茂名熱電廠一號(hào)鍋爐為前蘇聯(lián)TJI-15/A型鍋爐，原設(shè)計(jì)為燃煤鍋爐，后改重油。鍋爐系單汽包自然循環(huán)鍋爐，整體呈型布置，采用煤粉懸浮固態(tài)排渣方式，爐膛呈長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，其尺寸為9.852 m×7.1 m。改燒重油后，由于主汽溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，故在低溫過(guò)熱器后增加了341m2受熱面，減溫器布置在低溫和高溫過(guò)熱器之間，尾部煙道內(nèi)依次布置有高溫省煤器、高溫鋼管空氣預(yù)熱器、低溫省煤器、低溫鋼管空氣預(yù)熱器、低溫玻璃管空氣預(yù)熱器。
2、鍋爐改造后的技術(shù)要求
按電廠對(duì)改造后的技術(shù)要求，燃燒調(diào)試應(yīng)達(dá)到下列技術(shù)指標(biāo)：
①有良好的燃燒穩(wěn)定性，單只噴嘴流量在2- 3.5 t/h范圍變化，噴嘴前霧化汽壓為1.3 MPa，漿壓為1.1 MPa。
②水煤漿著火點(diǎn)距燃燒器出口小于500 mm。
③燃燒效率≥98%。
④具有良好的鍋爐出力調(diào)節(jié)性，出力在40%- 100%范圍內(nèi)變化時(shí)能穩(wěn)定燃燒，調(diào)節(jié)靈敏。
⑤冷態(tài)升爐時(shí)，30%- 50%負(fù)荷可逐步投水煤漿，50%負(fù)荷以上可全燒水煤漿，并能穩(wěn)定運(yùn)行，投用10支水煤漿槍可滿足100%負(fù)荷的需要。
⑥具有良好的燃料適應(yīng)性，水煤漿濃度不小于62%或收到基低位發(fā)熱量Qdw《4 350kcal/kg時(shí)，仍能及時(shí)著火和穩(wěn)定燃燒。
⑦水煤漿燃燒器適用原來(lái)的油槍，全燒油時(shí)
不改變?cè)紵匦浴?br /> ⑧鍋爐燃燒水煤漿的熱效率達(dá)到大于90%，燃油時(shí)熱效率大于92%。
3、鍋爐改造內(nèi)容
根據(jù)鍋爐改造設(shè)計(jì)的原則和要求，結(jié)合鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備布置情況，在少改動(dòng)的前提下，考慮到改燒水煤漿所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)原鍋爐作如下幾個(gè)方面的改造：
3.1燃燒器改造
①燃燒器的設(shè)計(jì)
富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，這種生物質(zhì)鍋爐主要來(lái)燃燒秸稈顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，如下圖所示：
茂名熱電廠一號(hào)爐爐膛的長(zhǎng)寬比為1.39:1，原燃燒器布置在短邊上，四角對(duì)沖燃燒，使得四只燃燒器噴口的長(zhǎng)寬比為2.19:1，因此在設(shè)計(jì)水煤漿燃燒器時(shí)，必須針對(duì)這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行，既要考慮爐膛火焰的充滿度，又要考慮燃燒器的根部引燃性能。根據(jù)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，組織適當(dāng)?shù)那袌A大小和側(cè)邊配風(fēng)，爐膛內(nèi)可組織較好的空氣動(dòng)力場(chǎng)，其中側(cè)邊風(fēng)的切圓直徑為1 000 mm，一次風(fēng)切圓直徑為800 mm，雙切圓的布置方案有利于強(qiáng)化水煤漿霧矩的著火性能。
為了加強(qiáng)水煤漿的著火，燃燒器的一次風(fēng)口設(shè)計(jì)成錐形，同時(shí)在擴(kuò)錐的中心還設(shè)計(jì)了中心風(fēng)，以滿足燃油時(shí)提供及時(shí)的根部風(fēng)。水煤漿霧矩噴入爐膛時(shí)，首先進(jìn)入錐形蒸發(fā)區(qū)，在此區(qū)域原則上不必配風(fēng)，噴口出口的一次風(fēng)為旋流風(fēng)，以利于高溫?zé)煔饣亓鳎铀偎簼{中水份的蒸發(fā)，縮短著火時(shí)間。
