0、引言
采用中间贮仓式热风送粉、下2层一次风集中布置的配125（或135）MW机组的锅炉在我国电厂中占有较大比例。由于目前燃用煤种的挥发分和热值普遍高于设计煤种，一次风喷口带火、烧坏，喷口附近结渣等现象经常出现。一般采用在一次风掺人大量冷风的方法来降低风粉混合物温度，推迟煤粉气流的着火，避免烧坏喷嘴，但大量冷风的掺入使锅炉排烟温度升高，降低锅炉效率1qo左右。通过重新设计燃烧器，采用浓稀相，加大周界风面积，减小钝体，调整一次风切圆等措施可做到在一次风不掺入冷风的条件下喷口不带火，本技术已在半山电厂、温州电厂、台州电厂、天生港电厂等十几台锅炉进行实施并取得成功，富通新能源销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的木屑生物质颗粒燃料。
1、设备概况
天生港发电有限公司10号炉是上海锅炉厂生产的SG-420/13.7-M417A型自然循环煤粉锅炉，采用中间仓储式热风送粉系统，燃烧系统采用四角布置直流燃烧器，喷嘴布置顺序自下而上为：二、一、一、二、一、二、三、二次风燃烧器，燃烧器设计参数见表l。
近年来，该炉燃用煤种的挥发分和热值一直高于设计煤种（见表2），一次风喷口带火严重，即使压力冷风门全开，依然无法消除带火现象。不得已采用加大压力冷风管直径的方法来增加冷风的流量，维持一次风煤粉气流的正常燃烧，但效果并不理想，仍有多只一次风喷口带火，燃烧器使用寿命仅la。
2、改造方案
2.1 将中、下2层一次风改造成浓稀相燃烧器
改造前一次风喷嘴结构如图1所示，喷口有很好的稳燃效果，喷嘴中间钝体高度达130 mm，并且内缩，钝体上面作锯齿形布置，这样增大了钝体附近的回流效果，加大了煤粉气流的扰动，强化其初期传热。另外，喷口作45。扩口，降低一次风喷嘴出口煤粉气流平均速度，加大煤粉气流扩散角和钝体附近回流区，减小了周界风的冷却效果。这样布置，一次风喷嘴的稳燃效果有了很大提高，却降低了煤种的适应范围。
改造后一次风喷嘴结构如图2所示，采用上下布置的浓稀相结构，即：上稀下浓，浓相和稀相中间保留钝体，以适合低负荷和劣质煤燃烧。改造后取消了喷嘴扩口，有助于减少一次风的扩散，缩小中间回流区，消除喷口带火。周界风采用偏置式，加大背火侧面积，缩小向火侧面积，并增加周界风总面积。如此设计除了可保护喷口，还能有效加强一次风刚性，防止煤粉气流刷墙。
此种结构的燃烧器既能保证满负荷时喷嘴不被烧坏，又能通过关小周界风，保证低负荷及燃用劣质烟煤时的稳燃，具有较广的煤种适应性和负荷适应能力。而且一次风稳燃能力主要靠浓相煤粉气流来实现，不存在由喷嘴结构决定的局部高温稳焰区。
2.2将上层一次风燃烧器结构重新设计
考虑中、下2层一次风采用浓稀相燃烧器，具有足够的稳燃能力，为节省费用，上一次风喷嘴结构与中、下一次风基本相同，但不采用浓稀相技术。
2.3调整一次风假想切圆直径
切圆大有利于炉内燃烧稳定，但煤粉气流及火焰容易冲刷水冷壁造成结渣和高温腐蚀。因此炉内一次风假想切圆由D800/D200mm改为D400/反切D200 mm（见图3）。
2.4调整部分二次风
对二次风喷嘴进行重新设计，将中下二次风喷口改造为正切15。，以便在水玲壁附近形戚保护作用的氧化性气氛，将上二次风喷口改造为反切110，起到消旋作用。由于一次风的周界风面积有所增加，需适当减小这2层二次风喷口面积，以保持二次风速不变。
3、改造前后对比试验及分析
改造前后进行了满负荷工况对比试验，并进行了改造后的低负荷试验，试验煤种为天生港电厂的常用煤种（见表2），试验工况（工况l为改造前；工况2为改造后；工况3为改造后低负荷）及主要运行参数见表3。
在燃烧系统改造的同时，进行了汽轮机和空气预热器的改造，因此改造前后锅炉最大发电功率和空气预热器漏风有所不同，燃烧系统改造对锅炉热效率的影响只能估算。
3.1 改造前后一次风喷口附近煤粉气流着火情况及温度对比
