燕化公司現每年燒掉燃油達100萬t，由于生產的發展，燃料用量還要不斷增加。隨著燕化公司對重油加工工藝的改進和加工能力的提高，以及水煤漿燃燒技術在電站鍋爐的推廣應用，燕化公司決定以水煤漿代替燃料重油，并于1996年10月～19 97年5月委托中石化咨詢公司等單位進行了可行性研究。為取得燃用水煤漿的經驗，燕化集團公司決定在其第三熱電站首先建一臺220 t／h水煤漿示范鍋爐，此時恰逢日本國施行綠色援助計劃（燃用脫硫型水煤漿）。1998年8月開始進行拆遷及場地平整工作，1999年1月正式開工，2000年1月15日試運行，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
1、220 t/h CWM鍋爐燃燒系統總體方案
220 t／h CWM鍋爐按燃用水煤漿、脫硫型水煤漿、重油設計，每種燃料均能達到100%負荷。燃燒器布置于前墻，上下分5層，每層2支，共10支燃燒器，其編號分別為A、B、C、D、E、F、G、H、I、J。A～H共8支燃燒器，由日立公司設計制造，每個燃燒器上安裝有CWM槍、重油槍、輕油槍、電打火及2支火焰監視器，均為遠方氣動控制進退。I、J為燃油燃燒器，位于最上層，這兩支燃燒器由杭州鍋爐廠設計制造，每個燃燒器上配備有重油槍、電打火和火焰監視器。I、J燃燒器只有在鍋爐處于燃油狀態時投入使用，并停用A、B兩個燃燒器上的重油槍。
2、CWM燃燒試驗
2000年3月9日，在燃燒5只重油槍(A，B，C，D，F)的條件下，漿槍E-次點火成功，隨后又相繼進行了同時燃燒2、3、4、5、6只漿槍的燃燒試驗及脫硫型水煤漿燃燒試驗。
2.1 爐前供漿系統
由制漿間來的水煤漿進入爐前攪拌罐，經攪拌后進入過濾器K108去雜質，然后進入供漿母管。4臺螺桿泵（3臺工作1臺備用）把水煤漿升壓后供燃燒器燃用。
本次燒漿用的是北京水煤漿廠生產的水煤漿，這種漿由于其揮發成分少、灰溶點低，屬于不易燃燒的漿種。目前世界上還沒有在大型工業鍋爐上燃燒這種低品質煤漿的先例。
2.2 煤漿火焰著火及燃燒
煤漿燃燒關鍵是如何縮短煤漿升溫及水分蒸發階段，使煤漿及時著火，燃燒后期使固定碳盡可能燃凈。
對煤漿著火影響最大的兩個因素是漿壓和霧化蒸汽壓力，見表1。
漿壓在0.7～1.8 MPa范圍內均可實現著火。與燃燒重油不同的是，當漿壓增加時，相應的霧化汽壓力也必須增加，且兩者之間的壓力差不大于0.2 MPa。這是因為水煤漿的霧化比較困難，主要靠蒸汽的沖擊破碎，使煤漿形成細小液滴，當漿壓上升時，漿體本身具有的能量提高，必須相應提高霧化蒸汽的能量（壓力）才能使漿炬破碎；當霧化蒸汽壓低于漿壓較大時，霧化效果差，不能著火，當霧化蒸汽壓高于漿壓較大時(0.4 MPa)，影響煤漿的噴出量，嚴重時蒸汽倒流進入煤漿管線，使煤漿根本就噴不出來。
高煤漿壓力下雖然也能著火，但漿管線發生振動，火焰不穩定，所以，目前實際運行時漿壓保持在0.8～1.3 MPa之間，對應的霧化汽壓力也在0. 8～1.3 MPa之間。
2.3火焰穩定性
2.3.1 著火點
要使漿炬著火必須使漿炬獲得足夠的著火熱，加熱漿炬的熱源主要是煙氣回流熱量。水分蒸發過程雖然很短，但漿霧初速高，著火點就可能離噴嘴很遠。要保證著火后煤漿的著火點離噴嘴較近，不能忽遠忽近，要保證固定碳有足夠的燃燒時間。
影響著火點的因素有兩類，一類是基本不變的因素，另一類是可調因素。對第一類因素，要保證熱風溫度在340 ℃以上，爐膛測點處溫度要在650℃以上，要達到這種熱負荷，至少要點4只重油槍，鍋爐負荷在100 t／h以上，才可以點水煤漿槍。在DCS程序中，日方要求鍋爐負荷在130 t/h以上才可以點水煤漿槍，由于當時沒有這么大的蒸汽負荷，我們在點燃5只重油槍，鍋爐蒸發量110 t／h時，就成功地點燃了水煤漿槍。
當點漿成功后，對漿的穩定燃燒有決定作用的因素就是風箱壓力和漿壓與霧化汽壓力之差。
2.3.2風箱壓力
如表2，當風壓大于800 Pa時，煤漿火焰開始脫離噴嘴，嚴重時煤漿要到爐膛后部才開始燃燒。產生這種現象的原因是風壓提高后使煤漿炬的流速加快，而煤漿升溫及水分蒸發的速度不變，從噴入爐膛到溫度升至著火點所需的時間是固定的，所以等到煤漿著火時漿已經運動到爐膛后水冷壁。一旦著火點遠離噴嘴，爐膛深度不能有效利用，固定碳沒有充分的燃燒時間就紛紛落入撈渣機中排出，使撈渣機出渣量異常增加。實踐證明風壓對漿燃燒的影響要遠大于重油，燒漿時運行中要保證風壓在600～800Pa。
