1、锅炉简介
茂名热电厂一号锅炉为前苏联TJI-15/A型锅炉，原设计为燃煤锅炉，后改重油。锅炉系单汽包自然循环锅炉，整体呈型布置，采用煤粉悬浮固态排渣方式，炉膛呈长方形结构，其尺寸为9.852 m×7.1 m。改烧重油后，由于主汽温度达不到设计要求，故在低温过热器后增加了341m2受热面，减温器布置在低温和高温过热器之间，尾部烟道内依次布置有高温省煤器、高温钢管空气预热器、低温省煤器、低温钢管空气预热器、低温玻璃管空气预热器。
2、锅炉改造后的技术要求
按电厂对改造后的技术要求，燃烧调试应达到下列技术指标：
①有良好的燃烧稳定性，单只喷嘴流量在2- 3.5 t/h范围变化，喷嘴前雾化汽压为1.3 MPa，浆压为1.1 MPa。
②水煤浆着火点距燃烧器出口小于500 mm。
③燃烧效率≥98%。
④具有良好的锅炉出力调节性，出力在40%- 100%范围内变化时能稳定燃烧，调节灵敏。
⑤冷态升炉时，30%- 50%负荷可逐步投水煤浆，50%负荷以上可全烧水煤浆，并能稳定运行，投用10支水煤浆枪可满足100%负荷的需要。
⑥具有良好的燃料适应性，水煤浆浓度不小于62%或收到基低位发热量Qdw《4 350kcal/kg时，仍能及时着火和稳定燃烧。
⑦水煤浆燃烧器适用原来的油枪，全烧油时
不改变原燃烧特性。
⑧锅炉燃烧水煤浆的热效率达到大于90%，燃油时热效率大于92%。
3、锅炉改造内容
根据锅炉改造设计的原则和要求，结合锅炉实际运行情况和现场设备布置情况，在少改动的前提下，考虑到改烧水煤浆所涉及的关键技术，对原锅炉作如下几个方面的改造：
3.1燃烧器改造
①燃烧器的设计
富通新能源销售生物质锅炉，这种生物质锅炉主要来燃烧秸秆颗粒机、秸秆压块机压制的生物质颗粒燃料，如下图所示：
水煤浆燃烧器必须根据水煤浆的燃烧特性进行有针对性的设计，水煤浆含有30%- 40%的水份，相对煤粉来说着火困难；而且水煤浆以喷雾形式喷入炉膛，高速雾矩推迟了着火过程；水煤浆中的水份一旦蒸发着火后，燃烧过程与煤粉又基本相似。另外，由于水份的存在，使理论燃烧温度降低，使燃烧过程在较低温度下完成，这样在一定程度上削弱了燃烧性能；但是，水份的存在，蒸发后使得煤粉的空隙率和表面积增大，增大了煤粉与氧气的接触面积，这样在一定程度上强化了燃烧。总之，燃烧器的设计要适应水煤浆的燃烧特点。
茂名热电厂一号炉炉膛的长宽比为1.39:1，原燃烧器布置在短边上，四角对冲燃烧，使得四只燃烧器喷口的长宽比为2.19:1，因此在设计水煤浆燃烧器时，必须针对这一结构特点进行，既要考虑炉膛火焰的充满度，又要考虑燃烧器的根部引燃性能。根据试验研究发现，组织适当的切圆大小和侧边配风，炉膛内可组织较好的空气动力场，其中侧边风的切圆直径为1 000 mm，一次风切圆直径为800 mm，双切圆的布置方案有利于强化水煤浆雾矩的着火性能。
为了加强水煤浆的着火，燃烧器的一次风口设计成锥形，同时在扩锥的中心还设计了中心风，以满足燃油时提供及时的根部风。水煤浆雾矩喷入炉膛时，首先进入锥形蒸发区，在此区域原则上不必配风，喷口出口的一次风为旋流风，以利于高温烟气回流，加速水煤浆中水份的蒸发，缩短着火时间。
②喷嘴的设计
水煤浆喷嘴是燃烧水煤浆的专用设备，水煤浆燃烧好坏，与喷嘴的性能有着直接的联系，根据燃烧水煤浆喷嘴的成功经验及锅炉的特点，在改造设计中推荐采用浙江大学研制的撞击式多级雾化油喷嘴。
由于在改造时，需要保留燃烧重油的功能，故在燃烧器设计时考虑了燃油的特点，并仍沿用电厂现有的Y型蒸汽雾化油喷嘴。
水煤浆及重油喷嘴的技术参数如下表所示：
3.2 水冷壁改造
锅炉的水冷壁在结构上不作大的改动，只对燃烧器开孔及新增加的看火孔、打焦孔、火检孔进行局部的弯管设计，弯管的曲率半径为120mm(2D)。
在中排燃烧器中心上下各一米敷设47.6 m2燃带，以强化水煤浆的着火。
3.3 吹灰系统改造
考虑到水煤浆的灰份较燃料油大得多，故恢复14台永冷壁吹灰器，更新4台伸缩式过热器吹灰器并增加2台过热器吹灰器，高温省煤器处安装3台固定旋转式吹灰器及4台伸缩式吹灰器，低温省煤器安装8台伸缩式吹灰器。
4、改造后燃油及燃烧水煤浆调试
4.1燃烧重油和水煤浆调试
在调试过程中，电厂委托广东省电力中试所一号炉改烧水煤浆工程分别进行了全烧油工况和燃烧水煤浆的多个工况的性能测试。
