0、引言
广西来宾电厂420 t/h锅炉为上海锅炉厂生产的SG - 420/13.7一M417型超高压中间一次再热自然循环煤粉炉。该炉设计煤种为贵州盘江县火铺混洗煤，属典型的烟煤煤种，其挥发份Vdaf=33.14%，低位发热量Qnet,ar=20 465 kj/kg。锅炉采用四角切圆燃烧，中间储仓式乏气送粉，均等配风燃烧系统。
机组投运以来，燃烧状况尚可，但由于近年煤炭资源短缺，来宾电厂不得不从邻近的贵州引进无烟煤及贫瘦煤，以解燃眉之急和保证机组稳定的煤炭供应。由于无烟煤、贫瘦煤与烟煤燃烧特性相差极大，因此采用原有烟煤型燃烧系统来燃烧无烟煤及贫瘦煤，给锅炉运行的安全性和经济性带来了诸多问题。主要表现在：燃烧不够稳定，低负荷稳燃性能差，在额定负荷的75%左右就需投助燃油；飞灰可燃物增加；助燃油耗上升；积灰结渣加剧；锅炉效率降低等。针对上述问题，结合该锅炉的具体情况，经过研究分析，对该锅炉燃烧器进行低负荷稳燃技术改造，着重解决锅炉低负荷稳燃性能及煤粉燃尽性能，使机组能够长时间安全稳定经济运行，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、存在的问题及原因分析
来宾电厂420 t/h锅炉运行中燃烧不够稳定，低负荷稳燃性能差，由于煤源不稳定，煤质变化大，对于单机容量较小，国内许多承担调峰任务的机组，都存在着低负荷稳燃性能难以满足目前机组调峰要求，加上近几年燃油价格的大幅上涨，运行的成本提高，促使很多电站锅炉不得不进行低负荷稳燃性能技术改造。绝大部分锅炉经改造后达到了低负荷不投油稳定燃烧要求，例如，焦作万方SG - 420/13.7- M419锅炉改造前80%负荷下需投助燃油，改造后燃用难着火的无烟煤，最低不投油负荷达到40%。
对于四角切圆燃烧锅炉，强化煤粉气流的着火过程，保证燃烧稳定，最有效的手段就是采用浓淡稳燃型燃烧器，国内目前进行的锅炉低负荷稳燃改造中大都采用了这一技术。根据燃烧理论，为了保证煤粉火焰的稳定，应该组织良好的炉内气流结构，使之形成煤粉着火有利区，这一区域一般定义为“三高区”的有效装置，即具有高煤粉浓度、高温烟气和高的气流扰动等特点的局部区域。理论和实验表明“三高区”是煤粉着火并稳定燃烧的理想区域。
目前采用的浓淡稳燃型燃烧器就是致力于实现“三高区”，如图1所示的稳燃腔煤粉燃烧器，在一次风的直管段内安装煤粉浓淡分离装置，实现煤粉的水平浓淡分离，煤粉浓度的提高将提高单位容积煤粉气流中的挥发份含量，从而降低着火温度，着火性能将大大提高，此外浓淡燃烧将显著降低NOx生成量。图2所示为稳燃腔煤粉燃烧器的喷口流场图。图2显示，由于稳燃腔煤粉燃烧器的特殊结构，当流体流过喷口时，在燃烧器喷口的局部区域形成较强的烟气回流，高温烟气的回流将实现“三高区”的另外两项要求：局部高温与高的烟气扰动，这将有利于煤粉在局部高温环境下的着火，而着火后的火焰气流将逐步扩散到淡的煤粉气流中。因此，稳燃腔煤粉燃烧器将为煤粉的着火稳定燃烧，提供良好的环境。10多年来，该稳燃腔燃烧器广泛应用于全国30多个电厂不同型号的锅炉上，为厂家创造了显著的经济效益。
提高锅炉低负荷稳燃性能，除了采用先进的浓淡稳燃燃烧器外，还应考虑以下问题：
①合理的一次风速及风粉比，合理的煤粉细度；
②合理的一次风、二次风喷口布置；
③合理的二次风速；
④合理布置的卫燃带。
对于来宾电厂SG - 420/13.7 - M417型锅炉，我们认为，上述问题同样不可忽视。
燃煤锅炉炉膛结渣的原因较多，一般认为炉膛结渣不仅与燃料特性、炉膛结构设计有关，还受燃烧器的布置，运行因素等的影响。根据对M417型锅炉炉膛结构及运行情况分析，造成该型锅炉炉膛严重结渣的原因主要有以下几点：