②噴嘴的設(shè)計(jì)
水煤漿噴嘴是燃燒水煤漿的專用設(shè)備，水煤漿燃燒好壞，與噴嘴的性能有著直接的聯(lián)系，根據(jù)燃燒水煤漿噴嘴的成功經(jīng)驗(yàn)及鍋爐的特點(diǎn)，在改造設(shè)計(jì)中推薦采用浙江大學(xué)研制的撞擊式多級(jí)霧化油噴嘴。
由于在改造時(shí)，需要保留燃燒重油的功能，故在燃燒器設(shè)計(jì)時(shí)考慮了燃油的特點(diǎn)，并仍沿用電廠現(xiàn)有的Y型蒸汽霧化油噴嘴。
水煤漿及重油噴嘴的技術(shù)參數(shù)如下表所示：
3.2 水冷壁改造
鍋爐的水冷壁在結(jié)構(gòu)上不作大的改動(dòng)，只對(duì)燃燒器開(kāi)孔及新增加的看火孔、打焦孔、火檢孔進(jìn)行局部的彎管設(shè)計(jì)，彎管的曲率半徑為120mm(2D)。
在中排燃燒器中心上下各一米敷設(shè)47.6 m2燃帶，以強(qiáng)化水煤漿的著火。
3.3 吹灰系統(tǒng)改造
考慮到水煤漿的灰份較燃料油大得多，故恢復(fù)14臺(tái)永冷壁吹灰器，更新4臺(tái)伸縮式過(guò)熱器吹灰器并增加2臺(tái)過(guò)熱器吹灰器，高溫省煤器處安裝3臺(tái)固定旋轉(zhuǎn)式吹灰器及4臺(tái)伸縮式吹灰器，低溫省煤器安裝8臺(tái)伸縮式吹灰器。
4、改造后燃油及燃燒水煤漿調(diào)試
4.1燃燒重油和水煤漿調(diào)試
在調(diào)試過(guò)程中，電廠委托廣東省電力中試所一號(hào)爐改燒水煤漿工程分別進(jìn)行了全燒油工況和燃燒水煤漿的多個(gè)工況的性能測(cè)試。
全燒油工況于2000年11月24 - 26日進(jìn)行，試驗(yàn)在額定負(fù)荷下進(jìn)行，表現(xiàn)的結(jié)果較好，其中修正后的鍋爐熱效率分別達(dá)92.5%和92.585%，燃燒效率達(dá)99.9%，排煙溫度分別為137.552℃和140.667℃。同時(shí)還進(jìn)行了鍋爐額定出力和最大出力試驗(yàn)，在投中下排油槍為主的運(yùn)行方式和退高加運(yùn)行方式時(shí)，鍋爐負(fù)荷在額定蒸汽流量的3%范圍，氣溫在額定氣溫的- 10 -5℃范圍，退高加運(yùn)行的減溫水有調(diào)節(jié)余地，試驗(yàn)符合要求。對(duì)鍋爐最大出力試驗(yàn)，當(dāng)鍋爐主汽流量達(dá)234.6 t/h時(shí)，主汽溫為534℃，主汽壓9.232 MPa，未出現(xiàn)超溫超壓現(xiàn)象。以上試驗(yàn)說(shuō)明#1爐進(jìn)行燒水煤漿改造后，對(duì)全燒油并未造成影響。但在試驗(yàn)過(guò)程中也暴露了一些問(wèn)題，如空氣預(yù)熱器漏風(fēng)且很不均勻，特別在靠近爐墻處漏風(fēng)更嚴(yán)重。
燃燒永煤漿工況于2000年12月24 - 26日進(jìn)行，試驗(yàn)采用的燃料數(shù)據(jù)為設(shè)計(jì)燃料數(shù)據(jù)以及第一批水煤漿的部分分析數(shù)據(jù)。在燒水煤漿額定工況鍋爐熱效率試驗(yàn)中，鍋爐負(fù)荷在215.2 t/h時(shí)，排煙溫度為132.76℃，飛灰含碳量只有3.55%，爐渣含碳量3.48%，修正鍋爐熱效率（反平衡）達(dá)91.856%，燃燒效率達(dá)99.52%。在進(jìn)行不投油低出力穩(wěn)燃試驗(yàn)中，鍋爐負(fù)荷為83.67 t/h時(shí)，排煙溫度為131.05℃，飛灰含碳量和爐渣含碳量分別為分別為0.855%和2.455%，修正后的鍋爐熱效率達(dá)89.01%。鍋爐負(fù)荷在低于保證不投油最低穩(wěn)定出力的工況下，爐膛壓力波動(dòng)不大，燃燒穩(wěn)定、不打閃，火焰燃燒正常。以上試驗(yàn)說(shuō)明鍋爐燃燒水煤漿已取得成功。
4.2己達(dá)到的技術(shù)要求和技術(shù)指標(biāo)
通過(guò)燒油和燒水煤漿的燃燒調(diào)整試驗(yàn)以后完全達(dá)到了對(duì)改造提出的技術(shù)要求，某些還超出了規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，具體如下：
①水煤漿燃燒穩(wěn)定性良好，噴嘴容量在1.2- 4.1 t/h范圍內(nèi)均能良好霧化燃燒。
