煤粉鍋爐燃燒器燒損原因及防范對策

陳超

（國家電投集團(tuán)東北電力有限公司本溪熱電分公司，遼寧 本溪 117008）

當(dāng)前，我國電力生產(chǎn)發(fā)電依然以火力發(fā)電為主，提升火力發(fā)電經(jīng)濟(jì)性，降低環(huán)境污染，保障發(fā)電品質(zhì)，已經(jīng)是當(dāng)前電力企業(yè)要完成的一項目標(biāo)。煤粉鍋爐是火力發(fā)電的重要生產(chǎn)設(shè)備，一旦鍋爐燃燒器出現(xiàn)燒損問題，很容易影響火力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性，增加火力發(fā)電污染，不利于發(fā)電品質(zhì)提升。因此，要深入分析煤粉鍋爐燃燒器燒損的原因，然后提出一些針對性防范對策，才能推動我國火力發(fā)電生產(chǎn)實現(xiàn)更好的發(fā)展。

1 煤粉鍋爐運(yùn)行工況

現(xiàn)有某電力企業(yè)，主要依賴煤粉鍋爐進(jìn)行發(fā)電。該煤粉鍋爐為高壓中儲類型，額定蒸發(fā)量為每小時700t。鍋爐采用的燃燒器燃燒方式為切圓燃燒方式，布置方式為四角布設(shè)方式。鍋爐的燃料為煤粉，具體特性如下：（1）燃料收到基水分為7.8%；（2）燃料的收到基地位發(fā)熱量為22.5MJ/kg；（3）燃料的分析基灰分為28.9%；（4）燃料的分析基揮發(fā)分為22.58%。

2021年1月18日下午2點10分，發(fā)現(xiàn)2#鍋爐2#燃燒器出現(xiàn)了運(yùn)行故障問題。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，燃燒器焊縫出現(xiàn)了裂紋，為避免發(fā)生更嚴(yán)重的事故，隨即停止該燃燒器運(yùn)行。在35min過后，發(fā)現(xiàn)4#燃燒器的從最初的185℃，陡然上升至220℃，且溫度沒有下降的趨勢。在20min過后，4#燃燒器也停止運(yùn)行。為保證正常發(fā)電生產(chǎn)，工作人員將6#燃燒器投入運(yùn)行。在10min后，噴口壁溫度逐漸下降，燃燒器運(yùn)行逐漸趨于正常。在下午5點30分，經(jīng)過對6#燃燒器檢查，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)處于損毀狀態(tài)，且壁溫?zé)崤计饕呀?jīng)脫落。以下是對該燃燒器燒毀損原因的具體分析。

2 煤粉鍋爐燃燒器燒損原因

基于對上述煤粉鍋爐運(yùn)行工況分析，圍繞燃燒器燒損問題，主要受以下幾點原因所致。

2.1 沒有及時清焦

從該燃燒器運(yùn)行工況中可以發(fā)現(xiàn)，之所以造成燒損問題，最直接的原因是沒有及時進(jìn)行鍋爐清焦、清灰，導(dǎo)致大量受高溫融化后的灰渣黏結(jié)在燃燒器的四周，影響了燃燒器正常運(yùn)行。比如，黏結(jié)的灰渣將噴口堵住，導(dǎo)致煤粉氣流噴出不暢，大量煤粉積聚在燃燒器的根部，然后集中進(jìn)行燃燒，最終高溫導(dǎo)致燃燒器發(fā)生損毀。

2.2 煤粉鍋爐運(yùn)行工況異常

煤粉鍋爐在正常運(yùn)行時，燃燒器本身由于采用了一些比較耐熱的鑄鋼材料，因此，自身的耐溫溫度一般在1000℃左右，此時燃燒器的壁溫溫度會處于正常范圍內(nèi)，即在185～220℃。但從6#燃燒器運(yùn)行工況來看，從最初的高溫降至低溫后，壁溫再也沒有發(fā)生變化。由此可知，此時煤粉鍋爐運(yùn)行工況已經(jīng)出現(xiàn)了異常。相關(guān)工作人員在生產(chǎn)過程中，并沒有敏銳察覺到這一異常情況，同時，也忽略了較低的溫度可能會對燃燒器帶來的種種負(fù)面影響，一言以蔽之，對上述異常缺乏重視，因此沒有及時采取應(yīng)對措施，最終導(dǎo)致6#燃燒器發(fā)生了燒損問題。

