煤粉鍋爐燃燒器燒損原因及防范對策

侯小平，王凱(.陜西煤化咸陽新型熱能有限公司，陜西 咸陽 7300；.陜西煤業新型能源科技股份有限公司，陜西 西安 7000)

0 引言

某電力企業采用高壓中儲式煤粉鍋爐(其額定蒸發量為700 t/h)，其燃燒器采取的是四角布設、切圓燃燒的方式，該鍋爐設計的煤種特性如表1所示。

表1 鍋爐設計燃料特性

2020年10月5日13:00發現1#鍋爐的3#燃燒器出現焊縫開裂的情況，隨即停止其運行。經過30 min之后5#燃燒器的壁溫有了較大上升(從190 ℃上升到220 ℃)，又經過15 min后該燃燒器退出并且將7#燃燒器投入運行，經過一定時間后噴口壁溫逐漸降低，燃燒器處于正常工作狀態，逐漸降低到38 ℃后處于穩定。在16:52現場檢查時則發現7#燃燒器已經燒損，其壁溫熱電偶發生脫落問題，事故情況如圖1所示。

圖1 燃燒器燒損情況示意圖

1 煤粉鍋爐燃燒器燒損原因分析

(1)直接原因。通過對該燃燒器分析可知，造成其燒損的直接原因在于沒有進行及時清焦，使得燃燒器周邊發生了比較嚴重的結焦，從而造成煤粉氣流無法順利噴出，煤粉在燃燒器根部發生燃燒而損壞。

(2)工況異常。正常情況下燃燒器的耐溫控制在1 000 ℃左右(主要采取的是耐熱鑄鋼材料)，燃燒器的壁溫保持在180～220 ℃范圍。但是，7#燃燒器在實際工作時從高溫降低到38 ℃后沒有變化就是非常明顯的工況異常。相關工作人員并沒有對該種異常的工況給予足夠重視，也可能認為較低溫度并不會對燃燒器造成某些影響，所以并沒有采取針對性措施。此種非正常的低溫情況對后續燃燒器燒損埋下了較大隱患。在燃燒器燒損之后，對實際情況進行檢查發現熱電偶出現脫落，此時的環境溫度就是38 ℃。

(3)偏燒的問題。該鍋爐的3#以及7#燃燒器分別處在同個角的上下不同層，由于早期3#燃燒器出現了焊縫開裂停止運行的情況，所以該角的燃燒強度會大大降低，就會造成此區成為低壓區，這就會引發整個爐膛火焰都會向著此處發生偏燒的問題，從而造成7#燃燒器煤粉氣流發生提前著火的問題。

(4)管理方面的原因。

第一，儀表測溫點沒有按照標準進行安裝。正常情況下燃燒器的壁溫熱電偶都是設置在燃燒器的壁面之上，從而避免出現松脫而無法準確測溫的情況。但是從實際情況來看，熱電偶并沒有牢牢固定而是直接插入保溫層當中。之所以7#燃燒器壁溫下降到38 ℃，最可能的原因就是3#燃燒器保溫位置焊縫漏點而脫落造成的[1]。

第二，煤質發生較大的變化。該公司儲煤量巨大，并且煤炭種類較多(超過10種)，很難按照煤質對其進行準確分類堆放，也很難按照具體需求進行取用。另外，煤質存儲區域有限，所用設備較為老舊，無法進行高質量的配煤，從而造成煤質存在較大波動，該鍋爐2020年入爐煤質的分析數據如表2所示。

表2 2020年鍋爐入爐煤質分析數據

第三，缺少對煤質數據的有效分析。現階段該企業還是采取人工的方式進行煤質分析，但是此種分析方式消耗較大人力，所以只能限定當天取樣第二天出分析報告的模式。此種方式使得司爐不能準確判定入爐煤的質量，對鍋爐燃燒造成較大影響。例如10月6日13:00還沒有受到10月5日的煤質分析數據，14:00受到數據后發現其各方面指標都要超出設計值，這也是造成燃燒器燒損的重要原因。

對于煤粉鍋爐來說，煤的揮發分、熱值、灰分等是影響鍋爐燃燒安全、經濟等指標的關鍵性因素，一旦揮發分過高就非常容易燃燒以及著火。此種情況下就要一定程度控制一次風溫度以及風速，盡量保持煤粉氣流和燃燒器的距離，避免煤粉在燃燒器根部燃燒而造成燃燒器燒損。另外，若是高揮發分時為了有效減小燃燒速度、降低燃燒器根部熱量，也可一定程度提升煤粉粒度，適度提升煤粉的粗度。若是低揮發分情況那么就要一定程度上提升一次風溫度，以此來降低煤粉粒度，從而保證煤粉可以快速燃燒，具有更好的經濟性。所以一定要提升對煤質變化的分析速度，否則在煤質變化快速的情況下，沒有及時對煤質數據進行準確分析，就無法對燃燒進行指導。