采用红外高温仪测量煤粉气流及炉膛温度，图4为改造前后一次风喷口附近煤粉气流温度的对比。改造前压力冷风门全开，一次风集箱内的温度只有约190℃，经估算一次风冷风比例超过40010，但仍有3只喷口带火，一次风气流温度普遍高于改造后。改造后在试验煤质挥发分和热值大幅提高的情况下，把压力冷风全部关掉，喷口仍无带火现象，各一次风喷口附近煤粉气流温度在600～700℃，一次风煤粉气流着火位置正常。
3.2改造前后炉膛温度场及水冷壁结渣情况对比
在锅炉四侧取28个观测孔（见图5），对炉膛温度进行了测量。结果如下：
(1)改造前后炉膛最高温度和平均温度变化不大，最高温度分别为1509℃和1503℃，平均温度分别为1312℃和1 318℃。
(2)改造后14.4 m层温度分布较改造前均匀、对称（见图6），其他层面无明显变化。
(3)改造后靠近水冷壁的2、4、5、6、7、8和10、12、13、14、15、16测点温度相比改造前整体上有所降低（见图7），主要原因是一次风喷口不带火，煤粉气流着火位置正常，这对于防止水冷壁结渣有积极作用。
改造后燃烧器附近水冷壁结渣情况有较大改善，只有部分地方有少量的点状或鳍片状渣，锅炉运行安全性增加。
3.3压力冷风对锅炉效率的影响及对q2的影响估测
大量掺入冷风会增加排烟损损失q2和固体不完全燃烧损失，降低锅炉效率。掺入压力冷风后会使通过空气预热器的风量减少，降低空气预热器的吸热量，从而造成排烟温度升高。另外，压力冷风掺入后，一次风温度降低，在一次风速不变的情况下，一次风率必然升高，造成二次风速降低，导致其穿透和混合能力降低，燃烧效果变差，飞灰含碳质量分数增大。
燃烧器改造的同时进行了空气预热器漏风改造，为评估压力冷风对排烟热损失的影响，在工况2试验后，维持煤种和运行参数不变，短时间全开压力冷风门，排烟温度上升24.1℃，未进行飞灰含碳质量分数等其他参数的测量，假定这些参数与工况2一样，则排烟损失比工况2增加1.17%。
3.4改造前后锅炉经济性对比
改造后锅炉经济性有较大提高，飞灰含碳质量分数由改造前的6.08%降到3.530/0；排烟温度由156.6℃降低到13 6.1℃；固体未完全燃烧损失和排烟热损失分别下降1.69%和3.13%，锅炉反平衡热效率由87.55%提高到92.37%，超过了锅炉的设计效率90.18%。
燃烧器改造后对锅炉效率的影响表现在2个方面：一是改造后良好的炉内空气动力场和浓稀相燃烧对煤粉燃尽的正面影响；二是关掉压力冷风。所以燃烧器改造对锅炉效率的影响应包括q4下降的1.69%加上压力冷风对q：的影响（估算时仅取1010）。
3.5改造后蒸汽参数与低负荷稳燃性
由表3可见改造前后蒸汽参数变化不大。改造后进行了低负荷试验，试验时机组负荷为60 MW，主蒸汽流量193 t/h，一次风周界风开度约20010。对炉膛温度进行了测量，平均温度为1 203℃，仅比满负荷工况2约低100℃，超过1 300℃的点有8个，最高温度达1 335℃。炉膛负压波动范围+30 Pa，锅炉燃烧稳定。从观火孔也可观察到，煤粉气流离开喷口后着火正常、燃烧稳定。
4、结语
(1)125 MW机组采用热风送粉、下2层一次风集中布置的锅炉，在燃用煤种的挥发分和热值高于设计煤种时，普遍出现喷口带火、烧坏，喷口附近结渣等问题。通过重新设计：采用浓稀相燃烧器，取消扩口，合理调整周界风可解决此类问题，扩大锅炉煤种适应能力，同时能保证低负荷稳燃性能，防止锅炉高温腐蚀等。
(2)对天生港电厂10号炉改造后，锅炉运行中关掉压力冷风，一次风煤粉气流着火位置正常，炉内温度分布均匀，无结渣现象。锅炉反平衡热效率由87.55%提高到92_37%，其中由于燃烧器改造的原因使锅炉效率提高大于2.69%，由此每年节省燃料10 kt以上，直接经济效益超过400万元（按锅炉煤耗量56t/h，煤价400元／t，锅炉年运行7 000h估算）。
(3)改造前燃烧器使用寿命仅为la，改造后消除喷口带火，预计燃烧器使用寿命至少可达4a。
富通新能源生产销售生物质锅炉，同时我们还大量销售木屑颗粒机压制的杨木木屑生物质颗粒燃料。