①热强度选取偏高为结渣提供了条件；
②卫燃带的敷设方式是挂渣的主要因素；
③炉内空气动力特性不良是引发结渣的根本原因。
炉内空气动力特性不良是造成气流刷墙、炉内结渣的根本原因。炉内假想切圆的大小直接影响着实际切圆的直径，过大，易产生气流刷墙。实际切圆偏大，煤粉被甩到水冷壁或卫燃带上，在燃烧器区域较高的温度水平下，处于熔融状态的煤灰就会粘到水冷壁或卫燃带上，逐渐堆积，形成严重的结渣。
2、燃烧器改造技术方案
鉴于上面的分析，对于来宾电厂SG-420/13.7- M417型锅炉采取如下主要技术改造措施：
①下层一次风和中层一次风的喷口处安装稳燃腔煤粉燃烧器，增加高温烟气回流和气流扰动，增强稳燃性能。
②在一次风的直管段内安装煤粉浓淡分离装置，在综合考虑低负荷稳燃和防止结渣两方面因素的基础上，采用了水平浓淡燃烧方式，使浓煤粉气流朝着向火侧，淡煤粉气流朝向背火侧，这将大大改善劣质煤粉的着火性能，并有利降低NOx生成量。
③减小中二次风口的面积，降低供风量，体现煤粉集中布置。
④调整下层一次风和中层一次风的喷口标高，达到煤粉集中布置的目的。
⑤将原有燃烧器喷口的向上倾斜角度由8°～104改为0°。
⑥调整切圆直径，避免煤粉气流刷墙。
⑦顶二次风反切，消除残余扭转，消除炉膛出口烟温偏差。
⑧调整卫燃带敷设面积，依据煤质特性，在原设计基础上，减少卫燃带面积76mz，并进行重新划块分割。
⑨采用小油枪直接点火。
以上技术方案的中心思想是：增加高温烟气回流，提高煤粉浓度，采用分级燃烧，同时，合理配合一次风、二次风及三次风，使炉内保持合理的流场。改造后燃烧器系统喷口布置示意图如图3所示。
3、改造效果与结论
在理论分析基础上，采用上述技术方案，对来宾电厂锅炉进行了燃烧器技术改造，改造完成后，进行了一系列试验，包括各风门标定试验、炉内空气动力场冷态试验、热态锅炉效率试验、低负荷稳燃性能试验等，试验结果表明：
①改造前，锅炉最低稳燃负荷约90 MW;改造后锅炉最低稳燃负荷60 MW，并可稳定长时间运行。这说明该浓淡稳燃型燃烧器达到了低负荷稳燃的要求，燃烧系统改造是成功的。改造后锅炉扩大了煤种适应范围，更适合低挥发份煤种燃烧，着火迅速，燃烧稳定。
②炉内空气动力场试验表明燃烧器出口处有一个宽为1.2～1.4 m，长约2.5 m的高温烟气回流区，这对煤粉气流快速着火是非常有利的，能改善着火的稳定性。
③燃烧器改造完成至今，燃用煤质时有变化，但炉膛未发现严重结焦现象，这说明燃烧器布置夹角是合理的。冷态空气动力场试验显示，贴墙风速比改造前大幅降低，假想切圆直径明显缩小，这为避免炉膛结焦提供了保证。
④改造前水平烟道两侧烟温偏差150～160℃，排烟烟温偏差20℃左右；改造后水平烟道烟温偏差缩小为80—90℃，排烟烟温偏差基本消除，有利于锅炉的安全运行。
⑤改造前由于燃烧不稳，须经常投油助燃，增加了助燃油耗；改造后即使煤种挥发份达到Vad=10%左右，负荷低至60MW，也不需投油助燃。同时由于着火条件改善，点火用油也明显下降，改造前冷态启动每次用油16t左右，改造后冷态启动每次用油减为11t左右。改造后增大了燃烧稳定性，扩大了锅炉的变负荷能力，启动用油明显下降，助燃油几乎停用。
⑥统计分析显示，改造前飞灰可燃物含量12%，改造后锅炉飞灰可燃物含量降低至6.5%，锅炉效率明显提高，燃烧经济性提高，年节约煤3×104t左右。
长期的运行情况表明，该机组燃烧系统改造获得圆满成功，保证了该厂锅炉的安全经济运行。
富通新能源生产销售生物质锅炉，同时也销售木屑颗粒机压制的杨木木屑生物质颗粒燃料。