2.3.3 漿壓與霧化汽壓之配合
見表3，漿壓與霧化汽壓力相差0.1 MPa時，對煤漿燃燒穩定性影響不大，但漿壓高于霧化汽壓力0.2 MPa時，煤漿火焰開始脫離噴嘴，直至到后水冷壁才開始燃燒。
在正常運行中，漿壓與霧化汽壓容易保證，當增加或減少漿槍時，很容易出現火焰脫離噴嘴現象，要及時調整好二者關系。
2.3.4次風與二次風
與重油不同，燃燒煤漿時一次風不宜太多，因為過大的一次風不利于水分的蒸發，不利于煤漿的穩定著火，反而導致水分未蒸發完的煤漿霧炬吹到受熱面上，引起結渣。試驗中讓一次風開度從O%加大到100%，證明一次風開度在25%時效果較好。二次風開度保持在(45～60)%之間。
2.3.5 漿槍的位置
由于煙氣從爐膛下部到上部溫度越來越高，所以處于最上排的燃燒器G、H燃漿時燃燒總體效果好于下排的燃燒器C、D。
2.4燒水煤漿時負荷的增減
燃燒煤漿時負荷增減可以靠增減槍數或改變漿流量實現，燃燒第一只漿槍時，要控制漿壓力在0.9 MPa，霧化蒸汽壓力在0.8 MPa，配給一定的風量即可著火。
增加或減少漿槍時，要按照每只漿槍3 t/h漿，0. 5～0.7t／h霧化蒸汽來控制漿壓、漿泵變頻和霧化汽壓力。等系統穩定后再同時提高或減少漿量和霧化汽量。目前燃燒器最大的燃漿量為4.7 t/h，超過這個值后燃燒不好。
2.5 燃燒水煤漿對鍋爐的影響
由表4看出，在蒸汽負荷基本相同的工況下，增加水煤漿燃用量對鍋爐運行狀態產生明顯影響。首先是由于煤漿中硫分含量高于重油，使煙氣中。排放量加大；其次，由于水煤漿燃燒期比重油時間長，火焰中心后移，使爐膛溫度、屏過（屏式過熱器）壁溫、排煙溫度均上升，主蒸汽溫度上升，減溫水量加大（燒油工況基本不用減溫水）；再次，由于爐膛整體溫度的提高，空氣經預熱器后吸熱量加大，使熱風溫度提高。
2.6脫硫實驗
2.6.1 脫硫方法
采用濕式脫硫法，在水煤漿中直接混入石灰石脫硫劑，調和加工成脫硫型水煤漿，將其噴入爐內燃燒，讓發生的硫磺氧化物在燃燒過程中直接脫硫反應。
2.6.2 脫硫效果
3月28日、29日兩天時間加石灰石，燃燒脫硫型水煤漿。石灰石加入比例0.062，水加入比例0. 034。燃燒器狀況AB重油槍，cdefgh漿槍。由于硫的排放濃度與煤漿量有直接關系，所以只有在漿量不變的情況下考察脫硫效果。
3月28日9點開始加入石灰石，經過10h的置換，到晚20時煙氣中S()?含量從230×10-6降到200×10一左右，并穩定在這一水平，見圖1和表5。到3月29日20點脫硫水煤漿試驗結束，證明在水煤漿中加入石灰石可以得到一定的脫硫效果，但沒有達到日揮公司脫硫率50%的設計值。
2.6.3 脫硫引起的問題
雖然在水煤漿中加入石灰石后得到了一定的脫硫效果，但也出現了一些問題。
首先是煤漿的燃燒情況惡化，這是由于北京漿揮發成分少，石灰石的加入使煤更加難以著火，爐底排渣量加大。第二是燃燒器旋口、看火孔及水冷壁上有嚴重的結渣產生，其原因是北京漿灰熔點本來就低1 230～1 330℃，再加人石灰石，使灰成分有所變化，突出一點是Ca0含量增加了10倍，由于自由氧化硅易與氧化物如Ca0、Mg0等形成低熔點的共晶體，從而降低了整個灰的熔化溫度，熔融性特性溫度均降低了30℃。水冷壁、看火孔是爐膛的低溫部分，熔化的灰在這里冷卻凝聚，對局部管壁產生腐蝕。
火焰溫度越高，煤粒中的硫釋放出來的越多，使排煙中的SOx濃度上升，脫硫率降低。當溫度超過1 400℃時，石灰石失去反應性，成為過燒狀態。但火焰溫度過低會降低燃燒效率，火焰不穩定。因此，脫硫型水煤漿最合適的火焰燃燒溫度為1 200～1250℃。但為了達到較好的脫硫率，如何控制火焰燃燒溫度，在目前來看還有一定困難，不能單純為了脫硫而犧牲鍋爐的安全與效率。
3、結 論
(1) 220 t/h水煤漿鍋爐初步達到了設計目的，能夠燃用重油和水煤漿，為燕化公司百萬噸水煤漿代油事業走出了關鍵的第一步，為我國的煤碳加工利用事業積累了寶貴經驗。
(2)燃燒重油時，重油壓力可控制在1.1～2.1 MPa，霧化汽壓力控制在1.1 MPa。
(3)燃燒水煤漿時，漿壓力和霧化汽壓力可控制在0. 8～1.3 MPa之間，兩者壓差不能超過0.4 MPa。
(4)在水煤漿中加入石灰石可以達到一定的脫硫效果。
(5)燃燒器的性能還需要進一步改進，富通新能源不但生產銷售生物質鍋爐，而且還大量銷售生物質鍋爐燃燒的木屑生物質顆粒燃料。
