前言
水煤漿是一種煤基流體潔淨燃料，它是以70％左右的煤，30％左右的水，加上少量化學新增劑經過物理加工過程而製成的具有一定細度、能流動的穩定漿體。作為一種液體燃料，具有石油一樣的流動性和穩定性，可以像油一樣泵送、霧化、儲存和穩定著火燃燒，燃燒效率高達98％以上且負荷調節範圍大，並具有節能、汙染物排放低、儲存運輸方便等特點。可廣泛應用於工業鍋爐、電站鍋爐、工業窯爐等作為燃料代煤、代油、代氣燃燒，其應用範圍可涉及賓館、醫院、學校工礦企業、電廠、集中供熱站等需要燃料的各行各業。
據資料介紹，我國是一個煤炭資源較為豐富而石油資源相對貧乏的國家，隨著能源需求的快速增長，油、氣、水煤漿的市場價格比約為10：6：2.4。水煤漿作為一項具有良好經濟效益和環保效益的以煤炭轉化為潔淨燃料的技術，是國家重點推廣的高科技產業專案――潔淨煤技術之一，它的廣泛應用對改善我國能源緊缺和環境惡化，建設良好的人居環境具有十分重要的現實意義。下面以某單位一臺6.5t/h重油鍋爐的改造為例來介紹水煤漿技術的應用。
工具/原料
本著減少投資，控制造價的原則，考慮水煤漿與重油在鍋爐內燃燒方式基本相近，鍋爐採用水煤漿燃燒系統的改造就是在原鍋爐承壓部件不作任何改動的情況下，將鍋爐的爐膛重新砌築以適合水煤漿燃燒工藝，並配備水煤漿燃燒的其它輔助設施。鍋爐的水煤漿燃燒工程改造分為六大系統：
水煤漿鍋爐本體系統；
水煤漿儲存、供漿系統；
高壓霧化系統；低壓系統（消煙除塵系統）；
油點火系統；電氣控制系統。
下面分別予以介紹。
步驟/方法
水煤漿鍋爐本體系統(該系統包括鍋爐本體及燃燒器等)
水煤漿因含有30％左右的水分而使其從加熱蒸發到著火燃燒的時間延長，水煤漿的燃燒屬於動力－擴散燃燒範疇。因此，水煤漿著火和穩定燃燒的基本條件是高溫熱源加熱，良好的霧化和合理的配風以及保持燃燒區的高溫。
鍋爐本體改造的重點就是針對水煤漿燃燒的特點重新砌築爐膛以適合水煤漿燃燒工藝。為提高爐膛溫度，強化水煤漿的空間燃燒，提高燃燼率，在爐膛前部佈置了穩燃室。開啟原鍋爐前牆，向前延伸適當長度，做成一個剛性的支撐框架結構以便安裝燃燒器及除灰門，裡側全部用耐火磚及耐火混凝土澆注。考慮水煤漿燃燒所需的火焰長度及煙氣行程，在爐膛中部距噴嘴一定距離處設定一道擋火牆，該牆設在爐膛溫度較高處，一方面改變煙氣流通方向，增加煙氣在爐內停留時間，更重要的是利用它的蓄熱和反向作用，使煤粉在燃燼區得到充分燃燒，同時又把部分熱煙氣反射到前部增加高溫區的混合效果，而該區域正是焦碳燃燒階段，其燃燒速度主要取決於溫度水平。後部增加一道折煙牆，增加煙氣的行程，以利煤粉的燃燼。在爐膛的前部還敷設了衛燃帶，以減少前部水冷壁的吸熱，保持前部著火區，焦碳燃燒區有足夠高的溫度，保證水煤漿霧化炬具有很高的升溫速度，使水煤漿液滴中的水分迅速蒸發，進而使煤粉中的揮發份快速析出和著火，達到穩定燃燒。