全烧油工况于2000年11月24 - 26日进行，试验在额定负荷下进行，表现的结果较好，其中修正后的锅炉热效率分别达92.5%和92.585%，燃烧效率达99.9%，排烟温度分别为137.552℃和140.667℃。同时还进行了锅炉额定出力和最大出力试验，在投中下排油枪为主的运行方式和退高加运行方式时，锅炉负荷在额定蒸汽流量的3%范围，气温在额定气温的- 10 -5℃范围，退高加运行的减温水有调节余地，试验符合要求。对锅炉最大出力试验，当锅炉主汽流量达234.6 t/h时，主汽温为534℃，主汽压9.232 MPa，未出现超温超压现象。以上试验说明#1炉进行烧水煤浆改造后，对全烧油并未造成影响。但在试验过程中也暴露了一些问题，如空气预热器漏风且很不均匀，特别在靠近炉墙处漏风更严重。
燃烧永煤浆工况于2000年12月24 - 26日进行，试验采用的燃料数据为设计燃料数据以及第一批水煤浆的部分分析数据。在烧水煤浆额定工况锅炉热效率试验中，锅炉负荷在215.2 t/h时，排烟温度为132.76℃，飞灰含碳量只有3.55%，炉渣含碳量3.48%，修正锅炉热效率（反平衡）达91.856%，燃烧效率达99.52%。在进行不投油低出力稳燃试验中，锅炉负荷为83.67 t/h时，排烟温度为131.05℃，飞灰含碳量和炉渣含碳量分别为分别为0.855%和2.455%，修正后的锅炉热效率达89.01%。锅炉负荷在低于保证不投油最低稳定出力的工况下，炉膛压力波动不大，燃烧稳定、不打闪，火焰燃烧正常。以上试验说明锅炉燃烧水煤浆已取得成功。
4.2己达到的技术要求和技术指标
通过烧油和烧水煤浆的燃烧调整试验以后完全达到了对改造提出的技术要求，某些还超出了规定的技术指标，具体如下：
①水煤浆燃烧稳定性良好，喷嘴容量在1.2- 4.1 t/h范围内均能良好雾化燃烧。
②水煤浆着火情况良好，着火距喷口距离<200 mm。
③水煤浆燃烧效率超过规定指标，额定负荷，50%负荷和40%负荷时燃烧效率在99%以上，锅炉效率在91%以上。飞灰炭含量Cfh=0.855%- 3.55%，除尘灰含炭量Cah=2.25% -3.34%．炉渣含炭量Cl2：2.455%- 3.38%。
④烧水煤浆时有良好的锅炉出力调节性能，在40%- 100%负荷范围内能稳定燃烧，调节灵敏，燃烧器运行方式多样。
⑤水煤浆40%的低负荷稳定能力好(稳燃持续时间试验做了2h)。
⑥冷态升炉时，只要燃烧器底层下二次风口的4支点火油枪点燃，在28%额定负荷下就能点燃水煤浆，50%负荷以上可以全烧水煤浆，并能稳定运行。
⑦投用10支水煤浆枪即可满足100%负荷的需要（也作过8支煤浆枪带215 t/h负荷的运行试验），而且，在起动至全烧水煤浆带100%负荷过程中不必进行油枪和水煤浆的切换投运工作，操作很方便。
⑧水煤浆低位应用基热值(4 526 kcal/kg)低于设计值(4760 kcal/kg)时，同样能及时着火和稳定燃烧。
⑨燃烧器适合烧原有的油枪，全烧油时不改变其燃烧特性，全烧油在100%和50%负荷下的锅炉热效率分别为93.7%和89.67%；在超出力235 t/h下能正常稳定运行。
⑩正常运行时水煤浆喷嘴前的雾化汽压在1.1 - 1.5 MPa，炉前母管浆压在0.9 - 1.15 MPa，实际运行时保持喷嘴前汽压比浆压高出0.1 - 0.2MPa就能良好雾化。
⑩燃烧组织良好，火焰明亮，切圆接近中间（尤其40%负荷时在工业电视屏幕所见十分明显），无明显火焰贴壁现象，火焰充满度好，无大颗粒掉入冷灰斗，喷嘴头部不结焦，烟囱排放的烟色好，成白雾状。
⑥水煤浆在线过滤器运行正常，其阻力损失< 0.1 MPa。
⑩水煤浆的卸、贮、输、供浆各系统均能正常运行，有力地保证了水煤浆的顺利供给和正常燃烧。
⑩锅炉尾部电除尘器主体投运正常，除尘效率高，烟尘排放浓度、二氧化硫、氮氧化物排放浓度低于环保要求。
5、存在问题及改进建议
5.1存在问题
①排烟氧量偏高，220 t/h时，排烟氧量为02：9.5%，a：1.83，主要是因为玻璃管空气预热器和烟道漏风所致。
②炉膛出口烟温偏差大，转向室（高温省煤器前）烟温偏差最高达105℃( 668/565℃)，也是造成管壁超温的原因之一。
③燃烧器的着火距离近，在开始燃烧调整不当时，曾出现喷口结焦及烧坏1号角中、上排叶片，及时更换及调整燃烧后已消除。
④烟道设计不够合理，有些烟道烟速过高及局部阻力损失过大，以致炉膛出口氧量达不到设计值，一号引风机只能带180 t/h负荷。
5.2改进措施
解决过热器管壁和蒸汽超温问题，经校核割除加装的341m2低温段过热器；进行烟道出口阻力计算，对于引风机的改造可结合二号炉的改造进行；检查预热器及炉墙漏风点并予以堵漏，解决玻璃管空气预热器和炉墙漏风问题；减少部份卫燃带面积，降低燃烧器区域的温度；对燃烧器进行改造，将一次风的旋流强度适当减小。
