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1、鍋爐概況
    汕頭萬(wàn)豐熱電有限公司2臺(tái)WG222019.8-15型燃油鍋爐，分別于1997年和1 998年投產(chǎn)，熱電聯(lián)供。鍋爐為高壓?jiǎn)五佂病⒆匀谎�環(huán)、低氧負(fù)壓燃燒、平衡通風(fēng)、Ⅱ型露天布置。屏式過熱器布置在爐膛上部，高溫和低溫兩級(jí)過熱器分別布置在折焰角上部和轉(zhuǎn)向室前部。過熱蒸汽采用二級(jí)給水噴水減溫。在尾部豎井內(nèi)布置單級(jí)兩組吊掛式省煤器，省煤器下部經(jīng)連接煙道與一臺(tái)復(fù)合熱管空氣預(yù)熱器（空預(yù)器）相連。爐底采用典型的平爐底設(shè)計(jì)。
    燃燒裝置為8只平流式重油燃燒器，分2排布置于爐室前墻。8個(gè)燃燒器均配有高能點(diǎn)火槍和輕油槍，點(diǎn)火時(shí)先用高能點(diǎn)火裝置點(diǎn)燃輕油槍，然后再點(diǎn)燃主油槍。原設(shè)計(jì)噴嘴為機(jī)械霧化式油噴嘴，后改為蒸汽霧化噴嘴。因燃油緊缺，按國(guó)家能源政策，對(duì)該鍋爐進(jìn)行了燃燒水煤漿改造，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
2、改造技術(shù)要點(diǎn)
2.1爐  膛
    為了適應(yīng)水煤漿燃燒特點(diǎn)和燃燒器布置，原爐膛從12 m標(biāo)高位置開始前后墻水冷壁向外拉出800mm，使?fàn)t膛截面基本呈正方形；原平爐底改為標(biāo)準(zhǔn)的冷灰斗結(jié)構(gòu)，并增加出渣裝置。改造前后爐膛結(jié)構(gòu)見圖1和圖2。
2.2燃燒器
    水煤漿因含有30%～40%的水分而使著火困難，且以高速噴霧形式噴人爐膛將推遲著火過程，而水分蒸發(fā)煤漿著火后的燃盡過程與煤粉相近。同樣，由于水分的存在，使理論燃燒溫度下降，這些特點(diǎn)都要求對(duì)水煤漿燃燒器的結(jié)構(gòu)布置及穩(wěn)燃特性等進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)。根據(jù)理論分析及實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，確定采用正四角切圓燃燒方式，燃燒器采用均等配風(fēng)形式，上二次風(fēng)反切并可上下擺動(dòng)。三層一次風(fēng)燃燒器為水煤漿和油兩用燃燒器，一次風(fēng)噴口內(nèi)層為中心一次風(fēng)，外層為周界一次風(fēng)，按分級(jí)送風(fēng)形式布置，中心風(fēng)道設(shè)置固定葉輪。燃油時(shí)投中心風(fēng)和部分周界一次風(fēng)，燃水煤漿時(shí)投周界一次風(fēng)。正常燃油運(yùn)行時(shí)投用中、上層。在4個(gè)下二次風(fēng)燃燒器噴口里設(shè)置4個(gè)點(diǎn)火油槍，2套高能點(diǎn)火裝置布置在下二次風(fēng)對(duì)角位置。燃燒器配風(fēng)布置見圖3。
2.3噴  嘴
    水煤漿噴嘴是燃用水煤漿的關(guān)鍵設(shè)備之一，噴嘴的霧化特性直接影響著火燃燒工況的組織和燃燒效率的提高。根據(jù)燃用水煤漿噴嘴的成功經(jīng)驗(yàn)及電站鍋爐的特點(diǎn)，這次改造使用浙江大學(xué)研制的撞擊式多級(jí)霧化型水煤漿噴嘴，其技術(shù)參數(shù)見表1。
2.4  受熱面
