廣西來賓電廠420 t/h鍋爐為上海鍋爐廠生產的SG - 420/13.7一M417型超高壓中間一次再熱自然循環煤粉爐。該爐設計煤種為貴州盤江縣火鋪混洗煤，屬典型的煙煤煤種，其揮發份Vdaf=33.14%，低位發熱量Qnet,ar=20 465 kj/kg。鍋爐采用四角切圓燃燒，中間儲倉式乏氣送粉，均等配風燃燒系統。
機組投運以來，燃燒狀況尚可，但由于近年煤炭資源短缺，來賓電廠不得不從鄰近的貴州引進無煙煤及貧瘦煤，以解燃眉之急和保證機組穩定的煤炭供應。由于無煙煤、貧瘦煤與煙煤燃燒特性相差極大，因此采用原有煙煤型燃燒系統來燃燒無煙煤及貧瘦煤，給鍋爐運行的安全性和經濟性帶來了諸多問題。主要表現在：燃燒不夠穩定，低負荷穩燃性能差，在額定負荷的75%左右就需投助燃油；飛灰可燃物增加；助燃油耗上升；積灰結渣加劇；鍋爐效率降低等。針對上述問題，結合該鍋爐的具體情況，經過研究分析，對該鍋爐燃燒器進行低負荷穩燃技術改造，著重解決鍋爐低負荷穩燃性能及煤粉燃盡性能，使機組能夠長時間安全穩定經濟運行，富通新能源銷售生物質鍋爐，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。
1、存在的問題及原因分析
來賓電廠420 t/h鍋爐運行中燃燒不夠穩定，低負荷穩燃性能差，由于煤源不穩定，煤質變化大，對于單機容量較小，國內許多承擔調峰任務的機組，都存在著低負荷穩燃性能難以滿足目前機組調峰要求，加上近幾年燃油價格的大幅上漲，運行的成本提高，促使很多電站鍋爐不得不進行低負荷穩燃性能技術改造。絕大部分鍋爐經改造后達到了低負荷不投油穩定燃燒要求，例如，焦作萬方SG - 420/13.7- M419鍋爐改造前80%負荷下需投助燃油，改造后燃用難著火的無煙煤，最低不投油負荷達到40%。對于四角切圓燃燒鍋爐，強化煤粉氣流的著火過程，保證燃燒穩定，最有效的手段就是采用濃淡穩燃型燃燒器，國內目前進行的鍋爐低負荷穩燃改造中大都采用了這一技術。根據燃燒理論，為了保證煤粉火焰的穩定，應該組織良好的爐內氣流結構，使之形成煤粉著火有利區，這一區域一般定義為“三高區”的有效裝置，即具有高煤粉濃度、高溫煙氣和高的氣流擾動等特點的局部區域。理論和實驗表明“三高區”是煤粉著火并穩定燃燒的理想區域。
目前采用的濃淡穩燃型燃燒器就是致力于實現“三高區”，如圖1所示的穩燃腔煤粉燃燒器，在一次風的直管段內安裝煤粉濃淡分離裝置，實現煤粉的水平濃淡分離，煤粉濃度的提高將提高單位容積煤粉氣流中的揮發份含量，從而降低著火溫度，著火性能將大大提高，此外濃淡燃燒將顯著降低NOx生成量。圖2所示為穩燃腔煤粉燃燒器的噴口流場圖。圖2顯示，由于穩燃腔煤粉燃燒器的特殊結構，當流體流過噴口時，在燃燒器噴口的局部區域形成較強的煙氣回流，高溫煙氣的回流將實現“三高區”的另外兩項要求：局部高溫與高的煙氣擾動，這將有利于煤粉在局部高溫環境下的著火，而著火后的火焰氣流將逐步擴散到淡的煤粉氣流中。因此，穩燃腔煤粉燃燒器將為煤粉的著火穩定燃燒，提供良好的環境。10多年來，該穩燃腔燃燒器廣泛應用于全國30多個電廠不同型號的鍋爐上，為廠家創造了顯著的經濟效益。
提高鍋爐低負荷穩燃性能，除了采用先進的濃淡穩燃燃燒器外，還應考慮以下問題：
①合理的一次風速及風粉比，合理的煤粉細度；
②合理的一次風、二次風噴口布置；
③合理的二次風速；
④合理布置的衛燃帶。
對于來賓電廠SG - 420/13.7 - M417型鍋爐，我們認為，上述問題同樣不可忽視。
燃煤鍋爐爐膛結渣的原因較多，一般認為爐膛結渣不僅與燃料特性、爐膛結構設計有關，還受燃燒器的布置，運行因素等的影響。根據對M417型鍋爐爐膛結構及運行情況分析，造成該型鍋爐爐膛嚴重結渣的原因主要有以下幾點：
