針對通化地區煤源嚴重不足和煤炭用量迅猛增加的問題，二道江發電公司摻燒蘊藏豐富且價格較低的褐煤。7號爐原設計燃用長白山劣質煙煤，采用熱風送粉制粉系統。由于褐煤屬易燃易爆煤種，與原設計煤種差異較大，摻燒后制粉系統防爆與干燥出力問題，以及送粉系統的防爆、燃燒器燒損和鍋爐嚴重結焦問題非常突出。因此，對7號爐進行制粉系統改造。改造工程于2006年12月份完成，試驗結果表明，制粉系統防爆能力、干燥能力大幅提高，燃燒器區域未見嚴重結焦現象，應用效果良好，至今未發生一起爆炸事故，而且鍋爐效率基本未變，改造后的7號爐能夠大比例摻燒褐煤，能夠適應特性差異揮發分較大的煤種。
1、設備概況
1.1鍋爐本體
二道江發電公司7號爐為HG-410/9.8 -YM12型鍋爐，屬于超高壓、單鍋筒自然循環、集中下降管、倒U型布置的煤粉爐，無中間再熱器，排渣方式為固態排渣。1992年6月6日投產運行。尾部豎井煙道中交錯布置著上級省煤器、上級空氣預熱器、下級省煤器和下級空氣預熱器。煙氣經電除塵器除塵凈化后排人煙囪。過熱蒸汽溫度通過調整I、Ⅱ級噴水減溫器的噴水量的大小來調節，其中I級噴水減溫作為粗調，Ⅱ級噴水減溫為細調。富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
1.2燃燒系統
鍋爐采用正四角切向布置的燃燒方式，在爐膛中心形成的假想切圓直徑為∮1060 mm，共有12個單支容量為12t/h的煤粉燃燒器，分上、中、下三層布置。其中，上層設有4個直流煤粉燃燒器，中、下層各布置4個雙通道煤粉燃燒器。另外，還設有一層向下傾斜70的三次風噴口。
鍋爐配有兩套鋼球磨煤機中間儲倉式制粉系統，并配有兩臺排粉機，原設計采用熱風、溫風、冷風為干燥介質，熱風溫度設計為352℃，溫風溫度設計為155℃，送粉方式采用熱風送粉。制粉系統設計參數見表l所示。
2、主要技術改造
2.1摻燒褐煤主要問題及主要技術措施
中儲式制粉系統運行時其煤粉濃度均處于易爆范圍，而且設備繁多、結構特殊、管路復雜，不可避免的存在積粉部位和流動死區及其引發的陰燃。并且褐煤揮發分較高，易燃易爆。同時，水分又高，制粉系統干燥出力嚴重不足，磨煤機出口溫度經常低于50℃，低于煤粉露點溫度，粉倉溫度在45℃左右，煤粉極易粘結在磨煤機入口、制粉系統管道、粉倉等設備上，因此，大大增加了煤粉自燃、爆炸的幾率，制粉系統防爆、干燥問題最為突出，亟待解決。
另外，當鍋爐采用熱風送粉時，一次風粉混合風溫為230℃左右，而褐煤揮發分析出最低溫度120℃，混配褐煤后一旦發生煤粉沉積或管道風速過低，一次風管道將存在安全隱患。采用雙通道煤粉燃燒器燃用高揮發分褐煤時容易造成燃燒器噴口燒損、噴口附近結焦等問題。
要想實現大比例摻燒褐煤，必須同時解決制粉系統爆炸、干燥出力不足以及一次風送粉系統爆炸與雙通道燃燒器燒損、燃燒器區發生嚴重結焦的的技術難題。因此，提出了大幅度降低氧氣濃度，消除制粉系統爆炸條件，抽取轉向室處中溫爐煙作為干燥介質，并對熱風送粉系統加入調溫風的技術方案。
2.2計算結果
2.2.1制粉系統改造計算
1)設計煤質。根據地煤特性和霍林河褐煤特性，具體見表2所示。以7號爐褐煤摻燒比例50%為依據進行制粉系統改造計算。
2)制粉系統計算。制粉系統進行了中溫爐煙改造設計，主要設計參數見表3所示。
2.2.2送粉系統改造計算
鍋爐原設計采用熱風送粉方式，熱風溫度為352℃，當摻燒易著火和燃盡的褐煤，過高的風粉混合溫度會對鍋爐運行帶來安全隱患。為確保摻燒褐煤后燃燒器的安全，減少鍋爐結焦因素，將制粉系統原有的熱風送粉系統改造為“熱風+溫風”方式送粉系統。設計計算主要參數見表4所示。
3、試驗結果
3.1提高干燥出力試驗
3.1.1低負荷下干燥出力試驗
