在主爐膛前方增加設置一個前置爐膛，蔗髓在前置爐膛著火和燃燒，煤粉在主爐膛燃燒。
雙爐膛蔗髓煤粉鍋爐燃燒設置所示，包括設置在前置爐膛前部的蔗髓噴渣器、固定蒸汽吹灰爐排和主爐膛上的直流煤粉燃燒器，前置爐膛的頂棚相當于前拱，單獨燃燒蔗髓，前置爐膛的爐內區域全敷設衛燃帶，有較高的熱負荷，有利于蔗髓的著火和燃燒。蔗髓噴渣器安裝在前置爐膛前部水冷壁上，共4個噴射器；蔗髓由氣力噴播方式送人爐膛中，利用高度差使蔗髓在爐內飛行中受到熱煙氣加熱，蔗髓中的水分基本被烤干，大部分蔗髓在煙氣及空氣的托浮下，在前置爐膛內懸浮燃燒，落在爐排燃燒層上的蔗髓也很快燃燒。另外，在前置爐膛前墻設置有前二次風口，后墻爐排面設置i次風口，增強了爐內空氣擾動及空氣補充，使未燃盡的蔗髓隨煙氣進入主爐膛。主爐膛的有效高度約26m，爐膛出口的下部設置了后拱，煙氣停留時間比較長，因此蔗髓有足夠的高度和充分的時間，保證蔗髓在爐膛內充分燃盡。
設置在主爐膛中下部的煤粉燃燒器按鍋爐正常運行時的負荷進行設計，為四角布置、切圓燃燒的直流煤粉燃燒器，采用室燃方式，是目前煤粉鍋爐最成熟的燃燒設計方式之一。單獨燃燒煤粉時，這是一臺純燃煤粉的鍋爐。當蔗髓與煤粉任一比例混燒時，啟用直流煤粉燃燒器。該燃燒器采用的是四角布置、切網燃燒方式，主爐膛內的氣流流動由四角燃燒器的四股射流共同形成，在爐膛中心形成一個旋轉氣流，可使進入主爐膛的蔗髓增加停留時間，有利于蔗髓的完全燃燒和解決蔗髓、煤粉混燒比例受限制的技術問題。若蔗髓充足時，可完全停用直流煤粉燃燒器，既達到節能減排的目的，又不影響生產。
3、鍋爐結構
本文設計的鍋爐為室外布置，自然循環單鍋筒鍋爐，采用n型布置，鋼構架，爐膛部分懸吊，尾部煙道支承。鍋爐設置前置爐膛，上部布置噴渣口，輔以固定爐排組織燃燒，蒸汽除渣。爐膛中下部四角布置煤粉燃燒器。過熱器分兩級布置，高溫過熱器和低溫過熱器之間布置面式減溫器，省煤器分上、下組，空氣預熱器為4組布置。各部分結構簡述如下：
3.1 爐膛及水冷系統
爐膛水冷壁為膜式壁結構，用∮60x4的管子和45 mm×4 mm的扁鋼組成，節距為105mm，受熱面積爐膛為471.4 m2、凝渣管為53.6 m2，下部敷設衛燃帶區域，水冷壁上升管分為10個回路，共有322根管子。下降管系統用2條集中下降管，其規格為∮377 x15，再分別用32根∮108×4.5的管子組成分散下降管分別引入下集箱，側水冷壁的引出管由14根管徑為中108 x 4.5的管子組成；前后墻水冷壁的引出由水冷壁管直接引入鍋筒。
整個水冷壁懸吊于爐頂鋼架上，鍋爐運行時整個爐膛一起向下膨脹。由于前墻水冷壁支吊點低于側墻和后墻水冷壁支吊點，故前墻采用彈簧吊架，安裝和運行時必須適當調整彈簧，避免膨脹不均造成過大的熱應力。為了保證爐膛的整體剛性，在水冷壁四周裝有足夠強度的剛性梁，以保證爐膛的整體性。爐膛開有必要的測量孔、看火孔、檢查孔、防爆門和打焦孔。
點火方式：燃燒蔗髓時用木柴點火，燃燒煤粉時用油槍點火。
3.2鍋筒及內部裝置
鍋筒內徑為1600 mm，筒身由鋼板卷成，兩端橢圓封頭由鋼板沖壓而成，筒身和封頭材質均為Q245R．壁厚為46 mm，重量約為20t;鍋筒內裝有32個∮290的旋風分離器以及連續排污管、緊急放水管和加藥管等裝置。
3.3過熱器
過熱器布置在水平煙道中，由高溫過熱器、低溫過熱器組成。高溫過熱器受熱面積為212.2 m2，低溫過熱器受熱面積為329.8 m2。過熱蒸汽的調溫方式采用面式減溫器，減溫器位于低溫過熱器與高溫過熱器之間。
3.4省煤器
省煤器分為2級布置在鍋爐尾部豎井中，省煤器管由Ø32x4的管子組成，總受熱面積為1162.4 m2．上級有2組蛇形管柬，下級有l組蛇形管束，共有3組蛇形管束。上、下級省煤器均采用支承結構，支承梁內部通風冷卻。為防止省煤器的磨損，上、下級省煤器的蛇形管束都裝有必要的防磨蓋板。
3.5空氣預熱器
空氣預熱器為4組布置，總受熱面積為4 048.4 m2．上面3個管箱由∮51×2.5的鋼管制成立式管箱，最下面的管箱由∮60×2.5的考登鋼管制成立式管箱，共有4組管箱，4個流程，每組管箱由4只小管箱組成。煙氣在管內縱向沖刷，空氣在管外橫向沖刷，為了防止空氣預熱器的振動和噪音，在每個管箱中都裝有3塊防震隔板。
3.6爐墻
爐墻分2種形式，爐膛部分為敷管爐墻，爐墻和水冷壁澆注成一體，重量通過水冷壁管吊在頂板上；水平煙道和尾部煙道為砌磚320 mm厚的輕型爐墻，重量由各橫梁支承。
3.7構架與平臺樓梯
鍋爐構架為全鋼結構，由10根立柱及頂板、橫梁組成，懸吊爐膛部分的4根立柱、尾部的4根立柱及前置爐膛的2根立柱都放在地基上。為保證構架的整體性，構架上設有必要的斜拉條，鍋爐運行處和巡視檢修處都設有平臺和樓梯。
4、結語
通過調查發現，某糖廠使用本文設計的鍋爐后，鍋爐試運行成功，蔗髓和煤粉混燒比例調節靈活，負荷穩定，燃燒良好，各項參數均符合設計要求，證明本設計是成功的。本設計符合國家節能減排政策要求，能夠實現節能和環保的雙重效益。
富通新能源不但銷售生物質鍋爐，而且還銷售木屑顆粒機壓制的木屑生物質顆粒燃料。
