部分1025 t/h鍋爐原設計煤種為劣質煙煤，揮發分和熱值均較低，而摻燒的褐煤揮發分和水分較高，屬易燃易爆煤種，與設計煤種特性之間差異較大。直接在煙煤鍋爐上摻燒褐煤，將會帶來一系列技術問題。其中，制粉和送粉系統爆炸、制粉系統干燥出力不足及燃燒器燒損問題最為突出。
為最大限度摻燒褐煤，同時兼顧單燒當地劣質煙煤，采用在轉向室抽中溫爐煙加入制粉系統干燥介質、調溫風加入送粉系統的方案，并對燃燒系統重新進行改造設計，以拓寬燃用煤種，緩解煤源嚴重短缺，提高鍋爐運行的安全性和穩定性。
1、技術原理
煤粉爆炸的基本條件是存在煤粉、達到一定的煤粉濃度和氧氣濃度、具有足夠的點火能量。制粉系統運行時其煤粉濃度均處于易爆范圍，且設備繁多、結構特殊、管路復雜，不可避免存在積粉部位和流動死區及由此引發的陰燃。因此，要防止制粉系統爆炸，只有大幅降低氧氣濃度。如能抽取中溫爐煙作為干燥介質、對熱風送粉系統加入調溫風、將雙通道煤粉燃燒器改造為水平濃淡燃燒器，既能解決制粉、送粉系統防爆的技術難題，又能保證制粉系統的干燥出力要求，同時可避免燃燒器燒損。
2、改造方案
2.1制粉、送粉系統
在制粉系統中增加中溫爐煙系統，送粉系統中加入由送風機出口引入的冷風，抽中溫爐煙位置在低溫過熱器進口處。
以某臺1025t/h亞臨界壓力自然循環固態排渣鍋爐為例，抽中溫爐煙口管道中心標高為52900mm，中溫爐煙管道母管尺寸為∮1416×8mm。中溫爐煙從左、右側低溫過熱器進口處抽出，分左右2路引至爐前，再分4路進入4臺磨煤機，中溫爐煙管道尺寸為∮1016x8 mm。
2.2燃燒器
由于摻燒褐煤后，著火和燃盡特性提高，同時結焦傾向也加重，因此需對一次風噴口布置相對集中的大速差雙通道煤粉燃燒器進行改造，將燃燒器一、二次風改為均等配風布置。采用中溫爐煙+熱風+再循環送粉系統，三次風噴嘴集中布置。在燃燒器頂部設置2層燃盡風，同時改變設計參數，如提高一次風率和風速等。
2.3中溫爐煙改造關鍵技術
2.3.1中溫爐煙抽取點選取
鍋爐再熱器的調溫主要靠調節尾部煙氣擋板的開度實現。若中溫爐煙抽吸點位置不當，前、后煙道的煙氣量因抽爐煙的慣性引起不平衡，會影響再熱器的調溫效果。應盡量將抽中溫爐煙口選擇在較高的位置，但同時必須考慮到抽取點位置的升高會使通風阻力增加的因素。
2.3.2管材選取
中溫爐煙管道材料選用低合金12CrIMoV，許用溫度為580℃。設計煙氣溫度為667℃，高出許用溫度87℃。低合金鋼常作正火加回火處理，回火溫度比工作溫度高100℃以上，以使珠光體組織穩定，減慢球化過程的發展。抽爐煙管道系統在接近常壓下工作，不易產生過大的應力而引起蠕變。如采用比12CrlMoV等級高的不銹鋼管材，不僅改造成本成倍增加，還增大管道加工的難度。因此管道材料仍選用低合金12CrIMoV。
2.3.3防爆標準
根據對有關褐煤的相關試驗結果，確定任何條件下都不發生爆炸的制粉系統末端氧量，混煤的防爆應按混煤中的易爆煤種（褐煤）來選擇。
2.3.4煤粉水分的選取
煤粉水分的選取非常關鍵，在干燥介質確定后直接影響制粉系統干燥能力，由于褐煤本身水分難以確定，需參照其它電廠摻燒褐煤試驗的數據確定煤粉水分。
3、改造實例
某臺實際運行的l025t/h亞臨界壓力自然循環固態排渣鍋爐，采用單爐膛倒U型布置。制粉系統采用中間儲倉式熱風送粉系統，配置4臺鋼球磨煤機。鍋爐采用四角切圓燃燒方式，共布置4層燃燒器，其中3層設有大油槍。原設計采用雙通道煤粉燃燒器。
爐膛寬度為12800 mm，深度為11890 mm，爐頂管中心線標高為58000 mm。過熱器由包墻過熱器、低溫過熱器、分隔屏、后屏及高溫過熱器組成。再熱器由低溫再熱器和高溫再熱器組成。后煙井為并聯雙煙道，后煙井前部為低溫再熱器煙道，后部為低溫過熱器煙道。在低溫再熱器和低溫過熱器的煙道下方布置省煤器受熱面和回轉式空氣預熱器。鍋爐的過熱蒸汽調溫采用I、Ⅱ級噴水減溫方式，再熱器的調溫采用煙氣擋板調溫方式。
