部分1025 t/h锅炉原设计煤种为劣质烟煤，挥发分和热值均较低，而掺烧的褐煤挥发分和水分较高，属易燃易爆煤种，与设计煤种特性之间差异较大。直接在烟煤锅炉上掺烧褐煤，将会带来一系列技术问题。其中，制粉和送粉系统爆炸、制粉系统干燥出力不足及燃烧器烧损问题最为突出。
为最大限度掺烧褐煤，同时兼顾单烧当地劣质烟煤，采用在转向室抽中温炉烟加入制粉系统干燥介质、调温风加入送粉系统的方案，并对燃烧系统重新进行改造设计，以拓宽燃用煤种，缓解煤源严重短缺，提高锅炉运行的安全性和稳定性。
1、技术原理
煤粉爆炸的基本条件是存在煤粉、达到一定的煤粉浓度和氧气浓度、具有足够的点火能量。制粉系统运行时其煤粉浓度均处于易爆范围，且设备繁多、结构特殊、管路复杂，不可避免存在积粉部位和流动死区及由此引发的阴燃。因此，要防止制粉系统爆炸，只有大幅降低氧气浓度。如能抽取中温炉烟作为干燥介质、对热风送粉系统加入调温风、将双通道煤粉燃烧器改造为水平浓淡燃烧器，既能解决制粉、送粉系统防爆的技术难题，又能保证制粉系统的干燥出力要求，同时可避免燃烧器烧损。
2、改造方案
2.1制粉、送粉系统
在制粉系统中增加中温炉烟系统，送粉系统中加入由送风机出口引入的冷风，抽中温炉烟位置在低温过热器进口处。
以某台1025t/h亚临界压力自然循环固态排渣锅炉为例，抽中温炉烟口管道中心标高为52900mm，中温炉烟管道母管尺寸为∮1416×8mm。中温炉烟从左、右侧低温过热器进口处抽出，分左右2路引至炉前，再分4路进入4台磨煤机，中温炉烟管道尺寸为∮1016x8 mm。
2.2燃烧器
由于掺烧褐煤后，着火和燃尽特性提高，同时结焦倾向也加重，因此需对一次风喷口布置相对集中的大速差双通道煤粉燃烧器进行改造，将燃烧器一、二次风改为均等配风布置。采用中温炉烟+热风+再循环送粉系统，三次风喷嘴集中布置。在燃烧器顶部设置2层燃尽风，同时改变设计参数，如提高一次风率和风速等。
2.3中温炉烟改造关键技术
2.3.1中温炉烟抽取点选取
锅炉再热器的调温主要靠调节尾部烟气挡板的开度实现。若中温炉烟抽吸点位置不当，前、后烟道的烟气量因抽炉烟的惯性引起不平衡，会影响再热器的调温效果。应尽量将抽中温炉烟口选择在较高的位置，但同时必须考虑到抽取点位置的升高会使通风阻力增加的因素。
2.3.2管材选取
中温炉烟管道材料选用低合金12CrIMoV，许用温度为580℃。设计烟气温度为667℃，高出许用温度87℃。低合金钢常作正火加回火处理，回火温度比工作温度高100℃以上，以使珠光体组织稳定，减慢球化过程的发展。抽炉烟管道系统在接近常压下工作，不易产生过大的应力而引起蠕变。如采用比12CrlMoV等级高的不锈钢管材，不仅改造成本成倍增加，还增大管道加工的难度。因此管道材料仍选用低合金12CrIMoV。
2.3.3防爆标准
根据对有关褐煤的相关试验结果，确定任何条件下都不发生爆炸的制粉系统末端氧量，混煤的防爆应按混煤中的易爆煤种（褐煤）来选择。
2.3.4煤粉水分的选取
煤粉水分的选取非常关键，在干燥介质确定后直接影响制粉系统干燥能力，由于褐煤本身水分难以确定，需参照其它电厂掺烧褐煤试验的数据确定煤粉水分。
3、改造实例
某台实际运行的l025t/h亚临界压力自然循环固态排渣锅炉，采用单炉膛倒U型布置。制粉系统采用中间储仓式热风送粉系统，配置4台钢球磨煤机。锅炉采用四角切圆燃烧方式，共布置4层燃烧器，其中3层设有大油枪。原设计采用双通道煤粉燃烧器。
炉膛宽度为12800 mm，深度为11890 mm，炉顶管中心线标高为58000 mm。过热器由包墙过热器、低温过热器、分隔屏、后屏及高温过热器组成。再热器由低温再热器和高温再热器组成。后烟井为并联双烟道，后烟井前部为低温再热器烟道，后部为低温过热器烟道。在低温再热器和低温过热器的烟道下方布置省煤器受热面和回转式空气预热器。锅炉的过热蒸汽调温采用I、Ⅱ级喷水减温方式，再热器的调温采用烟气挡板调温方式。
