包鋼熱電廠4#鍋爐為武漢鍋爐廠生產的WG2130/39 -1型固態排渣煤粉鍋爐．在后期的改造中設計可摻燒高爐煤氣10%（按熱量比）．約為1.0×l04m3/h,實際運行中．最大摻燒量為2.5×104m3/h，包鋼有4座高爐，全部生產時平均產生高爐煤氣94×l04m3/h，平均放散16×l04m3/h。為充分利用能源，減少高爐煤氣放散，公司決定2001年將4*爐改造為全燒高爐煤10鍋爐，富通新能源銷售生產生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的木屑生物質顆粒燃料。
2 改造前鍋爐的狀況
2.1 改造前鍋爐的設計參數
額定蒸發量：130 t/h;
額定蒸汽壓力：3.82 MPa;
額定蒸汽溫度：450℃；
鍋爐給水溫度：104℃；
燃料品種：混合煤；
燃料消耗量：26. 70t/h;
排灰量：8 t/h。
輔助機械參數見表1。
2.2 改造前鍋爐的主要結構形式
4#鍋爐為Ⅱ型布置的．爐膛截面略成正方形(7200x7050mm),圍墻密布D60×3水冷壁管共計342根．上接上聯箱．并由汽包引D108×4.5的下降管共26根在爐外接入下聯箱．形成自然循環系統。整個爐內的水冷壁共分成12個獨立循環系統。爐膛型式見圖1。
鍋爐過熱器采用冷段在前、熱段在后的布置方式。蒸汽在前級過熱器加熱后，進入左右減溫器，然后左右逆流進入混合聯箱，蒸汽由混合聯箱中部經36排鋼管至集汽聯箱，過熱蒸汽由集汽聯箱通過主蒸汽管道引至汽機。減溫器采用盤箱管式結構的表面式減溫器。省煤器與空氣預熱器系雙級交叉布置，空氣預熱器在爐后為四個行程，熱空氣溫度為370℃。鍋爐的控制基本上通過儀表手動進行控制。
3 鍋爐改造的具體內容
3.1 鍋爐改造的設計參數
額定蒸發量：100 t/h;
額定蒸汽壓力：3. 82 MPa;
額定蒸汽溫度：450℃；
鍋爐給水溫度：104℃；
燃料品種：高爐煤氣；
燃料消耗量：97 170 t/h;
熱空氣溫度：350℃；
排灰溫度：170℃；
鍋爐設計效率：86.1%。
高爐煤氣成分：
C0：25. 1%：
C02: 16. 9%
H2：1.7%：
N2：56. 04%：
CH4:0.26%；
熱值：3 450 kj/m3。
3.2 改造項目
根據對鍋爐本體不作大改動的原則，以及改造后對鍋爐性能的要求，經反復計算、仔細考慮，決定鍋爐外形尺寸不變，為適應燃燒高爐煤氣，其內部結構和尺寸相應變化。
3.2.1 爐膛
由于原鍋爐為固態排渣煤粉鍋爐，鍋爐下部是冷灰斗，冷灰斗四周設有噴嘴，將灰渣冷卻后排入灰溝。改成高爐煤氣爐后，由于高爐煤氣熱值低，為增加鍋爐爐膛容積、把冷灰斗和原來煤粉燃燒器拆除，將爐墻直接垂直砌到Om。按此方案改造后，爐膛水冷壁受熱面從原來的478 ITI2增加到541.1m2。將爐膛水冷壁下拉至下集箱3m標高處，3.0 m標高至Om標高之間部位設計成絕熱室，即四周不布置受熱面，四周用耐火磚和硅藻土磚砌成厚度615 mm的重型爐墻，底部也用耐火磚和硅藻土磚砌成厚度600 mm的保溫層，以提高燃燒室的溫度，見圖2。
這樣的絕熱室對低熱值高爐煤氣的著火、低負荷穩燃非常有利。為了保證水循環安全可靠，把前、后及兩側墻水冷壁各分成三個獨立的循環回路，共計12個循環回路。水冷壁下集箱（前、后和左右兩側各1個），中間用隔板將回路分開。本鍋爐鍋筒中心標高為26 m，爐膛水冷壁向下膨脹量經計算達70mm以上，這樣水冷壁下部與絕熱爐室之間的密封就顯得尤為重要，為了保證鍋爐的性能，采用的是非金屬柔性膨脹裝置，可保證上下左右多方向膨脹而密封性不變。
3.2.2 燃燒設備
在絕熱室的1.5 m標高處，前墻布置5個高爐煤氣燃燒器，后墻布置4個高爐煤氣燃燒器，共9個燃燒器，點火用焦爐煤氣。燃燒器采用旋流式，煤氣和空氣分別通過導向旋流葉片噴出，卷吸爐膛內高溫煙氣著火燃燒。由于煤氣和空氣的動量相差不大，旋流葉片導向角度選擇適中，煤氣火焰長度適中，前后墻煤氣進一步混合，可以在爐膛內實現完全燃燒。本燃燒器允許高爐煤氣壓力波動范圍為1 000—2 000 Pa。
