1、鍋爐改造前的狀況
1.1鍋爐簡介
鍋爐型號為HG-420/13.7-WM2，單鍋筒、自然循環、集中下降管、一次中間再熱、Ⅱ形布置的固態排渣煤粉爐。爐膛為正方形9580x9580mm，頂棚管標高44450mm。
鍋爐采用鋼球磨中間倉儲制，一爐兩磨，熱風送粉。燃燒設備為四角切向布置直流式，假想切圓直徑為∮639mm，逆時針方向旋轉，三次風對沖布置。燃燒器布置如圖1所示，其中：上、下二層燃燒器為百葉窗水平濃淡式，帶側邊風，中間一層為雙通道自穩式燃燒器，帶有腰部風。點火方式采用高能點火器輕油煤粉兩級點火。燃燒器設計特性參數見表2～3。為保證燃料充分燃燼，在水冷壁上敷設了150m2的衛燃帶。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穩燃試驗
在鍋爐調試時，按原設計配風不能退油穩燃，嚴重影響了機組的正常投運。為此進行了大量的燃燒調整試驗及采用了一些穩燃措施以期找到最佳的燃燒方式，解決鍋爐退油滅火問題，主要是調整二次風的不同配風方式，如圖2所示。試驗逐步加大按兩頭大、中間小的二次風配比，直至下、中一次風噴口間的二次風完全關閉，成了下、中一次風噴口集中燃燒的布置方式。
試運初期，暖風器因故未能投入，使熱風溫度遠低于設計的370℃，且一次風速較高，遠高于22 m/s設計值，各層二次風配比較均勻，這樣退油后鍋爐馬上滅火了。圖2中Tl工況降低了一次風速，同時將中下層及腰部風二次風門開度減小，側邊風全關，這樣燃燒情況有了改善，但退完最后一只油槍9min后，爐膛仍然發生滅火。
試驗發現，爐膛最下層一次風噴口區域的溫度最低，后下部溫度比中部低300℃以上，比上部低100℃以上，實際上從爐上看火孔也可看到下層燃燒很不完全，爐內火焰發紅。將原1支穩燃大油槍換成小油槍，這種下層燃燒不穩的現象更明顯，使下層的溫度更低。為進一步提高下層爐溫，除投入暖風器提高一次風溫外，試驗進一步關小最下層二次風和燃油二次風后，效果顯著，特別是下部燃燒得到了極大改善，這表明爐內燃燒穩定，此時撤出最后一只油槍，爐內燃燒未發生波動，爐膛負壓正常變化，退油后下層爐溫略降。
從試驗結果可明顯看到，二次風最下層的油層風門開度大小對爐內火焰溫度影響很大，如圖3所示。當該風門開度從70%關到40%時，下層溫度上升了57℃，繼續關小至25%開度，溫度又上升了近100℃，此時下層火焰溫度已超過1400℃，油層風門再關至20%，下層火焰溫度仍上升，在該狀態下退出油槍，鍋爐達到了穩定燃燒工況。
盡管調試時實現了退油燃燒，但2臺機組投產以來，鍋爐還是一直燃燒不穩，改造前平均每月要滅2次火，有時甚至一天滅火2、3次，極大地影響了電廠的安全生產，為此鍋爐生產廠家、電廠、廣東省電力試驗研究所等單位在仔細分析原因的基礎上，對鍋爐進行了綜合改造。
1.3原因分析
穩燃試驗表明，鍋爐燃燒器設計不合理是造成鍋爐燃燒不穩的主要原因。對低揮發份難著火的無煙煤，本應采用一次風集中布置的方式，而設計時卻采用了一、二次風噴口相間布置的均等配風方式。一、二次風噴口的距離太近，對一次風的干擾太大，一、二次風相交提前，降低了火焰中心的溫度，影響燃燒穩定。運行中降低二次風速運行，又導致爐膛過剩空氣系數偏低，降低了鍋爐的出力和效率，飛灰可燃物高達18%—20%，鍋爐效率只有85%(設計鍋爐效率為90.31%)。
另外，熱風溫度偏低，只有320℃。投入暖風器運行后熱風溫度為350℃，達不到設計值376.6℃，這不利于無煙煤的著火和穩燃。
送風機滿出力不足。鍋爐滿負荷運行時，2臺送風機滿出力運行，也只能基本維持鍋爐總風量，沒有調節裕量。其主要是由于暖風器安裝在送風機的出口風道，阻力很大，對送風機造成了很大的壓損，由此造成爐膛出口A、B側氧量只有2.7 010，滿負荷時氧量不足，造成煤粉燃燒不完全，飛灰可燃物增大，降低了鍋爐的效率。
2、鍋爐的改造情況
1號爐在2001年5～6月對燃燒器、省煤器、一次風管、給粉機、衛燃帶等進行了綜合改造。
2.1 燃燒器改造
