鍋爐燃燒器燒損原因分析與防范措施

賴培燦

(福建華電可門發(fā)電有限公司，福州 350512)

鍋爐燃燒器燒損原因分析與防范措施

賴培燦

(福建華電可門發(fā)電有限公司，福州 350512)

通過對鍋爐燃燒器燒損原因的分析，發(fā)現(xiàn)與燃燒器磨損、運行調(diào)整及燃燒煤種均存在相關(guān)性，提出了防范措施，避免了燃燒器燒損現(xiàn)象再次發(fā)生。

燃燒器；燒損；原因；防范措施

1 鍋爐概述

#1、2鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐、單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、Π型露天布置、固態(tài)排渣、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)。鍋爐燃燒用神府東勝煤。鍋爐燃燒室蒸發(fā)受熱面采用膜式水冷壁，有三級過熱器，二級再熱器。在后屏過熱器進、出口分別布置一、二級噴水減溫器，在低溫再熱器入口布置事故噴水減溫器。制粉系統(tǒng)配置6臺ZGM113G型中速磨煤機，冷一次風(fēng)、正壓直吹，R90=18%。5臺磨煤機運行，1臺備置。采用低NOx同軸燃燒系統(tǒng)，主風(fēng)箱設(shè)6層強化著火煤粉噴嘴，在煤粉噴嘴四周布置燃料風(fēng)。每相鄰2層煤粉噴嘴之間布置1層輔助風(fēng)噴嘴，包括上、下2只預(yù)置水平偏角的輔助風(fēng)CFS噴嘴，1只直吹風(fēng)噴嘴。主風(fēng)箱下部設(shè)有1層火下風(fēng)UFA噴嘴，主風(fēng)箱上部設(shè)有2層緊湊燃盡風(fēng)CCOFA噴嘴和5層可水平擺動的分離燃盡風(fēng)SOFA噴嘴。采用輕柴油點火系統(tǒng)。燃燒器擺角±30°，SOFA噴嘴上下擺角±30°，SOFA水平擺角±15°。鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量1 913 t/h，一次風(fēng)速(噴口速度)25 m/s，一次風(fēng)率19.8%。

2 燃燒器噴管燒損異常工況

第一，2014年9月20日 9:15， #1鍋爐C2燃燒器處護板燒壞，停磨檢查發(fā)現(xiàn)C2燃燒器噴管左側(cè)中部偏下有1個孔洞，導(dǎo)致煤粉泄漏燃燒，護板過熱燒損。第二，2014年9月22日13：00 ，#1鍋爐F2粉管入爐膛處有火星冒出，停磨檢查發(fā)現(xiàn)F2噴管的右側(cè)有1個孔洞，底部有2個孔洞。第三，2014年10月17日 9：23，#2鍋爐C4燃燒器噴管外護板燒紅，停磨檢查發(fā)現(xiàn)燃燒器噴口有結(jié)焦，噴管內(nèi)部左側(cè)無明顯磨損。第四，2014年10月21日 3：55，#2鍋爐F4燃燒器區(qū)域護板燒壞，停磨檢查發(fā)現(xiàn)燃燒器噴口燒壞，噴管背火側(cè)全部燒壞，附近燃燒器擺角連桿、電纜燒損。第五，2014年10月21日20:03，在2F磨出口處F4粉管插板門后加裝堵板，啟動2F磨煤機運行，21：32F2燃燒器區(qū)域護板燒壞，停磨檢查發(fā)現(xiàn)燃燒器噴口燒壞，噴管背火側(cè)全部燒壞，附近電纜燒損。

3 原因分析

第一，#1鍋爐C2和F2燃燒器燒損分析。噴管長時間磨損，導(dǎo)致噴管穿孔造成煤粉泄漏引起燃燒，導(dǎo)致護板燒損。第二，#2鍋爐C4燃燒器噴管外護板燒損分析。可能是一次粉剛性不足導(dǎo)致噴口結(jié)焦，燒損的區(qū)域離噴口的距離較遠，并有燃燒跡象，有可燃物存在才會導(dǎo)致燃燒，另外噴管內(nèi)沒有燃燒的痕跡，外護板和噴管內(nèi)間隙應(yīng)有15～20 cm，同時該區(qū)域還有一定的周界風(fēng)風(fēng)量，如需把外護板燒紅，需要較多能量，如果粉管因噴口結(jié)焦導(dǎo)致噴管內(nèi)燃燒，噴管會燒紅、損壞，給粉管道會有燒紅的跡象。流速的降低會造成粉管的堵塞，但C磨運行正常，沒有發(fā)現(xiàn)粉管堵管跡象，分析認為是漏粉導(dǎo)致該區(qū)域燒損的可能性較大。第三，#2鍋爐F4和F2燃燒器燒損面為鍋爐的背火側(cè)，由鍋爐結(jié)構(gòu)、切圓和燃燒器噴口鈍體分析，鍋爐向火側(cè)存在卷吸效應(yīng)，應(yīng)該是向火側(cè)先著火，溫度也是該側(cè)溫度高，但從燒損的區(qū)域分析，燃燒器的燒損為背火側(cè)，噴管的燒損是一半而不是整段。分析認為噴管的背火側(cè)，因設(shè)備設(shè)計、安裝等原因，導(dǎo)致該區(qū)域磨損，噴管穿孔，使該區(qū)域漏粉，由于高溫的周界風(fēng)和爐膛的溫度，引起煤粉燃燒，產(chǎn)生“蠶食效應(yīng)”燒損噴管。其一，燃燒器噴管損壞或護板燒損前運行參數(shù)，除2C2燃燒器處護板燒紅前，2C磨出口壓力從1.6 kPa逐漸升到3.5 kPa外，其他運行參數(shù)均正常。#1、2鍋爐未修改相關(guān)接線邏輯或進行與燃燒有關(guān)的技改，運行方式已經(jīng)實行多年，未發(fā)現(xiàn)明顯問題，排除運行調(diào)整問題。其二，2F2和2F4燃燒器燒損前燃燒的是不連混煤，1C2和1C4燃燒器燒損前燃燒的是澳煤，2C4燃燒器燒損前燃燒的是不連混煤，均不是高揮發(fā)性煤種，應(yīng)排除煤種原因。