    根據(jù)熱力計(jì)算結(jié)果，過熱器和噴水減溫裝置不作改動(dòng)。為了提高熱風(fēng)溫度，需要對(duì)省煤器和空預(yù)器進(jìn)行調(diào)整。因布置空間受限，尾部煙道自上級(jí)省煤器后改為水平走向，然后向下構(gòu)成垂直煙道。在二級(jí)省煤器之間增加一級(jí)空預(yù)器，并增加下級(jí)空預(yù)器的面積。
    鍋爐水冷壁和其它受熱面增加吹灰裝置，省煤器和空預(yù)器增加防磨裝置，此外，汽包下降管前移，以便于改造后燃燒器的布置。
2.5水煤漿系統(tǒng)
    水煤漿系統(tǒng)包括：港口貯裝、汽車罐車運(yùn)輸和廠區(qū)內(nèi)卸漿、貯漿、輸漿及爐前供漿系統(tǒng)。卸漿碼頭采用油料公司油庫(kù)原有的5000 t貯罐進(jìn)行改造，然后用汽車罐車運(yùn)至電廠。廠區(qū)新建卸漿、輸漿泵房一座，由汽車運(yùn)來的煤漿先卸至卸漿罐中，再經(jīng)曲桿泵送到貯漿罐，該罐利用原電廠5000t油罐改造而成。
    爐前設(shè)供漿泵房一座，供漿設(shè)施包括：2個(gè)攪拌桶，3臺(tái)曲桿泵（2臺(tái)工作，1臺(tái)備用），2臺(tái)過濾器（1臺(tái)工作，1臺(tái)備用），2臺(tái)加熱器。
3、冷態(tài)調(diào)試
3.1  爐內(nèi)水平速度場(chǎng)和切圓
    在熱態(tài)調(diào)試前進(jìn)行了鍋爐爐內(nèi)冷態(tài)空氣動(dòng)力場(chǎng)和爐膛出口煙速偏差測(cè)試。在四角配風(fēng)均勻性調(diào)平后，在爐內(nèi)中層水煤漿燃燒器噴口中心平面縱橫十字坐標(biāo)線上拉兩根掛著短飄帶細(xì)鐵絲，用轉(zhuǎn)杯風(fēng)速儀進(jìn)行斷面速度場(chǎng)測(cè)量，并由測(cè)量結(jié)果繪出實(shí)際切圓和貼壁風(fēng)速的大小，以及切圓在爐膛斷面上的位置。測(cè)定結(jié)果表明爐內(nèi)氣流呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，切圓直徑為(2 800～3 000)mm，為假想切圓直徑(900mm)的3.0～3.3倍；最大水平分速度(11～12)m／s，切圓基本居中（圖4）。
3.2  爐膛出口煙速偏差
    爐膛出口煙道空氣流速偏差過大容易引起過熱器管壁溫度偏差，其結(jié)果會(huì)導(dǎo)致熱偏差，甚至爆管。圖5和圖6為投入上二次風(fēng)和不投入上二次風(fēng)時(shí)，爐膛出口風(fēng)速測(cè)量結(jié)果。由圖可見，投入上二次風(fēng)后，爐膛出口速度場(chǎng)明顯比不投入時(shí)均勻，即爐膛出口扭轉(zhuǎn)殘余明顯減少。不投入上二次風(fēng)時(shí)，爐膛出口右側(cè)平均風(fēng)速為1.9m/s，左側(cè)為0.866 m/s，兩側(cè)比值為2.19；投入上二次風(fēng)后，右側(cè)平均風(fēng)速1. 61 m/s，左側(cè)為1. 105 m/s，兩側(cè)比值為1.46，明顯減少�？梢娚隙�次風(fēng)采用反切技術(shù)是有效的。
4、熱態(tài)試驗(yàn)和運(yùn)行情況
    改造設(shè)計(jì)燃料按兗日水煤漿計(jì)算，八一水煤漿作為校核燃料。兩種水煤漿特性見表2。
    先用下二次風(fēng)口的2支高能點(diǎn)火油槍點(diǎn)燃輕油槍（點(diǎn)火次序按對(duì)角同時(shí)點(diǎn)燃，然后切換另一對(duì)角），然后點(diǎn)燃主點(diǎn)火油槍，穩(wěn)定燃燒一段時(shí)間后點(diǎn)燃一次風(fēng)口內(nèi)的主油槍，由主油槍帶負(fù)荷。待鍋爐負(fù)荷達(dá)到30%～40%以上時(shí)，投入水煤漿槍。冷爐點(diǎn)火升溫時(shí)，為了使鍋爐升溫不致太快，應(yīng)采用兩對(duì)角點(diǎn)火燃燒一段時(shí)間后，再切換到同一層另外2個(gè)對(duì)角燃燒。下二次風(fēng)中的油點(diǎn)火系統(tǒng)停用后，應(yīng)把高能點(diǎn)火油槍、葉輪等退出，以免燒壞。下二次風(fēng)燃燒器噴口里油槍布置見圖7。