受地區煤源嚴重不足影響，該發電公司決定摻燒煤源充足、運距較短的霍林河褐煤，對鍋爐進行改造。
3.1 所選褐煤的防爆標準及粉煤水分
根據相關試驗結果，對于霍林河褐煤，當制粉系統末端氧量低于16%時，任何條件下均不發生爆炸，因此制粉系統末端氧量應按小于16%選取。
在參照其它電廠摻燒褐煤試驗的數據后煤粉水分選取為6%，送粉系統計算時選取為5%。
3.2摻燒褐煤改造方案的計算結果
原設計煤質與鍋爐改造摻燒50%褐煤的煤質特性見表1，計算結果見表2～表4。
當鍋爐在70%額定負荷時，煙氣溫度及鍋爐熱風溫度均有所下降，制粉系統干燥出力也會略有降低。主要是鍋爐低負荷下氧量增大，將影響制粉系統的末端氧量。因此，在70%額定負荷下對制粉系統的末端氧量進行校核計算，計算結果表明抽取的煙氣量能夠滿足設計要求。
由表4計算可知，在BMCR工況下，4臺磨投運、摻燒50%褐煤時鍋爐計算效率將會降低2. 24%。而在實際運行時，BMCR工況下通常只采用2～3套制粉系統運行，制粉系統所用冷風量減少，通過提高磨煤機出口溫度（如在惰性氣氛下提高磨煤機出口溫度70℃），提高使用制粉系統熱風比例，同時根據情況適當提高送粉溫度及使用送粉系統熱風比例，均能降低排煙溫度。另一方面，摻燒褐煤后混煤燃盡率提高，機械未完全燃燒損失減少，鍋爐效率將會進一步提高。通過計算并結合實際運行情況，預計改造后ECR下鍋爐效率降低0. 75一1個百分點(鍋爐效率為89. 8% -90. 05%)，實際運行時鍋爐效率有待于機組改造投運后通過試驗進一步確定。
3.3中溫爐煙系統初投效果
2008年2月21日，對1 025 t/h鍋爐摻燒30%褐煤，鍋爐負荷為250 MW，磨煤機出口溫度為53℃，磨煤機出力為50t/h，熱風門、再循環門開度分別為100%、60%，4號門擋板開度為100%，制粉系統干燥出力明顯不足。由于該機組168 h試運結束后，設備尚處于消缺階段，還不具備大比例摻燒褐煤試驗的條件，為此進行初投中溫爐煙試驗。經過調整保持磨煤機入口負壓為1kPa、出入口壓差為2.3 kPa、熱風門開度為20qo、再循環門開度為50%、中溫爐煙調節門開度為1000-/0，在維持上述出力下，磨煤機出口溫度為74℃，制粉系統末端氧量為16. 3%。投用效果較好，不僅達到制粉系統全程防爆要求，而且大幅提升磨煤機出口溫度及粉倉溫度，降低了煤粉在粉倉壁上低溫粘結、自燃的幾率，達到了防爆、提高制粉系統干燥能力的要求。有關溫風送粉、大比例摻燒褐煤試驗及防爆措施全部使用后的鍋爐效率等相關試驗待以后條件具備時進行。在上述負荷下中溫爐煙溫度為540℃，根據經驗在最大連續負荷下可能達580℃，低于設計值(667℃)約80℃，因此，在鋼材選取上完全滿足最高煙溫要求。初投期間鍋爐主要參數未見異常。
初投試驗表明，首次在燃用劣質煙煤的1 025t/h鍋爐進行中溫爐煙改造實現了預期效果。
4、結論
a．本文提出了一種劣質煙煤鍋爐摻燒褐煤改造方案，在鍋爐轉向室抽取中溫爐煙加入制粉系統干燥介質以增強制粉系統的防爆能力和干煤能力，在送粉系統加入調溫風降低送粉溫度以解決摻燒褐煤后送粉系統防爆問題，同時降低送粉系統溫度進行燃燒器改造以解決燃燒器燒損問題。
b．對實際運行1025 t/h鍋爐改造結果表明，改造方案可使鍋爐具備摻燒50%褐煤的能力，不僅拓寬了鍋爐燃煤范圍，緩解了當地煤源供應不足的問題，同時兼顧了單燒當地煙煤的情況。
c．受制粉系統加入中溫爐煙、送粉系統加入調溫風影響，鍋爐效率將有一定幅度的降低。結合所進行的計算結果及實際情況，對實施劣質煙煤鍋爐進行摻燒褐煤改造方案后，其鍋爐效率將降低約1%，實際效率需通過試驗進一步確定。
d．實際中溫爐煙初投試驗表明，改造后制粉系統防爆、干燥出力提高效果明顯。
