中国铝业中州分公司热电厂5＃锅炉于2003年12月20日投产。该锅炉额定负荷为220t/h，露天N型布置，自然循环高温高压煤粉锅炉，设计煤种为无炯煤，采用球磨机中间仓储式制粉系统，热风送粉。采用单汽包、单段蒸发，集中下降管循环蒸发系统。锅炉前部为炉膛，四周布满膜式水冷壁，炉膛出口处布置屏式过热器，水平烟道内装设高低温两级过热器，尾部竖井烟道交错布置两级省煤器和两级空气预热器，水平烟道和转向室均为膜式壁顶棚管包墙管，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。
自锅炉投产以来一直存在炉膛严重结焦的情况，囚大量焦渣而被迫停炉清理，运转周期不足2个月。严重影响锅炉的安全稳定运行和氧化铝的生产。
一、锅炉结焦原因分析
在煤粉炉中，燃烧火焰中心温度在1500~1700℃之间。燃料中的炉灰在这样高的温度下大多熔化为液态或呈软化状态。南于水冷壁的吸热，从燃烧火焰中心向外，越接近水冷壁温度越低。在正常情况下，随着温度的降低，炉灰将从液态变为软化状态进而变成固态。如果软化状态的炉灰碰到受热面时，由于受到冷却而粘结在受热面上，形成结渣（俗称结焦）。
1．卫燃带敷设过量且布置不合理
5#锅炉原设计布置的卫燃带如图1所示，卫燃带面积达到96m2，较同类型锅炉高出30%，例如山西阳泉某电厂同型号锅炉的卫燃带仅有62m2。大量卫燃带的敷设能够维持较高的炉膛温度，提高了喷燃器的着火稳定性，同时也为结焦创造了条件。原设计卫燃带一直敷设到喷燃器的根部，而在喷燃器的根部的向火面和背火面，由于一、二、三次风的强烈卷吸作用，气流流动比较混乱，是容易产生结渣的部位，喷燃器根部附近不适宜敷设卫燃带。
2．锅炉设计燃烧器存在的问题
原锅炉燃烧器采用了可调挡块式水平浓淡燃烧器，从空气动力场试验和实际运行情况来看，这种燃烧器存在的问题有：
(1)稳定燃烧有一定的效果，但牺牲了后期混合，炉内空气动力场紊乱。
(2)燃烧器喷口处钝体角度太大，不能形成封闭回流区。在燃烧器设计中，为了增加稳燃效果，稳燃器钝体角度(25。)和尺寸取得较大（图2），同时喷口外壳尺寸较短，在实际运行中，一次风气流在离开喷口后，未能形成封闭回流区，使煤粉气流分成上下两股气流，导致一次风气流刚度减弱。向上偏离的煤粉气流刷墙结焦，向下偏离的煤粉气流直接冲入冷灰斗，导致一次风掉粉、冷灰斗温度升高产生结焦。
(3)燃烧器没有布置侧边风，在水冷壁处易形成还原性气氛。
3．煤粉燃烧时不能及时得到充足的氧气
虽供给了足够空气总量，但由于一次风离二次风较远，燃料与空气混合不好，某些部分空气多一些，则燃烧就完全，有的地方空气少一些则燃烧就不完全，从而造成煤在炉内燃烧不良、烟气温度不均匀。在烟气温度高的地方，管壁温度高，未燃尽的煤粉颗粒一旦粘结在上面继续燃烧，将形成灰粒的粘附，燃烧不完全产生大量CO，使灰熔点降低，导致结渣。
综合上述分析认力，喷燃器设计不合理导致燃烧器一次风动力场不好，是引起锅炉严重结焦的首要原因。过量敷设卫燃带和布置的不合理是导致严重结焦的重要原因。
二、改造措施
1．对卫燃带的面积以及位置重新进行布置
卫燃带布置面积5 8.61m2，减少37.39m2，位置及形状重新布置，如图3所示。
2．采用百叶窗水平浓淡燃烧器
哈工大的百叶窗水平浓淡燃烧器，其浓煤粉气流的浓度比工程上常用的一次风煤粉浓度一般高出30%—60%，具有稳燃、防高温腐蚀、防结渣性能。该燃烧技术包括了水平浓淡煤粉燃烧技术的全部优点，还可以灵活的控制燃烧区域水冷壁附近的烟气成分，其综合性能较好。
(1)合理布置钝体角度和尺寸。钝体角度由原来的25。减小到14。，使一次风喷出后形成封闭的回流区，达到稳燃的目的。
(2)在一次风口浓侧增加两块40mmx40mmx40mm的稳燃块，进一步提高着火稳定性。
(3)减少燃烧器的高宽比，由原来的1.4减小到1.04，增加气流的刚性。
(4)增加410mmx46 mm的一次风侧风边口，防止气流刷墙结焦。
(5)在两个一次风之间增加一个400mmx120 mm狭窄可调的二次风喷口，提高对煤种的适应性。
(6)三次风喷口上增加稳燃齿。稳燃齿弧长lOOmm、弦长90mm、长度200mm，共6个，提高三次风着火的稳定性。
(7)减少燃烧器的切圆角，使切圆由∮700mm减小到∮513mm。
三、改造效益
改造后的5’锅炉运行至今，没有发生一起因结焦严重而导致停炉的事故，最长运行周期达到了358天。经济技术指标也得到了明显的优化，在额定负荷下飞灰可燃物含量较改造前降低2.5个百分点，排烟温度较改造前降低6℃。
1．经济效益
(1)蒸汽煤耗较改造前降低了0.001t/t。锅炉年产蒸汽148.5万t，煤炭价格每吨560元，每年产生的经济效益为148.5×0.001x560=83.16万元。
(2)改造前锅炉运行周期2个月，每年锅炉因为结焦停炉6次，每次启停炉需6万元，每年减少因结焦停炉造成的经济损失为36万元。
(3)每次清焦费用约3万元，每年节省的清理焦渣费用为6x3=18万元。
以上三项合计为13 7.16万元，不包括因停炉影响氧化铝生产造成的经济损失。
2．社会效益
杜绝了因人工清焦所造成的各种伤害事故，减轻了工人的劳动强度。保证了锅炉的安全稳定运行，节约了能源，减少了粉尘排放量，富通新能源不但生产销售生物质锅炉，而且还大量销售木屑颗粒机压制的杨木木屑颗粒，杨木颗粒燃料主要供生物质锅炉燃烧使用。