    表3和表4是熱態(tài)燃燒調(diào)整試驗(yàn)測(cè)試工況和試驗(yàn)燃料特性。
    鍋爐熱效率測(cè)量和計(jì)算結(jié)果見表5，各工況下飛灰含碳量為2. 05%～3.65%，爐渣含碳量為0.92%～2. 4%，鍋爐燃燒效率達(dá)到99%以上，鍋爐熱效率達(dá)到91%～92.11%。
    各工況下爐膛溫度水平較高，在測(cè)量范圍內(nèi)，最高溫度達(dá)到1 463℃。圖8為爐膛溫度分布與負(fù)荷關(guān)系。隨負(fù)荷提高，爐內(nèi)各點(diǎn)溫度明顯升高。40%負(fù)荷下，測(cè)到的最低溫度也有1130℃，能滿足水煤漿著火要求。
    各工況下鍋爐各受熱面壁溫不超過規(guī)定要求，爐膛出口兩側(cè)煙溫偏差較小，在50℃以下，說明燃燒器上二次風(fēng)采用反切技術(shù)對(duì)消除爐膛出口扭轉(zhuǎn)殘余，減輕爐膛出口煙溫偏差是有效果的。
    水煤漿燃燒時(shí)漿壓與霧化汽壓力會(huì)影響水煤漿霧化質(zhì)量，從而影響燃燒狀況，漿壓與汽壓必須匹配。根據(jù)燃燒調(diào)整試驗(yàn)，槍前漿壓比汽壓低0.1MPa左右比較合理。
    噴嘴防磨損設(shè)計(jì)合理，使用期間磨損較小。因噴嘴易磨損處采用了耐磨材料，噴嘴使用壽命可達(dá)2 000h以上。
    鍋爐煙氣排放NO，含量為440mg/m3左右，S02含量為960 mg/ms左右，煙塵濃度145mg/m3，均符合國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)（表6）。
5、結(jié)  論
    (1)汕頭萬(wàn)豐熱電有限公司2號(hào)爐改燒水煤漿后鍋爐可在40%-85%負(fù)荷內(nèi)(應(yīng)用期間最高負(fù)荷達(dá)到90%)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，熱效率在91%以上，燃燒效率在99%以上，與同容量煤粉爐相當(dāng)。
    (2)水煤漿／油兩用燃燒器既能滿足水煤漿快速著火、穩(wěn)定燃燒的目的，又能滿足100%負(fù)荷時(shí)油燃燒的要求。水煤漿燃燒時(shí)，火炬明亮，沒有大的火星。噴嘴著火延遲距離短，點(diǎn)火迅速、切換容易、運(yùn)行可靠，噴嘴負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，調(diào)節(jié)方便。
    (3) 220 t／h燃油鍋爐改燒水煤漿技術(shù)采用的大容量噴嘴霧化性能良好。噴嘴采用碳化鎢耐磨材料，使用壽命可達(dá)2 000 h以上。
    (4)環(huán)保部門監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，鍋爐煙氣中NO，含量為440 mg/m3左右，SO2含量為960 mg/mg左右，煙塵濃度145 mg/ms，均符合國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，富通新能源不但生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制木屑顆粒燃料。