2.3 爐膛火焰偏燒

在該煤粉鍋爐中，布置了多個燃燒器。其中2#燃燒器與6#燃燒器雖然處于同一個角，但處于不同層。在早期，2#燃燒器運(yùn)行先出現(xiàn)了故障，即焊縫發(fā)生開裂停止了運(yùn)行。從而導(dǎo)致這一位置的燃燒強(qiáng)度被嚴(yán)重削弱，該區(qū)域?qū)脑镜母邏簹廪D(zhuǎn)為低壓區(qū)，最終引起爐膛內(nèi)壓力不均衡，高壓區(qū)的氣流自然會向低壓區(qū)涌入，導(dǎo)致爐膛火焰發(fā)生偏離，此時，6#燃燒器的煤粉氣流會被偏離的火焰提前點燃，最終導(dǎo)致6#燃燒器發(fā)生燒損問題。

2.4 生產(chǎn)管理不當(dāng)

煤粉鍋爐在實際運(yùn)行時，需要結(jié)合實際工況變化，采取一些針對性管理措施。一旦生產(chǎn)管理方式不當(dāng)，同樣會導(dǎo)致燃燒器發(fā)生損毀問題。比如，在本次燃燒器損毀問題，便包括管理不當(dāng)原因，從后續(xù)檢查情況來看，具體包括以下幾點原因：一是儀表測溫點安裝不夠標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，影響了最終的測溫結(jié)果。在正常情況下，通常都是選擇在燃燒器的壁面位置處，設(shè)置壁溫?zé)犭娕?，從而防止該檢測儀器設(shè)備出現(xiàn)脫落，影響準(zhǔn)確測溫。但從實際安裝情況來看，熱電偶安裝位置并不準(zhǔn)確，沒有固定在燃燒器的壁面上，而是僅僅插入保溫層中。因此，6#燃燒器壁溫之所以出現(xiàn)異常下降情況，是因為受2#燃燒器焊縫開裂影響，使得熱電偶發(fā)生脫落，最終引起壁溫檢測錯誤問題。

2.5 煤粉品質(zhì)問題

煤粉鍋爐在實際生產(chǎn)運(yùn)行時，對煤粉的品質(zhì)有著較高的要求。而煤粉的品質(zhì)主要由上述提到的“揮發(fā)分”“灰分”“熱值”等參數(shù)決定。如果上述參數(shù)超出鍋爐設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)范圍，將會增大鍋爐的運(yùn)行負(fù)擔(dān)，降低燃燒品質(zhì)，導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行故障發(fā)生概率增加。比如，煤粉的揮發(fā)分過高，將會很容易燃燒，引起溫度異常。此時，需要注重加強(qiáng)一次風(fēng)溫度以及風(fēng)速的控制，避免煤粉氣流提前與燃燒器接觸。否則，在燃燒器的根部，煤粉氣流就會提前燃燒，導(dǎo)致燃燒器發(fā)生燒損問題。面對高揮發(fā)分問題時，還可以增加煤粉的粒度，讓煤粉粗度有所提升，可以降低燃燒速度，避免在燃燒器根部產(chǎn)生較大熱量。如果面對低揮發(fā)分煤粉品質(zhì)問題，則需要提高一次風(fēng)溫度與風(fēng)速，從而加快煤粉的燃燒速度，促使煤粉充分燃燒，提升整體煤粉鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，降低故障發(fā)生概率?？偠灾?，煤粉品質(zhì)問題同樣是導(dǎo)致燃燒器燒損的一大原因，因此，在實際生產(chǎn)過程中，加強(qiáng)煤粉品質(zhì)控制也非常重要。

從生產(chǎn)實際來看，在該電力企業(yè)中，存儲了大量的煤炭資源，同時實際的煤炭種類也比較多。因此，在后續(xù)進(jìn)行煤炭堆放時，很難根據(jù)不同種類煤炭以及煤炭的品質(zhì)，實施針對性的堆放。在電力生產(chǎn)中，一方面，也很難根據(jù)實際生產(chǎn)需求，合理采用不同品質(zhì)的煤炭。與此同時，在生產(chǎn)中還受到煤質(zhì)存儲區(qū)域的影響，再加上相關(guān)設(shè)備沒有得到及時的更新，從而導(dǎo)致配煤品質(zhì)良莠不齊，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，煤粉品質(zhì)時好時壞。另一方面，該電力企業(yè)在實際進(jìn)行生產(chǎn)時，針對煤粉品質(zhì)變化，缺乏有效的數(shù)據(jù)分析。在實際分析過程中，依然采用傳統(tǒng)以人力為主的分析方式，不僅耗費(fèi)了大量的人力物力，而且分析效率低下，在短時間內(nèi)難以獲得煤粉品質(zhì)分析結(jié)果，一般在當(dāng)天取樣分析后，第二天才能獲得分析結(jié)果。從而導(dǎo)致難以及時判斷出進(jìn)入煤爐煤粉品質(zhì)的好壞，影響了鍋爐燃燒效率，增大了鍋爐燃燒負(fù)擔(dān)，且很容易產(chǎn)生大量雜質(zhì)，無法充分燃燒，最終增大了燃燒器的燒損概率。