受地区煤源严重不足影响，该发电公司决定掺烧煤源充足、运距较短的霍林河褐煤，对锅炉进行改造。
3.1 所选褐煤的防爆标准及粉煤水分
根据相关试验结果，对于霍林河褐煤，当制粉系统末端氧量低于16%时，任何条件下均不发生爆炸，因此制粉系统末端氧量应按小于16%选取。
在参照其它电厂掺烧褐煤试验的数据后煤粉水分选取为6%，送粉系统计算时选取为5%。
3.2掺烧褐煤改造方案的计算结果
原设计煤质与锅炉改造掺烧50%褐煤的煤质特性见表1，计算结果见表2～表4。
当锅炉在70%额定负荷时，烟气温度及锅炉热风温度均有所下降，制粉系统干燥出力也会略有降低。主要是锅炉低负荷下氧量增大，将影响制粉系统的末端氧量。因此，在70%额定负荷下对制粉系统的末端氧量进行校核计算，计算结果表明抽取的烟气量能够满足设计要求。
由表4计算可知，在BMCR工况下，4台磨投运、掺烧50%褐煤时锅炉计算效率将会降低2. 24%。而在实际运行时，BMCR工况下通常只采用2～3套制粉系统运行，制粉系统所用冷风量减少，通过提高磨煤机出口温度（如在惰性气氛下提高磨煤机出口温度70℃），提高使用制粉系统热风比例，同时根据情况适当提高送粉温度及使用送粉系统热风比例，均能降低排烟温度。另一方面，掺烧褐煤后混煤燃尽率提高，机械未完全燃烧损失减少，锅炉效率将会进一步提高。通过计算并结合实际运行情况，预计改造后ECR下锅炉效率降低0. 75一1个百分点(锅炉效率为89. 8% -90. 05%)，实际运行时锅炉效率有待于机组改造投运后通过试验进一步确定。
3.3中温炉烟系统初投效果
2008年2月21日，对1 025 t/h锅炉掺烧30%褐煤，锅炉负荷为250 MW，磨煤机出口温度为53℃，磨煤机出力为50t/h，热风门、再循环门开度分别为100%、60%，4号门挡板开度为100%，制粉系统干燥出力明显不足。由于该机组168 h试运结束后，设备尚处于消缺阶段，还不具备大比例掺烧褐煤试验的条件，为此进行初投中温炉烟试验。经过调整保持磨煤机入口负压为1kPa、出入口压差为2.3 kPa、热风门开度为20qo、再循环门开度为50%、中温炉烟调节门开度为1000-/0，在维持上述出力下，磨煤机出口温度为74℃，制粉系统末端氧量为16. 3%。投用效果较好，不仅达到制粉系统全程防爆要求，而且大幅提升磨煤机出口温度及粉仓温度，降低了煤粉在粉仓壁上低温粘结、自燃的几率，达到了防爆、提高制粉系统干燥能力的要求。有关温风送粉、大比例掺烧褐煤试验及防爆措施全部使用后的锅炉效率等相关试验待以后条件具备时进行。在上述负荷下中温炉烟温度为540℃，根据经验在最大连续负荷下可能达580℃，低于设计值(667℃)约80℃，因此，在钢材选取上完全满足最高烟温要求。初投期间锅炉主要参数未见异常。
初投试验表明，首次在燃用劣质烟煤的1 025t/h锅炉进行中温炉烟改造实现了预期效果。
4、结论
a．本文提出了一种劣质烟煤锅炉掺烧褐煤改造方案，在锅炉转向室抽取中温炉烟加入制粉系统干燥介质以增强制粉系统的防爆能力和干煤能力，在送粉系统加入调温风降低送粉温度以解决掺烧褐煤后送粉系统防爆问题，同时降低送粉系统温度进行燃烧器改造以解决燃烧器烧损问题。
b．对实际运行1025 t/h锅炉改造结果表明，改造方案可使锅炉具备掺烧50%褐煤的能力，不仅拓宽了锅炉燃煤范围，缓解了当地煤源供应不足的问题，同时兼顾了单烧当地烟煤的情况。
c．受制粉系统加入中温炉烟、送粉系统加入调温风影响，锅炉效率将有一定幅度的降低。结合所进行的计算结果及实际情况，对实施劣质烟煤锅炉进行掺烧褐煤改造方案后，其锅炉效率将降低约1%，实际效率需通过试验进一步确定。
d．实际中温炉烟初投试验表明，改造后制粉系统防爆、干燥出力提高效果明显。