燃燒器改造目的：燃燒器改造的指導思想是一次風集中布置，確保著火穩定；拉大一、二次風噴口的距離，使二次風在煤粉火炬邊緣著火后與一次風相交，改善后期配風，使風量滿足燃燒需要，以求較好的燃盡效果，提高燃燒效率。
燃燒器改造內容：
(1)下二次風口標高不變，油槍由下部風室移至上部風室；
(2)下中二次風取消；
(3)下層一次風上移150mm;
(4)雙通道燃燒器下移181mm；
(5)上中二次風口尺寸加大，位置下移，并加裝了一層1 t/h的小油槍；取消偏轉7°的角度；
(61上上二次風標高由16 928mm增至16 956mm;取消偏轉20。的角度；
(7)三次風改為自引式，射流方向仍維持原對沖布置。
改造后的燃燒器布置也列于圖2中。
(注：在改造前為降低爐膛出口兩側的煙溫差，將二次風口偏轉，結果燃燒更不穩定，減小溫差的效果不明顯。)
2.2 省煤器改造
省煤器改造目的：運行中熱風溫度偏低，通過減小高溫省煤器受熱面，以提高預熱器區域的溫壓，提高熱風溫度，有利于無煙煤的著火和穩燃。
省煤器改造內容：高溫省煤器受熱面14排減小為12排。
2.3一次風管改造
大修中對一次風管進行優化布置，盡量減小一次風管的上升段及彎頭，降低一次風管的阻力。
2.4給粉機改造
切小給粉機葉輪15mm，縮小給粉機下粉孔，降低單位時間的給粉量，以達到提高給粉機轉速的目的。
2.5暖風器的作用不明顯，反而增大阻力，故取消曖風器．。
2.6增補衛燃帶
為了強化燃燒，提高鍋爐穩燃能力，在三次風噴口上增補了50m2衛燃帶，衛燃帶分區布置。
2001年底在1號爐改造的經驗基礎上，電廠對2號鍋爐進行了改造。為了提高熱風溫度，在1號鍋爐改造中，割除了上級空預器前的少部分省煤器，以期提高空預器前煙溫，從而可以提高熱風溫度。但是，實踐證明，割管措施并不理想，煙溫沒有多大提高，熱風溫度偏低也沒改善。然而有設計要求，省煤器不能夠多割，因此，此項改造措施不在2號鍋爐上使用。
為了減少再熱汽溫A側比B側汽溫高的偏差的問題，2號爐割除了水平煙道上的A側高溫再熱器的部分管子，減少了受熱面。這是減少汽溫偏差的最直接方法。其它的改造內容，2號爐完全同1號爐。
3、鍋爐改造后的效果
3.1燃燒穩定性
1號爐自2000年3月4日移交投產至2001年5月，鍋爐因燃燒不穩滅火累計達30次，平均每月2次。改造后燃燒穩定性極大地提高，83 MW負荷可退油穩燃，達到燃燒器大修改造的最低退油穩燃負荷的要求。1號、2號爐迄今為止未出現過因燃燒不穩而滅火的現象，鍋爐的穩燃問題得到徹底解決。
3.2鍋爐效率
1號爐改造前進行了鍋爐效率試驗，飛灰可燃物高達19%，鍋爐效率僅為85.1%，改造后飛灰可燃物已降低至10%～13%，大修后鍋爐效率為88.44%，比大修前要提高3.34%。
1號爐取消了暖風器后，解決了滿負荷時送風機出力不足、缺氧燃燒的問題。目前，滿負荷運行時，氧量可調整至4%～6%，飛灰可燃物又由13%降至8%～10%，鍋爐效率由88.44%提高至89%。
由于很多措施2號爐吸取了1號爐的經驗在大修前已實施，故鍋爐熱效率的提高沒有1號爐明顯，大修前后提高了0.5%。再熱汽溫的偏差有所減小。
3.3其它效果
一次風優化改造后，大大地降低了一次風管阻力，解決了運行中容易堵粉管的問題。
給粉機改造后，解決了給粉機下粉不均的問題，提高了鍋爐燃燒的穩定性。
在上中二次風噴口增加一層小油槍后，提高了油槍在調峰時的穩燃效果，深度調峰時用上層小油槍助燃，降低了助燃用油。下層油槍由下隔倉上移至上隔倉后，接近了下層油槍和下一次風噴口的距離，改善了冷升爐投粉時下層油槍點不著煤粉的情況，提高了升爐的速度，節省了升爐點火用油。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。
4、小 結
連州電廠2臺鍋爐的成功改造，遵循了無煙煤燃燒的基本原則：一次風集中布置，使煤粉燃燒相對集中，能量集中；在燃燒區敷設衛燃帶對提高燃燒器附近的爐溫、穩定燃燒是起了很大作用的。改造使電廠取得了顯著的經濟效益，其經驗對無煙煤鍋爐的設計、運行有很好的借鑒意義。
