1、设备简介
锅炉型号为SG-2008 /17.47-M903，平衡通风、固态排渣、强制循环、亚临界参数汽包炉。配备六套正压直吹式制粉系统，采用浓淡分离宽调节比(WR型)燃烧器，四角布置，切向燃烧。
为降低切向燃烧引起的炉膛出口及水平烟道中烟气的残余旋转所造成的烟气侧的屏间热偏差，采用同心反切加燃尽风(OFA)和部分消旋二次风技术，使炉内气流的旋转强度具有一定的可调性。燃烧器沿炉膛高度方向自下而上分别编号为AA、A、AB、B、BC、C、CD、D、DE、E、EF、F、FF及OFA，其中A、B、C、D、E、F层为带有周界风的煤粉燃烧器；AA，AB、BC、CD、DE、EF、FF层为辅助风。AB、CD、DE层二次风喷嘴为4.5°顺时针偏转，BC层二次风喷嘴为15。顺时针偏转，它们牵引对冲的一次风构成顺时针方向旋转的炉内主气流：EF层二次风为20°逆时针偏转，FF层及OFA层为25°逆时针偏转，它们具有减轻和消除气流残余旋转的功能；由于AA层二次风具有托粉作用，不作偏转。为了调节再热器汽温，一次风喷嘴可上、下摆动20°；二次风喷嘴可上、下摆动30°。
2、炉内掺烧与加装吹灰器
为解决上述问题，国华公司与西安热工研究院、各属地电科院等单位合作，针对甲、乙两台锅炉进行了燃烧优化工作。
首先针对设计煤种灰熔点低的情况，为改善灰渣成分、提高灰熔点，确定了掺烧神华煤中灰熔点较高的保德煤的方案。由于配煤设施有限，不能实现煤场混配，所以通过试验比较，确定了以C磨煤机单独燃用保德煤的方式来实现炉内掺烧的方案。表1为两种煤质掺混前后的灰熔点数据，其中上湾煤为低灰熔点侏罗纪烟煤，保德煤为高灰熔点石碳纪烟煤。
其次为进一步减轻炉膛结渣和受热面积灰情况，经过与锅炉厂充分协商，在分隔屏、后屏、低温过热器部位加装了16只吹灰器。甲锅炉在上述改进方案实施前后的运行数据如图1所示。
从图1可以看出改进方案实施后A、B侧排烟温度显著降低。A空预器出口烟气温度2较加装前降低最大达到11.9℃，A空预器出口烟气温度1降低幅度最低为10.1℃。
从图2可以看出，增加吹灰器后过热器出口温度平均达到A侧536.2℃、B侧536.7℃，较以前全燃神华低灰熔点烟煤时的527.7℃和532.3℃提高了8.5℃和4.5℃，较掺烧保德烟煤工况也稍有提升。
从以上数据可以看出，锅炉在额定负荷下按20%掺烧保德煤，因分隔屏结焦以及对流竖井积灰情况大幅度降低，空预器入口烟温降低11.9℃，排烟温度降低4.24℃；同时，因分隔屏结焦脱落，过热器吸热量增加，主蒸汽温度有所提高，炉膛出口烟温在喷燃器摆角水平位置情况下，比掺烧前下摆12°低52℃，说明机组在连续高峰负荷期间掺烧保德煤可以提高锅炉的安全性和经济性。
以上甲、乙两台锅炉掺烧保德煤和加装吹灰器后的运行数据表明，通过采取这些措施有效地减轻了炉内受热面结渣和尾部积灰情况，使锅炉运行的安全性得以保证，并在经济性方面基本达到了设计要求。
3、结渣情况差异分析
虽然甲、乙两台锅炉通过掺烧保德煤和加装吹灰器的措施基本保证了锅炉的运行安全性，并在一定程度上提高了经济性，但是两台锅炉的运行工况却存在着较大的不同，表3是现场采集到的两台锅炉的运行数据。
从表3可以发现，与乙锅炉相比，甲锅炉的排烟温度的低12℃左右，过热器减温水量多50 t/h左右，再热器减温水量少34 t/h左右。这说明甲锅炉的分隔屏过热器结渣较乙锅炉轻微。
造成这种差别的原因之一是炉内配风方式不同，分析如下。
甲、乙两台锅炉的二次风偏转角度配置为下部启旋、上部消旋，烟气在炉膛内整体呈顺时针方向流动并形成“风包粉”流场。那么按照切向燃烧烟温偏差理论，在炉膛出口应当是左侧烟温高、右侧烟温低，对应的过热器减温水流量应当是左侧高、右侧低。但表3所示的数据却与此规律完全相反：甲锅炉的过热器一级减温水流量左侧比右侧低5.1 t/h，二级减温水流量左侧比右侧低1.8 t/h，乙锅炉的过热器一级减温水流量左侧比右侧低23.6 t/h，二级减温水流量左侧比右侧低9.9 t/h。因此可以初步断定由于消旋风动量过大在炉膛上部烟气流动出现了反旋，由顺时针旋转变为逆时针旋转，如图3所示。