其次，採用燃燒技術先進的燃燒器，使水煤漿得到充分霧化，與周圍空氣能良好混合，促進燃燒。可採用國產的燒油、燒漿共用的自動氣體霧化漩流式專用燃燒器，其中漿槍為多級壓力空氣霧化、撞擊式水煤漿噴槍，使壓縮空氣與水煤漿充分混合、細化噴射而出。調風器的一次風為固定切向葉片弱旋流型，阻力較小，它及時提供適量的火焰根部風並使燃燒器出口處形成大小和位置適當的高效煙氣迴流，以利穩定著火。二次風是通過可以調節旋流強度的葉片進入爐膛，提供空氣和煤粉在燃燒的中期（焦碳燃燒）和後期（燃燼）均能有較強烈的混合，提高燃燒效率。
鍋爐本體系統是鍋爐改造的主要裝置，是保證水煤漿充分燃燒和熱量充分吸收的關鍵。燃燒器、爐膛的空間佈置、流程和衛燃帶等是否合理，將直接影響燃燒效率進而影響鍋爐熱效率，因此，該系統是改造工作的核心部分。
水煤漿儲存、供漿系統
水煤漿儲存、供漿系統主要由儲漿罐、攪拌桶，螺桿泵和過濾器等組成，儲漿罐、攪拌桶具有儲存、緩衝和攪拌水煤漿的作用，螺桿泵主要是向鍋爐內供漿，過濾器清除水煤漿中的雜物以利於漿體輸送。
儲漿罐一般不宜過大或過小，設計時應從場地空間、日消耗量、供漿保障、方便使用及經濟性幾個方面綜合考慮。該儲漿罐設計儲量為35噸，圓柱型結構；儲漿罐上部應留有檢查人孔，以備檢視、進出用。進出漿口均設在下部靠近底板處，根據儲漿罐的大小在罐周圍裝有均布的數只壓縮空氣管，切向入口，用來定期吹拌水煤漿，防止水煤漿產生軟沉澱；儲漿罐低部應有排放通道，便於罐體施工後試壓驗收及清洗時排汙；整個罐體密閉，配有供空氣流動的呼吸罐，使罐體內水煤漿與大氣絕隔。攪拌罐按一天左右的使用漿量設計容量4噸，作為供漿的緩衝和攪拌用，每天工作時定期攪拌煤漿，防止軟沉澱。
螺桿泵是輸送水煤漿的容積式專用泵，主要是向鍋爐供漿，考慮漿量的變化選擇調速電機拖動。燃燒過程中，漿槍霧化需要一定的壓力，當槍口堵塞時，壓力可成倍增大，故爐前供漿管須選用無縫鋼管，回漿管選用規格要與供漿管匹配。
高壓霧化系統
高壓霧化系統是水煤漿霧化燃燒的關鍵。在漿槍頭，壓縮空氣與煤漿混合並多次撞擊、剪下，克服煤漿顆粒的表面張力，在壓力作用下得到充分霧化以利燃燒；壓縮空氣還用來對儲漿罐內煤漿進行風力攪拌，防止軟沉澱和對煤漿管道進行吹掃。
主要裝置為空氣壓縮機，可根據水煤漿燃燒時氣耗量、鍋爐改造後滿負荷燃燒時耗漿量來選擇合適的空氣壓縮機。空氣壓力要保證比漿壓力略高，利於對漿霧化。
低壓系統（煙、風、除塵系統）
該系統由鼓風機、引風機、除塵器、排汙水池和煙囪等組成。在保證水煤漿充分燃燒的同時，對排出煙囪的煙塵要控制在最低的範圍內，達到環保要求。
鼓風機提供水煤漿燃燒所需的氧氣，同時根據一、二次風的不同風量比例來調整火焰形狀和火焰直徑，使火焰處於最佳的燃燒狀態，從而控制NOX化合物生成，減少大氣汙染。鼓風機風量應與鍋爐出力匹配，一般1t/h鍋爐需1200~1500m3/h的空氣量，氣壓根據不同的調風器阻力選配，一般旋流式調風器，阻力約為1200~1500Pa。
引風機主要功能是組織火焰形狀及保證在爐膛內的負壓燃燒。為了將燃燒所產生的高溫煙氣經過熱交換後排出鍋爐，它克服鍋爐、煙道和除塵器的阻力，達到與鼓風機平衡通風的目的，因此，它的流量與壓頭也應與整個燃燒產物和需要克服的阻力相匹配，在任一負荷下，保證爐膛負壓穩定在10～30Pa。