4 數(shù)值模擬

為驗證燃燒工況，可門電廠針對常見的煤種分布狀況開展風(fēng)煤比優(yōu)化的數(shù)值試驗，對運行風(fēng)煤比參數(shù)進行尋優(yōu)分析，在六個配煤組合的條件下，針對 4 個負荷工況(300 MW/400 MW/500 MW/600 MW)開展了不同風(fēng)煤比設(shè)定下數(shù)值模擬計算，對比了每層噴口處的溫度場和速度場。從速度分量上考量一、二次風(fēng)的混合特性及火焰的長度等，用以判斷燃燒是否充分，尤其是被觀察煤層的相鄰兩層。分析時以爐膛內(nèi)溫度場和速度場的靜態(tài)與動態(tài)特征作為重要判據(jù)，為了考慮到經(jīng)濟性的需要，還重點觀察了 CO濃度、NO濃度、O2濃度的分布狀況。從計算結(jié)果的數(shù)值圖譜來看，當風(fēng)煤比取1.8及1.8以下的數(shù)值時，在靠近燃燒器的部位火焰燃燒器區(qū)域的溫度較高，這樣會形成燃燒器長期工作在高溫環(huán)境下，增加燃燒器燒損的風(fēng)險。當風(fēng)煤比取值2.1及2.1以上時，火焰背離燃燒器的情況較為明顯，降低了燃燒器周圍的溫度，緩解燃燒器長期處于高溫環(huán)境的狀況，但火焰強度明顯減弱，影響了燃燒的穩(wěn)定性，爐膛內(nèi)部的氧量有所下降，會明顯降低燃燒穩(wěn)定性。

圖1 三種風(fēng)煤比工況下，煤粉口截面速度分布圖Fig.1 Braize-opening section velocity distribution under three kinds of coal-air ratio operating conditions

5 防范措施

針對#1、2鍋爐燃燒器噴管燒損或護板燒紅異常工況，通過對燃燒器材質(zhì)、運行工況、煤質(zhì)、設(shè)備安裝等方面進行查找和分析，并對運行常見煤種和參數(shù)進行模擬，得出燒損原因主要是燃燒器磨損導(dǎo)致漏粉，從運行參數(shù)、就地檢查和設(shè)備檢修方面提出一些防范措施：第一，為防止粉管回火燃燒，可適當提高一次風(fēng)量，提高一次風(fēng)剛性，將磨煤機風(fēng)煤比由原來的1.8∶1提高到2∶1。第二，提高鍋爐的周界風(fēng)量，即提高一次風(fēng)煤粉氣流剛性，加大噴口冷卻風(fēng)量。要求停磨后F層周界風(fēng)開度不低于25%，其他層周界風(fēng)開度不低于20%，磨煤機運行時周界風(fēng)開度設(shè)置正偏置不低于15%。第三，適當提高煤粉的細度R90的數(shù)值，推遲燃燒。保證煤粉細度在18%～25%，并改造煤粉取樣裝置，保證數(shù)據(jù)的準確性。第四，檢查燃燒器的著火距離，并做好著火距離臺賬。運行人員每小時對燃燒器區(qū)域進行測溫，有異常及時匯報并聯(lián)系檢修。第五，維修部將檢查燃燒器及粉管磨損情況列入定檢內(nèi)容。建議利用大小修機會，更換噴口、噴管、燃燒器的防磨導(dǎo)流板，保證材質(zhì)符合要求。

6 結(jié)論

從多方面分析燃燒器燒損異常工況，結(jié)合燃燒工況進行數(shù)值模擬，得出燃燒器燒損不同原因。針對燃燒器燒損原因提出針對性防范措施，避免了燃燒器再次燒損。

[1] 馮英山，周立群.可門電廠600 MW機組鍋爐燃燒調(diào)整試驗[J].福建電力與電工，2007，27(3)：38-41.

[2] 華東六省一市電機工程學(xué)會.600 MW火力發(fā)電機組培訓(xùn)教材：鍋爐設(shè)備及系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2001.

[3] 華電電力科學(xué)研究院.基于負荷需求的復(fù)雜煤質(zhì)約束條件下機組安全、經(jīng)濟運行研究報告[R].杭州：華電電力科學(xué)研究院，2013.

Burningreasonanalysisandpreventivemeasuresofboilerburner

LAI Pei-can

(Fujian Huadian Kemen Power Generation Co., Ltd., Fuzhou 350512, China)

Based on the analysis of the burning reasons of the burners in the boiler, it is found that there is a correlation between the burners’ wear and tear, the operation adjustment and the burning of coal, and the precautionary measures are put forward to prevent the burning out of the burners.

Burner; Burning loss; Reasons; Preventive measures

TK223.23

B

1674-8646(2017)21-0056-02

2017-08-28

賴培燦(1973-)，男，工程師。