锅炉燃烧器烧损原因分析与防范措施
发表时间：2019-07-05T14:56:21.370Z 来源：《电力设备》2019年第4期作者：张云蛟[导读] 摘要：通过对锅炉燃烧器烧损原因的分析，发现与燃烧器磨损、运行调整及燃烧煤种均存在相关性，提出了防范措施，避免了燃烧器烧损现象再次发生。
（国华太仓发电有限公司江苏省太仓市 215433）摘要：通过对锅炉燃烧器烧损原因的分析，发现与燃烧器磨损、运行调整及燃烧煤种均存在相关性，提出了防范措施，避免了燃烧器烧损现象再次发生。
关键词：燃烧器；烧损；原因；防范措施
一、锅炉概述
锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉、单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧、平衡通风、Π型露天布置、固态排渣、全钢架悬吊结构。锅炉燃烧用神府东胜煤。锅炉燃烧室蒸发受热面采用膜式水冷壁，有三级过热器，二级再热器。在后屏过热器进、出口分别布置一、二级喷水减温器，在低温再热器入口布置事故喷水减温器。制粉系统配置6台ZGM113G型中速磨煤机，冷一次风、正压直吹，Ｒ
90=18%。5台磨煤机运行，1台备置。采用低NOx同轴燃烧系统，主风箱设6层强化着火煤粉喷嘴，在煤粉喷嘴四周布置燃料风。每相邻2层煤粉喷嘴之间布置1层辅助风喷嘴，包括上、下2只预置水平偏角的辅助风CFS喷嘴，1只直吹风喷嘴。主风箱下部设有1层火下风UFA喷嘴，主风箱上部设有2层紧凑燃尽风CCOFA喷嘴和5层可水平摆动的分离燃尽风SOFA喷嘴。采用轻柴油点火系统。燃烧器摆角±30°，SOFA喷嘴上下摆角±30°，SOFA水平摆角±15°。锅炉最大连续蒸发量1913t/h，一次风速(喷口速度)25m/s，一次风率19.8%。
二、燃烧器喷管烧损异常工况
第一，2014年9月20日9:15，#1锅炉C2燃烧器处护板烧坏，停磨检查发现C2燃烧器喷管左侧中部偏下有1个孔洞，导致煤粉泄漏燃烧，护板过热烧损。第二，2014年9月22日13:00，#1锅炉F2粉管入炉膛处有火星冒出，停磨检查发现F2喷管的右侧有1个孔洞，底部有2个孔洞。第三，2014年10月17日9:23，#2锅炉C4燃烧器喷管外护板烧红，停磨检查发现燃烧器喷口有结焦，喷管内部左侧无明显磨损。第四，2014年10月21日3:55，#2锅炉F4燃烧器区域护板烧坏，停磨检查发现燃烧器喷口烧坏，喷管背火侧全部烧坏，附近燃烧器摆角连杆、电缆烧损。第五，2014年10月21日20:03，在2F磨出口处F4粉管插板门后加装堵板，启动2F磨煤机运行，21:32F2燃烧器区域护板烧坏，停磨检查发现燃烧器喷口烧坏，喷管背火侧全部烧坏，附近电缆烧损。
北疆电厂２台１０００ＭＷ超超临界火电机组，锅炉为超超临界变压运行燃煤粉直流锅炉，型号为ＳＧ－３１０２／２７．５６－Ｍ５４Ｘ，单炉膛双切圆、一次中间再热、固态排渣、П形布置。设计煤种为平朔安太堡烟煤。
锅炉燃烧系统按中速磨煤机冷一次风直吹式制粉系统设计，配６台ＭＰＳ２７５型磨煤机。每台磨煤机的出口由４根煤粉管接至锅炉前、后墙的４个煤粉分配器，再一分为二接至炉膛八角的同一层８个煤粉燃烧器。４８只直流式燃烧器分６层８组布置于炉膛下部，煤粉和空气从布置在锅炉前、后墙的８只燃烧器送入炉膛，在炉膛中呈双切圆方式燃烧。燃烧器平面布置见图１。