除塵器根據引風量及除塵要求選用。為了達到理想的除塵效果，可採用中心場溼式除塵器，該種除塵器克服了普通水膜除塵僅採用離心效應除塵的原理帶來的對於﹤10 μ m粒子除塵效果差的特點，充分利用中心場百葉窗結構，噴水與風流反向，增加了接觸表面與時間，捕捉﹤10 μ m粒子能力增強，在除塵器出口加設水氣分離板，減少引風機帶水。另外除塵器製造可採用耐酸不鏽鋼材料，延長使用壽命。除塵器的排汙通向室外沉澱池，在池的淨水段，用水泵吸取淨水噴入除塵器工作。沉澱池的大小依據除塵灰量及迴圈水量設計。水迴圈利用一方面節約了用水，另一方面也減少二次汙染量。
油點火系統
油點火燃燒系統主要包括油箱、油泵及其管路，它要保證水煤漿燃燒前的點火，同時還可作為燃油系統獨立執行。
水煤漿鍋爐在投漿前，先用柴油點火，並使爐溫上升至450℃以上才開始投漿，而後使油、漿混燒，迅速提高爐膛溫度，當爐溫升至1000℃以上再停油，此後水煤漿獨立燃燒。柴油點火系統由油箱、過濾器，齒輪油泵、電磁閥、油槍、高壓點火器和控制器組成。
電氣控制系統
為保證水煤漿鍋爐的安全執行，必須設定電氣自動控制系統。包括：
（1）點火程式控制： 前掃氣點火 點火火焰建立 水煤漿拌燒火焰建立 燃油火焰退出 水煤漿火焰燃燒。當點火火焰失敗和燃油非正常退出時燃燒器立即自動停爐鎖定。
（2）熄火保護。在鍋爐前牆的燃燒器上方應配置火焰監測器，在鍋爐熄火時能實現連鎖保護，防止爐膛的爆炸事故。
（3）燃燒過程控制。採用溫度控制及壓力控制器，配有聲光報警功能，通過採集煤漿壓力、蒸汽壓力和爐膛溫度的數值訊號，在自動燃燒的基礎上控制燃燒器的啟動/停止和大/小火的轉換。
（4）水位自動控制。採用電極式水位控制器，設有高低水位報警鈴和訊號燈，根據電極訊號，帶動電磁接觸器來啟動和停止水泵運轉。當水位達到危低水位時，危低水位訊號燈亮併發出報警，同時供漿泵、燃燒器停止工作，連鎖保護燈亮。
（5）斷電保護。鼓風機、引風機、空壓機斷電時顯示聲光報警，並自動停止燃料供應；除塵器水泵斷電時顯示聲光報警，提醒司爐人員採取抽施。
另外，主要機械裝置的電壓、電流訊號也集中到控制屏上，在爐前還設定了煤漿壓力錶、壓縮空氣壓力錶、爐膛負壓表、除塵器阻力表及油壓表等就地儀表，方便司爐人員觀察和對鍋爐燃燒狀況進行調整控制。
注意事項
一、注意事項
1. 鍋爐出力的變化。由於油的燃燒速度比水煤漿快，所需燃燒空間比水煤漿小，再加上原鍋爐是微正壓燃燒，熱強度較高，因此在現有爐膛空間下經過改造燃燒水煤漿後，不可能達到原鍋爐的出力，改造後鍋爐的出力將明顯降低，業主和改造單位在燃燒器等裝置選擇時應充分考慮到這一變化。
2. 為了減少煤漿的沉澱和堵塞管路，所有煤漿管道直徑不宜太小，敷設時應儘可能保證沿介質流向有適宜的下降坡度，折向處曲率半徑要大於4倍彎管直徑，應儘可能考慮設定用水、氣沖洗吹掃漿管的設施。
3. 引風機採用調速電機。通過調速電機的轉速和風門開度的雙重調控，可以比較精確的控制鍋爐的點火、燃油、油漿混燒時所需的風壓和風量，從而在點火的每一個階段都保持爐膛處在最佳的負壓狀態，提高鍋爐點火的穩定性，減輕排煙對環境的汙染。