磨煤機額定出力為45 t/h，制粉系統在雨季單燒煙煤或摻燒30%褐煤時，磨煤機出口溫度經常低于50℃，甚至有時嚴重影響鍋爐出力。從表4可知，在機組負荷75MW下，當l號給煤機轉速從290r/min下降到220 r/min時，磨煤機出力從59 t/h下降到40 t/h，同時磨煤機出口溫度從55℃上升到67℃，提高幅度最大為12℃。試驗結果表明，給煤出力滿足制粉系統改造設計條件時，制粉系統干燥出力得到大幅提高。試驗時具體數據見表5所示。
3.1.2大負荷下干燥出力試驗
當機組負荷從75MW增加到1OOMW時，中溫爐煙溫度升高了46℃，熱風溫度升高了28℃。在煤質以及運行方式變化不大的情況下．2號磨煤機出口溫度提高16℃。
3.2磨煤機入口負壓與制粉系統末端氧量關系試驗
在電負荷75MW、給煤量57 t/h下進行試驗，試驗結果見圖l和圖2所示。
由圖l可知，當磨煤機入口負壓從500 Pa增加到850Pa時，中溫爐煙流量從33 700m3/h增加到49118m3/h，制粉系統末端氧量由17.5%至15.6%，呈明顯下降趨勢。
在額定給煤量下，實測磨煤機通風量約為110000m3/h，高出最佳通風量96479.5m3/h14000m3/h，說明目前磨煤機通風量很大。
3.3投用溫風系統試驗
7號爐原設計為采用熱風送粉方式，改造后采用“熱風+溫風”送粉方式。圖3對比了兩種不同方式對一次風溫度影響程度。
由圖3可知，同樣條件下，當溫風門和熱風門開度均為50%時，熱風溫度從325.5℃下降到265.5℃，一次風溫從205℃下降到168℃，降低了37℃；當溫風門全開，熱風門全關時，熱風溫度平均溫度從337.5℃下降到183℃，一次風粉平均溫度從208℃下降到109℃，降低了100℃左右。一次風粉溫度的大幅降低能夠避免一次風管道著火爆炸、燃燒器附近結焦和燃燒器的燒損。
3.4鍋爐熱效率對比分析
在投入中溫爐煙系統以及溫風送粉系統的條件下，進行7號爐摻燒褐煤和單燒地煤的鍋爐熱效率對比試驗。由表6分析可知，工況一實測鍋爐熱效率比工況二高出0.96個百分點。排煙溫度工況一較工況二高5.46℃。
4、結 論
1)投入中溫爐煙系統，提高磨煤機出口溫度5—10℃，改善制粉系統干燥出力。
2)投入中溫爐煙系統，制粉系統末端氧量從20.5%左右降低到16%左右，下降約4個百分點，提高了制粉系統防爆能力。
3)投用溫風系統，一次風溫度最大下降幅度約100℃．提高了送粉系統和燃燒器的安全性。
4)在機組負荷為85MW、摻燒褐煤50%、投入中溫爐煙系統、采用“熱風+溫風”送粉方式的工況下的鍋爐熱效率比同樣負荷、單燒地煤、未投中溫爐煙系統、采用熱風送粉方式的工況的鍋爐熱效率高0. 96個百分點。
5)通過改造，7號爐實現了大比例摻燒褐煤的目標。既可燃用地煤，又可燃用混煤，7號爐對煤種的適應能力增強。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
5、技術指導
1)地煤和褐煤按照1:1比例進行混配。
2)投人中溫爐煙系統時，關斷門、調節門保持全開，同時調節再循環開度和熱風門開度將磨煤機入口負壓保持在800Pa左右，該負壓下對應制粉系統末端氧量約為16%。
3)磨煤機出口溫度在60～70℃之間。
4)摻燒褐煤后，為保證機組的安全運行，1號制粉系統給煤機轉速保持在140 r/min一190 r/min，2號制粉系統給煤轉速適合保持在200r/min～260 r/min，給煤量控制在40 t/h~ 50t/h之間，保證磨煤機出口溫度不低于60℃，粉倉溫度不低于55℃。
5)送粉系統在單燒地煤時可保持熱風門全開，溫風門全關，摻燒褐煤時，溫風門全開。
6)磨煤機啟、停及斷煤時，最易發生爆炸，上述條件下都應保證制粉系統有適量爐煙。如制粉系統啟動時，應先投運抽熱爐煙系統；制粉系統停運時，應最后關閉抽熱爐煙系統；制粉系統發生斷煤時，及時調整磨煤機入口負壓，維持一定量熱爐煙，開大冷風門。