3 煤粉鍋爐燃燒器燒損防范策略

3.1 及時進(jìn)行清焦

通過上文敘述可知，大量的焦結(jié)煤渣是導(dǎo)致燃燒器發(fā)生燒損的直接原因，因此，為有效防范燃燒器燒損，要及時進(jìn)行清焦。比如，可以從根源出發(fā)，減少鍋爐的結(jié)焦嚴(yán)重程度。比如，在進(jìn)行鍋爐生產(chǎn)交接班時，可以派遣專人，負(fù)責(zé)落實鍋爐清焦工作。一旦發(fā)生沒有及時進(jìn)行清焦，需要按照規(guī)定的管理制度，落實一定的懲罰措施。如有必要，還就可以將其納入績效考核中，將該項工作開展質(zhì)量與工作人員切身利益掛鉤，從而提升工作人員清焦的積極性。與此同時，在執(zhí)行清焦工作時，還應(yīng)考慮實際結(jié)焦情況，控制好清焦頻率。通常情況下，每次交接班，需要進(jìn)行2～4次清焦，從而確保燃燒器不會受大焦問題影響。

3.2 提高對煤粉鍋爐運(yùn)行異常工況的重視程度

在實際生產(chǎn)過程中，要實時觀察鍋爐運(yùn)行情況，一旦發(fā)現(xiàn)工況運(yùn)行異常，需要及時進(jìn)行深入分析，找出鍋爐實際運(yùn)行參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行參數(shù)存在偏差的原因，還應(yīng)制定專門的異常情況分析報告，及時與其他班組進(jìn)行信息共享。同樣，需要設(shè)置專門的管理制度，一旦沒有落實上述措施，要根據(jù)制度進(jìn)行嚴(yán)格處罰。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)明確管理重點，比如，應(yīng)注重加強(qiáng)對熱工儀表的檢查維護(hù)力度，確保其始終處于正常運(yùn)行狀態(tài)。

3.3 進(jìn)一步加強(qiáng)對煤炭配置管理工作

在實際生產(chǎn)過程中，可以加強(qiáng)對煤炭配置管理，合理控制煤炭品質(zhì)的變化，并為此專門制定臺賬，統(tǒng)一進(jìn)行管理，防止煤炭品質(zhì)在生產(chǎn)期間出現(xiàn)較大的波動。具體而言，可以立足燃煤使用的整個流程，比如，煤炭的運(yùn)輸、堆放等，注重加強(qiáng)管理，并做好配煤摻燒工作的開展，保證煤粉品質(zhì)不會出現(xiàn)較大的變化。同時，還應(yīng)從源頭出發(fā)，加強(qiáng)對煤炭采購管理工作。比如，可以針對不同的煤炭種類，設(shè)置不同的采購標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，如加強(qiáng)煤炭灰熔點指標(biāo)的控制，可以減少煤炭燃燒時結(jié)渣量，同時還應(yīng)減少含硫量高、黏結(jié)性強(qiáng)的煤炭采購量，從而可以提升煤炭燃燒的經(jīng)濟(jì)性，減少鍋爐運(yùn)行負(fù)擔(dān)，防止其大量結(jié)焦，強(qiáng)化鍋爐燃燒質(zhì)量。

除此之外，還應(yīng)從管理制度方面出發(fā)，圍繞入煤管理，建立專門的入爐煤跟蹤化驗制度，并在這一過程中，引入先進(jìn)的化驗方法，確?；灲Y(jié)果及時給出，從而實時把握入爐煤的品質(zhì)質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，還可以建立專門的臺賬機(jī)械能記錄，從而結(jié)合實際入煤爐的品質(zhì)情況，做好鍋爐燃燒過程的針對性優(yōu)化與改善，并在這一過程中，有效減少高硫煤、低熔點煤、易結(jié)渣煤等劣質(zhì)煤的使用，降低燃燒器燒損問題的發(fā)生概率。還應(yīng)圍繞鍋爐燃燒運(yùn)行情況，認(rèn)真進(jìn)行檢查分析，結(jié)合實際生產(chǎn)，合理調(diào)整鍋爐運(yùn)行燃燒情況，從而確保同一層每個燃燒器都能夠正常運(yùn)行，且燃燒出力情況相同，不會在內(nèi)部造成壓力失衡，導(dǎo)致鍋爐火焰發(fā)生偏離，增大結(jié)焦率，引發(fā)燃燒器燒損問題。