2 煤粉鍋爐燃燒器防范措施

(1)嚴格執行清焦管理制度，保證及時清焦。

第一，為了避免鍋爐出現比較嚴重的結焦，每一班在交接班之后要安排專門人員及時進行清焦，一旦發現沒有嚴格按照規定進行清焦，就要遵照相應制度進行考核。要按照具體結焦情況設定清焦的頻率，一般情況下每一班要清焦2～4次左右，一定要保證燃燒器、水冷壁等不存在較為明顯的大焦情況。

第二，若是由于沒有及時進行清焦或者沒有進行完全的清焦而引發燃燒器堵塞，那么要按照具體損壞程度對其實施分級考核。

(2)提升對異常工況的管理力度。一旦發現鍋爐的運行參數和預定值存在相應偏差，那么就要對其進行及時準確的分析，制定出準確的工藝異常報告以便其他班組進行共享。若是發現工藝異常情況沒有進行處理，要按照其對生產的影響情況對其進行必要處罰。同時，要增強熱工儀表的維護管理力度，確保其按照標準規范進行安裝和維護，保證其指示的準確性和調節的靈敏性[2]。

(3)提升混配煤的管理力度，建立起準確的煤質臺賬。為了確保鍋爐燃燒的質量，需要進一步增強煤源的管理力度，要在燃煤的整個流程(包括卸煤、煤場、原煤倉、制粉系統等)加強配煤摻燒工作力度。為了提升燃煤質量，在進行煤源采購時需要確定好具體煤種的灰熔點指標，盡可能減少低熔點易結渣煤質的采購。同時也要控制高硫以及粘結性較強的煤質數量，要從根本上控制住鍋爐燃燒質量。另外，要建立并不斷完善入爐煤跟班化驗制度，要最大程度確保對煤質化驗結果的準確性、實時性。并且要建立起完善的煤質臺賬，確保相關工作人員能夠第一時間了解并掌握煤質變化情況。同時能夠按照化驗結果的情況，進行鍋爐燃燒情況的優化改善，要加強對燃用低熔點易結渣煤種的控制力度。除此之外，要對燃燒情況進行必要調整，保證同一層每一個燃燒器的出力相同，避免產生貼壁燃燒、缺氧燃燒等問題，防止出現鍋爐超負荷運行的情況，從而降低鍋爐結焦的問題。

(4)進一步增強燃燒器的治理力度，實施升級改造。要充分利用停爐檢修的時機對已發生燒損的燃燒器實施相應維護，必要情況下對其進行更換，避免已經燒損的部分從燃燒器發生脫落。另外，為了確保燃燒器更加充分的進行燃燒，需要對燃燒器實施升級改造，可以在擴錐位置設置可以吸收膨脹形變的結構，同時可以在燃燒器三次風噴口外部增設擴錐，以此來轉變三次風的方向和速度，從而最大程度減少三次風氣流貼壁刷墻的情況[3]。

(5)運行人員要增強燃燒調整力度。

第一，對磨煤機進行一次風量的調整，能夠更加有效地完善燃燒器噴口一次風速，可以對著火距離實施調節，可以一定程度上增強一次風速。同時，要加強中上層磨煤機風量的有效控制，確保磨煤機風量偏置控制在-10 m/s之內，最大程度減少燃燒器周邊的熱負荷量，從而降低結渣以及噴口燒損的概率。

第二，若是鍋爐處在較高負荷條件下就會具有較好的燃燒性，此種情況也容易產生結渣問題，所以需要控制好比較低的旋流強度，形成較強的三次風門開度。在較低負荷情況下鍋爐的燃燒不夠穩定，所以需要加強旋流強度的控制，從而確保鍋爐的燃燒性能。要按照鍋爐的具體情況加強燃燒器旋流強度的控制力度，實現較高負荷來降低結渣的情況。對于中上層燃燒器來說，由于其具有較高的熱負荷性，屬于避免結渣以及燒損噴口的關鍵位置，一定要確保比較低的旋流強度，通過增加三次風門來延緩氣流著火，提升燃燒的穩定性[4]；對于下層來說，為了確保燃燒器穩定性需要一定程度提升旋流的強度。

3 結語

煤粉鍋爐燃燒器燒損的原因是多方面的，不但會受到煤質的影響，同時也會受到鍋爐的結構、燃燒器材質等多種因素的影響。所以在鍋爐實際運行過程中，需要對燃燒器燒損原因進行仔細分析，采取針對性措施對其進行防范，從而保障燃燒器的正常運行，保證鍋爐的運行質量。