①熱強度選取偏高為結渣提供了條件；
②衛燃帶的敷設方式是掛渣的主要因素；
③爐內空氣動力特性不良是引發結渣的根本原因。
爐內空氣動力特性不良是造成氣流刷墻、爐內結渣的根本原因。爐內假想切圓的大小直接影響著實際切圓的直徑，過大，易產生氣流刷墻。實際切圓偏大，煤粉被甩到水冷壁或衛燃帶上，在燃燒器區域較高的溫度水平下，處于熔融狀態的煤灰就會粘到水冷壁或衛燃帶上，逐漸堆積，形成嚴重的結渣。
2、燃燒器改造技術方案
鑒于上面的分析，對于來賓電廠SG-420/13.7- M417型鍋爐采取如下主要技術改造措施：
①下層一次風和中層一次風的噴口處安裝穩燃腔煤粉燃燒器，增加高溫煙氣回流和氣流擾動，增強穩燃性能。
②在一次風的直管段內安裝煤粉濃淡分離裝置，在綜合考慮低負荷穩燃和防止結渣兩方面因素的基礎上，采用了水平濃淡燃燒方式，使濃煤粉氣流朝著向火側，淡煤粉氣流朝向背火側，這將大大改善劣質煤粉的著火性能，并有利降低NOx生成量。
③減小中二次風口的面積，降低供風量，體現煤粉集中布置。
④調整下層一次風和中層一次風的噴口標高，達到煤粉集中布置的目的。
⑤將原有燃燒器噴口的向上傾斜角度由8°～104改為0°。
⑥調整切圓直徑，避免煤粉氣流刷墻。
⑦頂二次風反切，消除殘余扭轉，消除爐膛出口煙溫偏差。
⑧調整衛燃帶敷設面積，依據煤質特性，在原設計基礎上，減少衛燃帶面積76mz，并進行重新劃塊分割。
⑨采用小油槍直接點火。
以上技術方案的中心思想是：增加高溫煙氣回流，提高煤粉濃度，采用分級燃燒，同時，合理配合一次風、二次風及三次風，使爐內保持合理的流場。改造后燃燒器系統噴口布置示意圖如圖3所示。
3、改造效果與結論
在理論分析基礎上，采用上述技術方案，對來賓電廠鍋爐進行了燃燒器技術改造，改造完成后，進行了一系列試驗，包括各風門標定試驗、爐內空氣動力場冷態試驗、熱態鍋爐效率試驗、低負荷穩燃性能試驗等，試驗結果表明：
①改造前，鍋爐最低穩燃負荷約90 MW;改造后鍋爐最低穩燃負荷60 MW，并可穩定長時間運行。這說明該濃淡穩燃型燃燒器達到了低負荷穩燃的要求，燃燒系統改造是成功的。改造后鍋爐擴大了煤種適應范圍，更適合低揮發份煤種燃燒，著火迅速，燃燒穩定。
②爐內空氣動力場試驗表明燃燒器出口處有一個寬為1.2～1.4 m，長約2.5 m的高溫煙氣回流區，這對煤粉氣流快速著火是非常有利的，能改善著火的穩定性。
③燃燒器改造完成至今，燃用煤質時有變化，但爐膛未發現嚴重結焦現象，這說明燃燒器布置夾角是合理的。冷態空氣動力場試驗顯示，貼墻風速比改造前大幅降低，假想切圓直徑明顯縮小，這為避免爐膛結焦提供了保證。
④改造前水平煙道兩側煙溫偏差150～160℃，排煙煙溫偏差20℃左右；改造后水平煙道煙溫偏差縮小為80—90℃，排煙煙溫偏差基本消除，有利于鍋爐的安全運行。
⑤改造前由于燃燒不穩，須經常投油助燃，增加了助燃油耗；改造后即使煤種揮發份達到Vad=10%左右，負荷低至60MW，也不需投油助燃。同時由于著火條件改善，點火用油也明顯下降，改造前冷態啟動每次用油16t左右，改造后冷態啟動每次用油減為11t左右。改造后增大了燃燒穩定性，擴大了鍋爐的變負荷能力，啟動用油明顯下降，助燃油幾乎停用。
⑥統計分析顯示，改造前飛灰可燃物含量12%，改造后鍋爐飛灰可燃物含量降低至6.5%，鍋爐效率明顯提高，燃燒經濟性提高，年節約煤3×104t左右。
長期的運行情況表明，該機組燃燒系統改造獲得圓滿成功，保證了該廠鍋爐的安全經濟運行。
富通新能源生產銷售生物質鍋爐，同時也銷售木屑顆粒機壓制的楊木木屑生物質顆粒燃料。