燃烧方式采用低ＮＯｘ同轴燃烧系统（ＬＮＣＦＳ）。在煤粉喷嘴四周布置有周界风（燃料风），每相邻２层煤粉喷嘴之间布置有１层辅助风喷嘴，其中包括上下２只偏置的ＣＦＳ喷嘴，１只直吹风喷嘴；主风箱上部设有２层ＣＣＯＦＡ（紧凑燃尽风）喷嘴，主风箱下部设有１层ＵＦＡ（火下风）喷嘴，主风箱上方布置有５层ＳＯＦＡ离散燃尽风喷嘴。燃烧器摆角参与温度调节，８个角同步摆动，一、二次风喷口均可上下摆动，燃烧器一次风最大摆角为±２０°，二次风（含ＳＯＦＡ）最大摆角为±３０°。燃烧器的结构见图２。
三、原因分析
3.1第一，#1锅炉C2和F2燃烧器烧损分析。喷管长时间磨损，导致喷管穿孔造成煤粉泄漏引起燃烧，导致护板烧损。第二，#2锅炉C4燃烧器喷管外护板烧损分析。可能是一次粉刚性不足导致喷口结焦，烧损的区域离喷口的距离较远，并有燃烧迹象，有可燃物存在才会导致燃烧，另外喷管内没有燃烧的痕迹，外护板和喷管内间隙应有15～20cm，同时该区域还有一定的周界风风量，如需把外护板烧红，需要较多能量，如果粉管因喷口结焦导致喷管内燃烧，喷管会烧红、损坏，给粉管道会有烧红的迹象。流速的降低会造成粉管的堵塞，但C磨运行正常，没有发现粉管堵管迹象，分析认为是漏粉导致该区域烧损的可能性较大。第三，#2锅炉F4和F2燃烧器烧损面为锅炉的背火侧，由锅炉结构、切圆和燃烧器喷口钝体分析，锅炉向火侧存在卷吸效应，应该是向火侧先着火，温度也是该侧温度高，但从烧损的区域分析，燃烧器的烧损为背火侧，喷管的烧损是一半而不是整段。
分析认为喷管的背火侧，因设备设计、安装等原因，导致该区域磨损，喷管穿孔，使该区域漏粉，由于高温的周界风和炉膛的温度，引起煤粉燃烧，产生“蚕食效应”烧损喷管。其一，燃烧器喷管损坏或护板烧损前运行参数，除2C2燃烧器处护板烧红前，2C磨出口压力从1.6kPa逐渐升到3.5kPa外，其他运行参数均正常。#1、2锅炉未修改相关接线逻辑或进行与燃烧有关的技改，运行方式已经实行多年，未发现明显问题，排除运行调整问题。其二，2F2和2F4燃烧器烧损前燃烧的是不连混煤，1C2和1C4燃烧器烧损前燃烧的是澳煤，2C4燃烧器烧损前燃烧的是不连混煤，均不是高挥发性煤种，应排除煤种原因。
3.2燃烧器烧损原因
２台机组投产后不久，时常发生燃烧器钝体板脱落进入排渣系统，随着锅炉运行时间的增加，锅炉燃烧火焰中心发生偏斜，锅炉左右侧主、再蒸汽温度出现偏差，２台空气预热器进口烟气温度也偏差２～７Ｋ，不同制粉系统运行组合偏差程度不同，这与燃烧器的烧损、钝体板的脱落有直接关系。
3.3燃烧器区域温度偏高
机组负荷１０００ＭＷ时，用远红外辐射高温仪进行测量炉膛温度，各层燃烧器区域的温度分布见图５，Ａ～Ｆ燃烧器区域炉膛温度越来越高，这与燃烧器的烧损情况分布相符合。炉膛火焰中心温度偏高，高温烟气对燃烧器的辐射换热增强，而燃烧器周界冷却风量不足，导致燃烧器喷口温度过高，造成燃烧器烧损。
3.4运行调整方面
煤粉着火距离太近煤粉着火距离太近有两方面原因：（１）磨煤机高负荷运行时，由于通风阻力大，进口一次风量低于设计值，可能造成着火距离太近，引起燃烧器喷口的过热变形直至损坏。（２）为降低机组厂用电率，锅炉氧量控制偏低，二次风风速低，煤粉着火距离太近，造成燃烧器喷口烧损。
