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

(福建華電可門發電有限公司，福州 350512)

通過對鍋爐燃燒器燒損原因的分析，發現與燃燒器磨損、運行調整及燃燒煤種均存在相關性，提出了防范措施，避免了燃燒器燒損現象再次發生。

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、Π型露天布置、固態排渣、全鋼架懸吊結構。鍋爐燃燒用神府東勝煤。鍋爐燃燒室蒸發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。制粉系統配置6臺ZGM113G型中速磨煤機，冷一次風、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，主風箱設6層強化著火煤粉噴嘴，在煤粉噴嘴四周布置燃料風。每相鄰2層煤粉噴嘴之間布置1層輔助風噴嘴，包括上、下2只預置水平偏角的輔助風CFS噴嘴，1只直吹風噴嘴。主風箱下部設有1層火下風UFA噴嘴，主風箱上部設有2層緊湊燃盡風CCOFA噴嘴和5層可水平擺動的分離燃盡風SOFA噴嘴。采用輕柴油點火系統。燃燒器擺角±30°，SOFA噴嘴上下擺角±30°，SOFA水平擺角±15°。鍋爐最大連續蒸發量1 913 t/h，一次風速(噴口速度)25 m/s，一次風率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，停磨檢查發現C2燃燒器噴管左側中部偏下有1個孔洞，導致煤粉泄漏燃燒，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，停磨檢查發現F2噴管的右側有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，停磨檢查發現燃燒器噴口有結焦，噴管內部左側無明顯磨損。第四，2014年10月21日 3：55，#2鍋爐F4燃燒器區域護板燒壞，停磨檢查發現燃燒器噴口燒壞，噴管背火側全部燒壞，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燃燒器區域護板燒壞，停磨檢查發現燃燒器噴口燒壞，噴管背火側全部燒壞，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，導致噴管穿孔造成煤粉泄漏引起燃燒，導致護板燒損。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致噴口結焦，燒損的區域離噴口的距離較遠，并有燃燒跡象，有可燃物存在才會導致燃燒，另外噴管內沒有燃燒的痕跡，外護板和噴管內間隙應有15～20 cm，同時該區域還有一定的周界風風量，如需把外護板燒紅，需要較多能量，如果粉管因噴口結焦導致噴管內燃燒，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，沒有發現粉管堵管跡象，分析認為是漏粉導致該區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，由鍋爐結構、切圓和燃燒器噴口鈍體分析，鍋爐向火側存在卷吸效應，應該是向火側先著火，溫度也是該側溫度高，但從燒損的區域分析，燃燒器的燒損為背火側，噴管的燒損是一半而不是整段。分析認為噴管的背火側，因設備設計、安裝等原因，導致該區域磨損，噴管穿孔，使該區域漏粉，由于高溫的周界風和爐膛的溫度，引起煤粉燃燒，產生“蠶食效應”燒損噴管。其一，燃燒器噴管損壞或護板燒損前運行參數，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，其他運行參數均正常。#1、2鍋爐未修改相關接線邏輯或進行與燃燒有關的技改，運行方式已經實行多年，未發現明顯問題，排除運行調整問題。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，均不是高揮發性煤種，應排除煤種原因。

4 數值模擬

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煤比優化的數值試驗，對運行風煤比參數進行尋優分析，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)開展了不同風煤比設定下數值模擬計算，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。分析時以爐膛內溫度場和速度場的靜態與動態特征作為重要判據，為了考慮到經濟性的需要，還重點觀察了 CO濃度、NO濃度、O2濃度的分布狀況。從計算結果的數值圖譜來看，當風煤比取1.8及1.8以下的數值時，在靠近燃燒器的部位火焰燃燒器區域的溫度較高，這樣會形成燃燒器長期工作在高溫環境下，增加燃燒器燒損的風險。當風煤比取值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境的狀況，但火焰強度明顯減弱，影響了燃燒的穩定性，爐膛內部的氧量有所下降，會明顯降低燃燒穩定性。

圖1 三種風煤比工況下，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、運行工況、煤質、設備安裝等方面進行查找和分析，并對運行常見煤種和參數進行模擬，得出燒損原因主要是燃燒器磨損導致漏粉，從運行參數、就地檢查和設備檢修方面提出一些防范措施：第一，為防止粉管回火燃燒，可適當提高一次風量，提高一次風剛性，將磨煤機風煤比由原來的1.8∶1提高到2∶1。第二，提高鍋爐的周界風量，即提高一次風煤粉氣流剛性，加大噴口冷卻風量。要求停磨后F層周界風開度不低于25%，其他層周界風開度不低于20%，磨煤機運行時周界風開度設置正偏置不低于15%。第三，適當提高煤粉的細度R90的數值，推遲燃燒。保證煤粉細度在18%～25%，并改造煤粉取樣裝置，保證數據的準確性。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域進行測溫，有異常及時匯報并聯系檢修。第五，維修部將檢查燃燒器及粉管磨損情況列入定檢內容。建議利用大小修機會，更換噴口、噴管、燃燒器的防磨導流板，保證材質符合要求。

6 結論

從多方面分析燃燒器燒損異常工況，結合燃燒工況進行數值模擬，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會.600 MW火力發電機組培訓教材：鍋爐設備及系統[M].北京：中國電力出版社，2001.

[3] 華電電力科學研究院.基于負荷需求的復雜煤質約束條件下機組安全、經濟運行研究報告[R].杭州：華電電力科學研究院，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。