3.4 強(qiáng)化燃燒器維修力度

在鍋爐實際運(yùn)行生產(chǎn)過程中，可以充分利用停機(jī)檢修的機(jī)會，針對已經(jīng)存在燒損問題的燃燒器，加強(qiáng)治理與維修工作。如有必要，還可以更換新的燃燒器，注意更換的燃燒器與原本的燃燒器規(guī)格型號相同。與此同時，為進(jìn)一步提升燃燒器的燃燒效率，還可以對現(xiàn)有的燃燒器進(jìn)行優(yōu)化升級改造，從而提升其對各種燒損原因的抵御能力。比如，可以在燃燒器的擴(kuò)錐位置處，設(shè)置一個能夠吸收膨脹變形的裝置，提高燃燒器運(yùn)行的穩(wěn)定性，防止其發(fā)生脫落。同時，還可以在燃燒器的三次風(fēng)噴口位置處，設(shè)置擴(kuò)錐，從而實現(xiàn)三次風(fēng)風(fēng)向與風(fēng)速的合理調(diào)整，防止出現(xiàn)三次風(fēng)氣流貼壁引起的燃燒偏離問題，進(jìn)一步降低燃燒器燒損問題發(fā)生的概率。

3.5 加強(qiáng)燃燒過程的調(diào)整控制

加強(qiáng)煤粉鍋爐燃燒過程的調(diào)整控制，可以減少燃燒器燒損因素出現(xiàn)，從而實現(xiàn)燒損問題的有效防范。首先，可以結(jié)合實際生產(chǎn)，合理調(diào)整磨煤機(jī)一次風(fēng)量，促使燃燒器噴口一次風(fēng)速變得更加合理，從而便于工作人員更好地調(diào)節(jié)控制火距離。不僅如此，還能有效增強(qiáng)一次風(fēng)速，使其充分燃燒。在此基礎(chǔ)上，針對中上層磨煤機(jī)風(fēng)量，同樣需要加強(qiáng)控制力度。通常情況下，針對磨煤機(jī)風(fēng)量控制，要求小于-10m/s。如此一來，可以有效降低燃燒器周圍的熱負(fù)荷量，避免大量煤渣在燃燒器的表面結(jié)渣，降低對噴口的燒損。其次，煤粉鍋爐在實際運(yùn)行時，如果處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，一般煤粉的燃燒性也非常高，但很容易出現(xiàn)結(jié)焦問題。為解決這一問題，應(yīng)將鍋爐旋流強(qiáng)度控制在較低范圍內(nèi)，由此形成較強(qiáng)的三次風(fēng)門開度。當(dāng)鍋爐運(yùn)行負(fù)荷比較低時，將會影響鍋爐燃燒的穩(wěn)定性，因此，在調(diào)整控制時，需要加強(qiáng)鍋爐旋流強(qiáng)度，提升鍋爐燃燒性能。在上述過程中，需要結(jié)合實際鍋爐運(yùn)行工況，合理調(diào)整燃燒器旋流強(qiáng)度控制力度，從而有效降低結(jié)渣，避免對燃燒器帶來燒損威脅。最后，針對中上層燃燒器，本身的熱負(fù)荷性通常比較高，因此必須要加強(qiáng)結(jié)渣控制。在這一過程中，需要將旋流強(qiáng)度控制在較低范圍內(nèi)，并增加三次風(fēng)門，從而避免煤粉氣流提前著火，有效防范燃燒器燒損問題。針對下層的燃燒器，則反其道而行之，通過提升旋流強(qiáng)度，有效降低結(jié)焦概率，進(jìn)一步增強(qiáng)燃燒器燒損防范的效果。

4 結(jié)語

總而言之，燃燒器是煤粉鍋爐的重要組件，在實際生產(chǎn)過程中，煤粉鍋爐很容易受到種種原因的影響，如結(jié)焦、生產(chǎn)管理不當(dāng)、煤炭品質(zhì)等，從而導(dǎo)致燃燒器出現(xiàn)燒損問題，擾亂煤炭正常生產(chǎn)秩序，甚至?xí)虼嗽斐芍卮蟮慕?jīng)濟(jì)損失。為有效解決這一問題，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實際，加強(qiáng)對粉煤鍋爐燃燒器燒損問題原因的深入分析，并結(jié)合相關(guān)的問題原因，提出一些針對性防范策略，促進(jìn)問題得到妥善解決，推動煤粉鍋爐生產(chǎn)實現(xiàn)更好的發(fā)展。