3.2.3 過熱器
原有過熱器總面積約1000 m2。經過計算，顯得過多，而且本鍋爐采用面式減溫方式，減溫能力有限，因而過熱器必須改造。現場改造，不必重新制造過熱器管，保留原低溫段過熱器不變，高溫段過熱器（總面積為430m2）割掉一個彎頭（靠近省煤器一端），計算需要高溫過熱器面積約390m2，此時減溫器焓為49.8 kj/kg，減溫幅度達20℃左右（原減溫幅度為38℃左右）。
3.2.4 省煤器
省煤器原為蛇形管雙級錯列布置。改造后，由于省煤器面積增加較多，而省煤器所處空間又比較緊張，考慮到省煤器改造不能影響空氣預熱器，為了能夠布置下所需面積的省煤器，以及留出必要的檢修空間，決定采用螺旋翅片管結構，即在光管上焊上密集的螺旋狀（外徑為64 m）1 mm厚薄片．可增加大量的受熱面積。上級省煤器的沸騰度為18%。
3.2.5 安全裝置
原130 t/h鍋爐帶兩個沖量安全裝置，經計算排放量不夠，需增加一個PN10DN150的彈簧安全閥。由于鍋筒不改造，此安全閥加在高溫過熱器出口集箱上。為確保鍋爐安全運行，鍋爐配備爐膛熄火保護裝置。
考慮到是燃氣鍋爐，安全性更為重要。在原有鍋爐基礎上，新增加了8個防爆門裝置，位置分別是：爐膛前墻上部兩個，爐膛兩側墻上部各1個，兩級過熱器之間兩側墻各1個，高溫過熱器后轉向煙道兩側墻各1個。另外，在燃燒器附近布置了足夠數量的觀察孔，每個燃燒器上配有火檢孔，在爐膛出口共布置6個測量孔，在高溫過熱器后的轉向室布置了一個測氧孔。
3.2.6 附屬設備改造內容
為提高高爐煤氣入爐溫度，將水膜除塵器拆除在原位置增加一組無機熱傳導整體式煤氣預熱器（換熱面積3 180 m2）。鍋爐尾部煙氣通過煤氣預熱器后可以將高爐煤氣從20℃增加到70℃。煤氣預熱器煤氣出入管的直徑均為DN2000 mm.在爐膛前后分為兩根直徑為DN1200 mm的支管道．從爐前的支管道上引出5根直徑均為DN500 mm的管道進入鍋爐前部燃燒器。從爐后的支管道上引出4根直徑均為DN500 mm的管道進入鍋爐后部燃燒器。相應地，熱風總管道從高溫段預熱器引出后在爐膛前后分為兩路通過9個燃燒器將熱風送入爐膛．見圖3。點火用的焦爐煤氣從每個燃燒器的下部通過管道引入爐膛，使用高能電子點火槍進行自動點火。鍋爐原有一臺送風機、兩臺引風機，共額定容量均為197 000 m3／h。經過計算，鍋爐排煙溫度為170℃時．鍋爐本體的煙氣量為306 651m3／h,所需的空氣量（30℃時）為94 384m3/h。所以送風機和引風機都能滿足要求，不需要另選設備。
3.2.7 控制系統
采用計算機對鍋爐的熱風流量、煙氣含氧量、爐膛壓力、蒸汽流量和蒸汽壓力等參數進行測量和自動調節。控制框圖見圖4。
4、改造效果
4*鍋爐改造后經過2個月的試運行，情況良好，滿足設計要求。鍋爐蒸汽負荷達到100 t/h時，燃燒高爐煤氣時110000m3／h左右，排煙溫度110℃。4*鍋爐改造的成功，標志著包鋼在充分利用高爐煤氣節能和保護大氣環境以及改善工作環境方面邁上一個臺階，也為其它燃煤鍋爐改造成為全燒高爐煤氣鍋爐積累了經驗。
5、效益分析
該鍋爐全燒高爐煤氣后，制粉系統、送粉系統以及碎渣機全部停運，并且不需要除灰系統，相應地降低了整個輸煤系統和排灰系統的運行成本。按一年運行300天計算。
(1)停運磨煤機、排粉風機、給粉機和碎渣機增加的電費效益
功率合計1 493 kW，負載率0.80，功率因數0. 90，電價0.36元/kW h。
1 493×0.85×0.80×300×24×0.36
= 263萬元。
(2)減少煤耗增加的效益
發生100 t/h蒸汽時鍋爐的吸熱量
Q=3. 35×l08 kj/h
煤的低位發熱量Q= 17 564 kj/kg
鍋爐熱效率n= 89%時煤的消耗量B= Q/11 Q。= 21.4 t/h,煤價70元／t，
減少煤耗增加的效益為
21.4×300×24×70 =1 078萬元。
僅電費和煤兩項，每年減少支出1 341萬元，效益十分可觀。
富通新能源不但銷售生物質鍋爐，而且還大量銷售木屑顆粒機壓制的木屑生物質顆粒燃料。