从表4还可以看出，甲锅炉的消旋二次风门开度比乙锅炉的消旋二次风门开度小，而启旋二次风门的开度比乙锅炉的启旋二次风门开度大，所以甲锅炉的过热器减温水流量偏差比乙锅炉的过热器减温水流量偏差小得多。但两台锅炉的过热器减温水流量都是左侧低于右侧，所以在炉膛上部都出现了烟气反旋，只是旋转强度不同而己。
炉膛上部烟气流向反转后会使得“风包粉”的流场结构遭到破坏，此时灰颗粒容易贴壁。虽然由于掺烧保德煤使灰颗粒熔点提高以及水冷壁的管壁温度较低、冷却效果较好，贴壁颗粒不至于在炉膛上部水冷壁结渣，但加剧水冷壁沾污则是可以肯定的。那么由于炉膛吸热份额的减少必然会使屏底烟温升高，从而加剧分隔屏过热器结渣。此外，煤粉颗粒初始在炉内按顺时针方向螺旋上升，在炉膛上部由于旋向的改变必然会使颗粒在炉内的行程变短、停留时间减少，这会使得灰颗粒在到达屏底时由于燃烧时间的缩短而仍然具有较高的温度，从而更易在分隔屏受热面上积聚成渣。
从表3记录的数据可以看出，随着反旋强度的增大，炉膛左右侧烟温偏差和受热面结渣、积灰程度也在增加，这会对过热器和再热器的吸热比例和换热效率产生影响，使锅炉运行的经济性降低。实际运行结果也证明较高的排烟温度和较大的再热器减温水量是乙电厂的发电煤耗高于甲电厂的发电煤耗的原因之一。
那么为了避免烟气反旋就需要开大BC层启旋二次风门，改变启旋风和消旋风的动量比。但是过大的启旋风量会产生引射作用，将一次风拉向二次风，由于启旋风偏转角度较大，所以极易使火焰刷墙，在燃用低灰熔点煤时容易结渣。甲、乙锅炉的掺烧试验结果表明，在C层燃烧器燃用保德煤的效果最佳，这说明C层一次风射流受BC层启转二次风的影响最甚、最容易发生结渣问题，而在这层燃用高灰熔点煤则最为有效。加拿大自然资源部能源技术研究中心的计算结果表明，在炉膛下部存在着速度高达50 m/s的贴壁烟气流，这也从一个方面证实了上述分析。
从表5中可以看出，甲锅炉的煤粉均匀性比乙锅炉的差，但煤粉细度比乙锅炉的低。实际上造成过热器结渣的主要原因是随烟气运动至屏底的灰颗粒的表面温度大于其软化温度，由于具有较高的粘度因而附着在受热面上逐渐积聚成渣。有实验研究表明：燃烧器区域的煤粉颗粒温度高于烟气温度，颗粒的粒径越大，其表面温度越高。而且由于大煤粉颗粒的燃尽时间较长，所以其高温持续时间越长。
在与燃烧器距离一定的情况下，500 im粒度的颗粒温度最多可比烟气温度高240℃左右，100 um粒度的颗粒温度比烟气温度高100℃左右，而29 im粒度的颗粒温度比烟气温度高25℃左右。
炉内的热交换过程以辐射换热为主，煤粉火焰中灰颗粒的辐射减弱系数与灰粒径存在如下相互关系：
根据上述公式可以发现灰粒子的辐射减弱系数与灰粒直径的2/3次方成反比，即灰颗粒越大其辐射能力越弱。那么直径较大的煤粉颗粒由于在燃烧器区域就具有较高的温度以及在炉内较弱的辐射能力，必然在随烟气运动至分隔屏部时与小直径的灰颗粒相比仍保持较高的表面温度。因而在同等条件下，越粗的煤粉越易结渣。这正是乙锅炉比甲锅炉结渣更甚的另一个主要原因。
4、结论
(1)屏底烟温设计过高、炉膛上部烟气反旋、煤粉较粗是导致分隔屏过热器结渣的主要原因。
(2)通过掺烧高灰熔点烟煤和加装吹灰器，可以基本实现锅炉安全运行。
(3)为进一步提高锅炉运行的经济性，还需要进行以下工作：优化燃烧器配风，避免烟气出现反旋；对制粉系统进行优化，细化煤粉；尽量保留C磨掺烧方式。
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