②水煤漿著火情況良好，著火距噴口距離<200 mm。
③水煤漿燃燒效率超過(guò)規(guī)定指標(biāo)，額定負(fù)荷，50%負(fù)荷和40%負(fù)荷時(shí)燃燒效率在99%以上，鍋爐效率在91%以上。飛灰炭含量Cfh=0.855%- 3.55%，除塵灰含炭量Cah=2.25% -3.34%．爐渣含炭量Cl2：2.455%- 3.38%。
④燒水煤漿時(shí)有良好的鍋爐出力調(diào)節(jié)性能，在40%- 100%負(fù)荷范圍內(nèi)能穩(wěn)定燃燒，調(diào)節(jié)靈敏，燃燒器運(yùn)行方式多樣。
⑤水煤漿40%的低負(fù)荷穩(wěn)定能力好(穩(wěn)燃持續(xù)時(shí)間試驗(yàn)做了2h)。
⑥冷態(tài)升爐時(shí)，只要燃燒器底層下二次風(fēng)口的4支點(diǎn)火油槍點(diǎn)燃，在28%額定負(fù)荷下就能點(diǎn)燃水煤漿，50%負(fù)荷以上可以全燒水煤漿，并能穩(wěn)定運(yùn)行。
⑦投用10支水煤漿槍即可滿足100%負(fù)荷的需要（也作過(guò)8支煤漿槍帶215 t/h負(fù)荷的運(yùn)行試驗(yàn)），而且，在起動(dòng)至全燒水煤漿帶100%負(fù)荷過(guò)程中不必進(jìn)行油槍和水煤漿的切換投運(yùn)工作，操作很方便。
⑧水煤漿低位應(yīng)用基熱值(4 526 kcal/kg)低于設(shè)計(jì)值(4760 kcal/kg)時(shí)，同樣能及時(shí)著火和穩(wěn)定燃燒。
⑨燃燒器適合燒原有的油槍，全燒油時(shí)不改變其燃燒特性，全燒油在100%和50%負(fù)荷下的鍋爐熱效率分別為93.7%和89.67%；在超出力235 t/h下能正常穩(wěn)定運(yùn)行。
⑩正常運(yùn)行時(shí)水煤漿噴嘴前的霧化汽壓在1.1 - 1.5 MPa，爐前母管漿壓在0.9 - 1.15 MPa，實(shí)際運(yùn)行時(shí)保持噴嘴前汽壓比漿壓高出0.1 - 0.2MPa就能良好霧化。
⑩燃燒組織良好，火焰明亮，切圓接近中間（尤其40%負(fù)荷時(shí)在工業(yè)電視屏幕所見(jiàn)十分明顯），無(wú)明顯火焰貼壁現(xiàn)象，火焰充滿度好，無(wú)大顆粒掉入冷灰斗，噴嘴頭部不結(jié)焦，煙囪排放的煙色好，成白霧狀。
⑥水煤漿在線過(guò)濾器運(yùn)行正常，其阻力損失< 0.1 MPa。
⑩水煤漿的卸、貯、輸、供漿各系統(tǒng)均能正常運(yùn)行，有力地保證了水煤漿的順利供給和正常燃燒。
⑩鍋爐尾部電除塵器主體投運(yùn)正常，除塵效率高，煙塵排放濃度、二氧化硫、氮氧化物排放濃度低于環(huán)保要求。
5、存在問(wèn)題及改進(jìn)建議
5.1存在問(wèn)題
①排煙氧量偏高，220 t/h時(shí)，排煙氧量為02：9.5%，a：1.83，主要是因?yàn)椴ＡЧ芸諝忸A(yù)熱器和煙道漏風(fēng)所致。
②爐膛出口煙溫偏差大，轉(zhuǎn)向室（高溫省煤器前）煙溫偏差最高達(dá)105℃( 668/565℃)，也是造成管壁超溫的原因之一。
③燃燒器的著火距離近，在開(kāi)始燃燒調(diào)整不當(dāng)時(shí)，曾出現(xiàn)噴口結(jié)焦及燒壞1號(hào)角中、上排葉片，及時(shí)更換及調(diào)整燃燒后已消除。
④煙道設(shè)計(jì)不夠合理，有些煙道煙速過(guò)高及局部阻力損失過(guò)大，以致?tīng)t膛出口氧量達(dá)不到設(shè)計(jì)值，一號(hào)引風(fēng)機(jī)只能帶180 t/h負(fù)荷。
5.2改進(jìn)措施
解決過(guò)熱器管壁和蒸汽超溫問(wèn)題，經(jīng)校核割除加裝的341m2低溫段過(guò)熱器；進(jìn)行煙道出口阻力計(jì)算，對(duì)于引風(fēng)機(jī)的改造可結(jié)合二號(hào)爐的改造進(jìn)行；檢查預(yù)熱器及爐墻漏風(fēng)點(diǎn)并予以堵漏，解決玻璃管空氣預(yù)熱器和爐墻漏風(fēng)問(wèn)題；減少部份衛(wèi)燃帶面積，降低燃燒器區(qū)域的溫度；對(duì)燃燒器進(jìn)行改造，將一次風(fēng)的旋流強(qiáng)度適當(dāng)減小。
