〔摘要〕針對(duì)某發(fā)電廠400t/h鍋爐存在的鍋爐燃燒器嚴(yán)重?zé)龘p問題，進(jìn)行了燃燒器熱態(tài)試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)情況，詳細(xì)分析了燃燒器燒損的原因，提出解決燃燒器燒損問題的方案。
〔關(guān)鍵詞〕鍋爐燃燒器燒損防治
近幾年，江蘇先后進(jìn)行了20多臺(tái)大型國產(chǎn)鍋爐的低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù)改造，總體上取得了良好的效果和經(jīng)濟(jì)效益。但是，在改造過的燃燒器中，有相當(dāng)一部分存在著燒損、變形的問題。鍋爐燃燒器的損壞，不僅會(huì)增加檢修費(fèi)用和檢修工作量，而且對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅，破壞了爐內(nèi)燃燒工況，也易帶來水冷壁結(jié)焦和高溫腐蝕等問題，使鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性受到影響。為此需采取必要的措施，以保證燃燒器的安全運(yùn)行。
下面以某發(fā)電廠2號(hào)爐為例分析燃燒器燒損原因，并提出解決對(duì)策。
12號(hào)爐設(shè)備概況及燃燒器燒損情況
2號(hào)爐系上海鍋爐廠70年代設(shè)計(jì)制造的SG50410-M型單汽包、超高壓、中間再熱、自然循環(huán)、固態(tài)排渣煤粉鍋爐。呈π型無中間走廊全露天布置。燃燒方式為中間儲(chǔ)倉式、乏氣送粉。在爐膛四角布置直流式煤粉燃燒器，每角布置四層二次風(fēng)、一層三次風(fēng)、三層一次風(fēng)，其布置順序?yàn)椋◤南轮辽希┒⒁弧⒁弧⒍⒁弧⒍⒍⑷ㄗ鞫物L(fēng)使用）。燃燒器出口氣流在爐膛中心形成600mm的假想反轉(zhuǎn)切圓。爐膛近似正方形，深8357mm、寬9600mm、高31951mm、容積1871m3，四周采用膜式水冷壁。爐內(nèi)上部沿?zé)煔饬飨虿贾们捌吝^熱器、后屏過熱器、對(duì)流過熱器。爐頂及豎井轉(zhuǎn)彎煙道三面包覆管為低溫過熱器。豎井從上至下布置有高溫再熱器、低溫再熱器、省煤器及回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1。
燃燒器設(shè)計(jì)參數(shù)如表2。
該廠在1998年大修中對(duì)2號(hào)鍋爐燃燒器進(jìn)行了改造，將中層一次風(fēng)噴嘴改為濃稀相直流燃燒器。 1999年小修檢查發(fā)現(xiàn)：2號(hào)角濃稀相燃燒器燒損嚴(yán)重，中間及上部變形、開裂，上二次風(fēng)噴嘴燒掉；3號(hào)角上層一次風(fēng)噴嘴燒掉。
2燃燒器熱態(tài)試驗(yàn)
2．1試驗(yàn)煤種工業(yè)分析
Mt=6．20，Mad=1．31，Vr=18．55，St=0．84，Qnet，ar=25366J/kg。
2．2爐膛溫度測(cè)試
在125MW負(fù)荷工況下，利用爐膛四周及燃燒器的看火孔和打焦孔，用遠(yuǎn)紅外輻射高溫儀進(jìn)行測(cè)量。測(cè)得的2號(hào)爐爐膛溫度為880~1430℃，平均溫度在1220℃，其中1、2、3號(hào)角爐膛溫度在同一水平，4號(hào)角明顯偏低其它角近200℃。
2．3熱態(tài)一次風(fēng)管風(fēng)速測(cè)試
在110MW負(fù)荷工況下，利用防塵畢托管進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果如表3。
2．4燃燒器出口溫度測(cè)試
在125MW負(fù)荷工況下，利用K型熱電偶在燃燒器出口測(cè)得溫度如表4。
32號(hào)爐燃燒器燒損原因分析
3．1爐膛溫度偏高
爐膛火焰中心溫度偏高，爐膛高溫?zé)煔鈱?duì)燃燒器的輻射換熱增強(qiáng)，導(dǎo)致燃燒器噴口壁面溫度增高。這是導(dǎo)致燃燒器燒損的一個(gè)原因。
3．2爐膛火焰中心偏斜
燃燒器熱態(tài)試驗(yàn)結(jié)果表明：從四角測(cè)得的爐膛溫度和燃燒器噴口的溫度分布明顯不均。爐膛火焰中心偏斜，也會(huì)導(dǎo)致燃燒器燒損。從一次風(fēng)管風(fēng)速測(cè)量結(jié)果看，同層四角燃燒器的一次風(fēng)噴口風(fēng)速明顯不均，各層噴口一次風(fēng)速均低于設(shè)計(jì)值。同層一次風(fēng)噴口風(fēng)速偏差大，是造成爐膛火焰中心偏斜的一個(gè)原因。一次風(fēng)速偏差大及一次風(fēng)速偏低都會(huì)導(dǎo)致燃燒器噴口的損壞。
3．3運(yùn)行控制方面的原因
3．3．1煤粉著火距離太近
3．3．1．1一次風(fēng)速太小會(huì)造成煤粉著火距離太近。在運(yùn)行中，控制的一次風(fēng)總風(fēng)壓太低，就可能造成著火距離太近，從而引起燃燒器噴口的過熱變形直至損壞。
3．3．1．2二次風(fēng)風(fēng)速太低也會(huì)造成著火距離太近，造成燃燒器噴口的損壞。
