220t/h水煤浆锅炉燃烧器为日本日立公司设计制造，该燃烧器在水煤浆的燃烧方面存在一定问题，在试运期间虽然经过多次调整，燃烧效果无明显改善，而日立公司也无改进良策。在上述情况下，经过对日立水煤浆燃烧器的长期运行观察分析，发现了其燃烧不好的原因，提出了改进方案，经实际试验后，达到了预期的效果。
1、日立燃烧器燃烧水煤浆时存在的问题
1.1锅炉鹿部渣量大
220t/h水煤浆锅炉底部渣量设计值与实测值比较见表1。
由表1可以看出，日立煤浆燃烧器在实际运行过程中，其炉底渣量远远高出设计值，为设计值的4倍。曾经因为渣量太大而捞渣机来不及捞出炉渣，使炉底被炉渣堵塞，被迫停炉清渣。炉底渣量过大不但使锅炉效率降低，而且给炉渣处理系统造成了极大困难，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
日立浆枪喷嘴水煤浆从中心进入，雾化蒸汽从四周进入，两者混合后经喷嘴进入枪头，从喷孔中喷出。
由于水煤浆的比重远远大于蒸汽，浆柱作为一个整体与雾化蒸汽相遇时，浆的动量远大于蒸汽，这样两相物质不易实现质量传递，从而达不到均匀混合的目的。实际情况是，浆柱在中心、蒸汽在四周包围形成的两相分离的物质从喷嘴喷出后，冲到枪头盖上，破碎的浆粒与蒸汽一起喷出，这种雾化效果极差，喷出的浆粒很大。在重力及炉膛内风力作用下，小颗粒浆粒向上运动形成飞灰，大颗粒煤浆受重力作用向下运动形成炉渣，因此喷出的浆粒越大炉底渣量越多。
由上可知，日立浆枪仅靠煤浆与枪头盖的撞击形成雾化，浆量越大喷出的煤浆颗粒越大，这一点已经在实际运行过程中得到证实。该枪每支设计流量4.8t/h，但实际上浆量超过2t/h后，水煤浆雾化效果开始变差，浆量到4t/h时大量的浆粒份份掉人炉底渣井中，燃烧效果变坏。
1.2炉渣及飞灰中可燃成分大
众所周知，煤浆着火要经过四个过程，即煤浆加热、水分蒸发、挥发分析出和着火阶段、固定碳燃烧阶段。由于日立浆枪每支浆量超过2t/h后就喷出较大的煤浆颗粒，使煤浆着火的四个过程均加长，炉底渣基本没有经过固定碳燃烧阶段就掉人渣井中，渣中可燃物含量经常在90%以上。
同理飞灰颗粒大，固定碳燃烧不完全，使飞灰的燃烧时间加长。但由于烟道较长，飞灰有较长的时间实现固定碳的燃烧，因此，飞灰中可燃物含量相对比炉渣中的小，为30%左右。
1.3浆量与雾化蒸汽量相互影响
日立浆枪喷浆量与浆压无直接关系，而是与浆压与雾化汽压之差成正比，见表2及图1。要想使煤浆喷出必须保证浆压高于雾化汽压力；升高（降低）浆压也应使雾化汽压力跟着升高（降低），反之升高（降低）雾化汽压力，浆压也应随之升高（降低），否则浆量不能保证。
因此，调整喷浆量要同时考虑浆压和雾化汽压力，保证两者之差为0～0.2MPa。日立浆枪不能实现雾化汽压大于浆压，这也是煤浆雾化质量
差的原因之一。
2、对日立公司煤浆燃烧器的改进方案
日立浆枪主要问题是煤浆雾化质量差，造成渣量大、可燃成分多。解决问题的关键是要把浆柱打散，增加一级雾化，使煤浆在进入喷嘴前就有一部分蒸汽混入煤浆中，以解决日立浆枪的第一及第二个问题。增加喷嘴及一级煤浆混合物的流通面积，可解决浆量与雾化蒸汽量相互影响的问题。
3、220t/h水煤浆锅炉喷嘴改进试验
3.1 日立浆枪灰渣中可燃物含量测试
2000年3月9日至6月19日，用日立浆枪进行了一系列燃烧调整试验，目的是为了取得日立浆枪燃用水煤浆时灰渣中可燃物含量的基本数据，作为比较基础。
由表3及表4可以看出，用日立燃烧器无论在何种工况下测试，燃烧产物中可燃物含量均较高，渣为81. 35%～94. 31%，平均89. 80%；一区灰为19.00%—35.54%，平均28.05%；二区灰为14. 60%～27. 72%，平均24.20%。
3.2改进的中方1#浆枪燃烧水煤浆试验
6月20日至7月3日，用改进的中方1#浆枪进行了水煤浆燃烧试验，目的是为了解决日立浆枪的渣量大的问题。由于渣量与锅炉运行工况有直接的关系，所以渣量的对比要在锅炉负荷、单只浆枪喷浆量基本相同的情况下进行才有意义。由表5可看出，1#浆枪单位重量水煤浆出渣量比日立浆枪小5倍，渣量减少80%，已经低于正常水平。由表6看出，中方1#浆枪灰渣中可燃物含量仍然很高，与日立浆枪相近。
3.3改进的中方2#浆枪燃烧水煤浆试验
在1#浆枪试验的基础上，把1#浆枪结构改进后成为2#浆枪，于7月5日至7月17日，用2#浆枪进行了水煤浆燃烧试验，目的是在1#浆枪渣量正常以后，解决灰渣中可燃物含量高的问题，见表7。
2#浆枪以邢台浆为主进行试验。7月5日14点用2#浆枪换下日立浆枪，从图2、图3可以看出，用2#浆枪后灰渣中可燃物含量明显降低，到7月10日达到最好水平。在此阶段炉底渣量正常，7月8日测得渣/浆比为0.007。
3.4 2#浆枪与日立浆枪雾化特性比较
2#浆枪之所以取得较好的燃烧效果，是因为采用了提高煤浆雾化性的措施，这可以由灰的粒度分布说明，因浆雾化越好，灰中颗粒越小。
由表8可看出，在燃烧同一种浆（邢台）的情况下，日立浆枪灰的颗粒较大，有大于500t.cm的颗粒存在；而用2#浆枪后，灰的颗粒很小，基本在150um以下，掺人大同浆后颗粒略有增大。这就说明2#浆枪的雾化性远远高于日立浆枪。
3.5 3#浆枪结构确定
经过长期实验，最后把浆枪的结构优化固定下来，成为现在成熟的3#浆枪。该枪结构合理，雾化性能好，单枪喷浆量可达5t/h。水煤浆枪所用关键耐磨材料也已经实现了国产化，成本比日立公司降低10倍。2000年12月19日至21日，与华北电力科学研究院用3#浆枪于进行了72小时满负荷试验，经测试，220t/h水煤浆锅炉在满负荷时各项性能指标均达到设计要求。
4、结束语
到目前为止，在水煤浆喷嘴改进方面取得了显著成果，确定出了较为理想的浆枪结构，炉底渣量降低5倍，渣中可燃物含量由90%降到10%以下，灰中可燃物含量由30%降到4%左右，水煤浆燃烧状态良好。自制的水煤浆枪所用关键耐磨材料寿命在国内处于领先水平，成本比日立公司降低10倍，富通新能源不但生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料，生物质颗粒燃料主要由木屑颗粒机压制生产而成。
