1　锅炉设备概况
　　云浮发电厂1号炉是SG-420／13.7-M419型中间再热式锅炉。原设计燃用无烟煤，炉膛内布置180 m²卫燃带，燃烧器为摆动式煤粉燃烧器，正四角布置，同心反切圆燃烧系统一次风切圆直径为620 mm，二、三次风切圆直径为800 mm。自1991年投产以后，过热、再热蒸汽温度偏低，燃烧不稳，结焦异常严重。1994年对燃烧系统进行了改造，将一、二、三次风改为同心同切燃烧系统，切圆直径为680 mm。下层一次风喷嘴改用稳燃腔钝体燃烧器，中、上层一次风将原设计的上下浓淡改为左右浓淡燃烧。根据炉内结焦情况，将卫燃带面积减小到30 m²。
　　上述改造措施对无烟煤的着火和稳燃有利，但结焦问题和汽温偏低问题仍然未能解决。

2　原因分析
2.1　结焦原因
　　云浮电厂设计燃用山西无烟煤，设计煤种热值高、含灰量较小、灰熔点高，属不易结焦煤种。但实际燃煤灰分含量大，灰熔点较低，为中等结焦性煤种。锅炉在设计时，考虑无烟煤难着火和稳燃的特性，采用了瘦高形炉膛，一次风集中布置，敷设较大面积卫燃带等强化燃烧措施，而对燃煤的结焦性考虑较少。1号炉膛断面热负荷q_F=4.15 MW／m²，接近常规设计推荐值的上限，对于中等结焦的煤种，炉膛断面热负荷值选取偏大。此外炉膛内卫燃带布置面积、卫燃带材料和敷设方式也是影响炉膛结焦的重要因素。
　　炉膛内180 m²的卫燃带全部布置在燃烧器区域，卫燃带采用绝热性能良好的微膨胀型耐火塑料，厚35 mm，热阻较大。因为炉膛温度在1 500 ℃以上，卫燃带壁面温度高出一般灰渣的熔融温度，因此卫燃带极易形成结焦源引发结焦。从运行中打焦及停炉打焦时可以看出，卫燃带所挂渣与卫燃带的粘结相当牢固，正因为如此，结焦容易形成一片又厚又大的的焦块，这些大焦块生长到一定程度，因重量过大掉下时，引起炉膛负压波动而引发炉膛灭火。
　　而打掉的部分卫燃带，只是将耐火塑料打掉，而销钉还保留着。从停炉查看结焦情况来看，这些部位挂满了焦，与原卫燃带的结焦情况相当。这是由于销钉分布较密，形成挂焦源，因此，打掉卫燃带而保留销钉并不能防止结焦。
　　另一方面，从上两次改造后的冷态动力场试验中看到，炉内实际切圆直径和贴墙风速都比以前有所减小，但都未达到设计要求。切圆偏大，气流刷墙的情况没有得到根本的解决，这无疑为炉膛结焦创造了充分条件。从试验中还看到二次风和邻角风对一次风气流影响大，使一次风在离喷口不远处即偏离了其原有轨迹，这主要是由于整组燃烧器高、宽比不合理所造成的。
2.2　蒸汽温度偏低原因
　　在锅炉设计方面，未充分考虑炉膛结构对炉膛出口烟温的影响，燃烧器中心线位置设计偏低，因而火焰中心相对位置偏低，炉膛出口烟温比设计值低约100℃，烟气的传热温压下降，对流受热面吸热减少，汽温降低。另一方面，由于烟道漏风，烟道阻力大等原因，造成引风机出力不足，使炉膛出口过量空气严重不足，因此对流过热区烟气量减少，烟气流速降低，影响了传热效果，同样使对流受热面汽温降低。为防止炉膛结焦，在以往的改造中将卫燃带面积减小到30 m²，从而增加了蒸发受热面的吸热份额，也使炉膛出口烟温下降。
　　因此解决汽温问题必须针对上述三方面的问题对锅炉进行综合治理和改造。
2.3　其它
　　从停炉检查结果看，为将煤粉气流实现浓淡分离而设置在一次风喷管内的扭曲隔板磨损快(尽管该隔板采用了耐磨合金材料铸造)，寿命不到半年，影响浓淡分离效果，并且增加了一次风的阻力，影响炉内气流分布。

3　改造方案
3.1　采用碳化硅卫燃带
　　为达到减少锅炉蒸发受热面吸热、满足稳燃、不挂大焦的目的，同时要求投资省、工期短，经论证和考察，决定采用碳化硅卫燃带。
　　与粘土质卫燃带相比，碳化硅卫燃带耐火度高、耐烧蚀、硬度高，耐磨性强，表面光洁，尤其是导热系数较大。碳化硅制品在1 200 ℃时的热导率为15.7 W／(m^.K)，粘土质耐火材料却为1.63 W／(m^.K)。而且在我们焊接碳化硅卫燃带销钉时，销钉的密度超过了1 200只／m²，这进一步增强卫燃带结构强度，增大其热导率，大大减小卫燃带表面的温度。这使熔融状态的灰渣接触到卫燃带后可以得到迅速的冷却，且卫燃带光洁的表面也减少融渣与卫燃带的粘结力，使碳化硅卫燃带不易挂焦。
　　改造卫燃带，将旧卫燃带和销钉全部清理干净，重新布置碳化硅卫燃带，面积为100 m²，厚度为25 mm，卫燃带布置如图1所示。为防止炉膛内大面积结焦，卫燃带采用分隔法布置，尽可能避开易结焦区域；高温区(向火侧)少布置，低温区(背火侧)多布置；为减少燃烧器区域的局部热强度，卫燃带向上移至18 m，提高了炉膛出口烟温。

图1　卫燃带布置示意图

3.2　改装一次风喷管
　　为降低一次风的阻力，使燃烧器四个角的喷管内气流阻力相同，决定将原来一次风喷管内的扭曲板全部去掉，改用直隔板。1号、2号角一次风管最后一道90°弯头内加铸石挡块(图2)，使浓相风粉转向炉内内侧；3号、4号角靠离心力分离，以实现向火侧浓背火侧淡燃烧。

图2　一次风管改造示意图

3.3　二次风喷嘴加装楔形隔板
　　二次风喷嘴加装楔形隔板，以增大一、二次风的间距，改善高宽比，减轻二次风对一次风气流的影响，延迟二次风与一次风混合，加强风粉后期的混合(图3)。

图3　二次风喷嘴改进示意图