3．3．2煤種變化的影響
煤質(zhì)變好，揮發(fā)份提高后，一次風(fēng)噴口的煤粉著火距離變近，運(yùn)行人員未能及時(shí)調(diào)整好一次風(fēng)和二次風(fēng)，以適應(yīng)煤種的變化。
3．3．3煤粉細(xì)度太細(xì)
從兩個(gè)月的煤質(zhì)分析報(bào)告看，電廠運(yùn)行煤種的可燃基揮發(fā)份在15~23，灰份在25左右，對(duì)應(yīng)控制煤粉細(xì)度R90zj應(yīng)為14．5~21，而運(yùn)行控制的煤粉細(xì)度R90為12左右，造成一次風(fēng)噴口的煤粉著火距離太近，從而引起燃燒器噴口的過熱變形直至損壞。
3．4低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)上層一次風(fēng)噴口冷卻不夠
在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，未投用的一次風(fēng)噴嘴，幾乎處于干燒狀態(tài)，得不到足夠冷卻，從而造成燃燒器的過熱、變形直至損壞。
3．5燃燒器設(shè)計(jì)方面的原因
3．5．1材質(zhì)方面
燃燒器選用的合金鋼材料，不能滿足鍋爐正常運(yùn)行時(shí)燃燒器耐磨損、耐高溫的要求。
3．5．2結(jié)構(gòu)方面
煤粉濃縮、預(yù)熱燃燒器的噴口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠完善，在噴口處產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱回流造成噴口溫度過高，使噴口過熱變形、損壞。
4燃燒器燒損的防治對(duì)策
4．1改進(jìn)燃燒器設(shè)計(jì)
4．1．1改善燃燒器結(jié)構(gòu)和防磨性能
對(duì)煤粉直接點(diǎn)火燃燒器的預(yù)熱筒，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)筒壁厚度及內(nèi)筒長度進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，選擇優(yōu)質(zhì)合金鋼材料，增加防磨耐熱性能。對(duì)于煤粉濃縮、預(yù)熱燃燒器，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮燃燒器的耐磨損、預(yù)熱室的耐高溫性能。
4．1．2上層一次風(fēng)噴口增加周界風(fēng)設(shè)計(jì)
周界風(fēng)可以起到這樣的作用：高負(fù)荷時(shí)，周界風(fēng)是開的，此時(shí)周界風(fēng)的作用是加強(qiáng)一次風(fēng)強(qiáng)度，防止煤粉擴(kuò)展而沖刷周圍水冷壁，并及時(shí)補(bǔ)充燃燒所需氧量；周界風(fēng)的存在也削弱了水冷壁附近的還原性氣氛，避免水冷壁發(fā)生高溫腐蝕；在低負(fù)荷時(shí)，可以滿足在停用1臺(tái)排粉機(jī)時(shí)，上層一次風(fēng)噴口的冷卻要求，防止燃燒器的燒壞。根據(jù)江蘇省電廠鍋爐燃燒器調(diào)研情況看，在高負(fù)荷時(shí)，投運(yùn)周界風(fēng)還可有效地控制燃燒器的煤粉著火距離。
4．2確保爐膛設(shè)計(jì)切園正確
利用停爐機(jī)會(huì)，檢查燃燒器的安裝角度，確保爐膛設(shè)計(jì)切圓的正確。做好2號(hào)爐一次風(fēng)速的冷、熱態(tài)的調(diào)勻試驗(yàn)及二次風(fēng)的冷態(tài)擋板特性試驗(yàn)，保證爐膛火焰的中心不偏斜。
4．3加強(qiáng)運(yùn)行控制調(diào)整
4．3．1運(yùn)行人員應(yīng)及時(shí)掌握入爐煤種的變化，根據(jù)煤質(zhì)分析報(bào)告，相應(yīng)調(diào)整好制粉系統(tǒng)的運(yùn)行，保證煤粉細(xì)度在最佳范圍。
4．3．2鍋爐運(yùn)行人員應(yīng)經(jīng)常觀察煤粉的著火情況，控制煤粉的著火距離離一次風(fēng)噴口出口約500~800mm。根據(jù)煤粉濃縮、預(yù)熱燃燒器的壁溫情況及時(shí)調(diào)整補(bǔ)氣門的開度。
4．3．3運(yùn)行人員在高低負(fù)荷工況時(shí)，都應(yīng)調(diào)整好爐內(nèi)燃燒，調(diào)整好一次風(fēng)、二次風(fēng)的配比，保證爐膛火焰不偏斜。
4．4重新進(jìn)行燃燒器設(shè)計(jì)計(jì)算
針對(duì)目前煤種比原設(shè)計(jì)煤種要好的情況。重新進(jìn)行燃燒器設(shè)計(jì)計(jì)算。新設(shè)計(jì)燃燒器時(shí)，應(yīng)考慮適當(dāng)減少一次風(fēng)噴口面積，提高一次風(fēng)噴口風(fēng)速至25~28m/s。燃燒器改造后，要確定合理的燃燒器壁溫?zé)犭娕及惭b位置，以便運(yùn)行中能真正起到監(jiān)測(cè)作用。
