直流燃烧器过热变形的原因及对策

张济显，陈天顺

(大唐淮南洛河发电厂，安徽 淮南 232008)

1 故障现象

某电厂630 MW超临界锅炉采用直流燃烧器，运行过程中曾多次出现燃烧器过热变形，钝体脱落砸伤锅炉冷灰斗上部水冷壁，造成泄漏并嗤伤临近水冷壁管，钝体最后卡弯捞渣机刮板的现象。故障情况如图1所示。

与300 MW等级锅炉不同，600 MW等级锅炉的炉膛容积热负荷大，对金属的耐热性能要求更高。变形燃烧器多出现在低负荷时经常备用的上层，其原因是上层磨煤机停备后，对应层煤粉燃烧器通风量大幅减少，使燃烧器受冷却程度不够。图1中(a)和(b)所示的现象是在停备情况下由于对应层煤粉燃烧器周界风量过小造成的。在电厂增加了停备情况下煤粉燃烧器的周界风量后，仍出现图1(c)所示的现象。虽然燃烧器四壁金属未变形，但中间隔板已严重变形下垂，钝体已脱落进入捞渣机。

2 燃烧器过热原因

在锅炉正常运行时，下部水冷壁出口处壁温在有大流量工质不断流过的情况下仍有300～400 ℃。而处在炉内热量中心位置的燃烧器，又在对应磨煤机停运的情况下，仅靠部分周界风冷却，而且周界风温度也在300 ℃以上，火嘴的金属温度势必很高。如果周界风量不够，极易出现如图1中(a)和(b)的变形现象。

按运行规程要求，磨煤机停运后需对其风路进行隔离，但周界风无法冷却燃烧器中间隔板及钝体。在没有一次风粉混合物冷却的情况下，中间隔板及钝体受到炉内热量中心强大的热辐射，对金属耐高温性能提出了很高的要求。锅炉正常运行时，每一次磨煤机启停，燃烧器中间隔板及钝体都要经历一次快冷快热的过程，长期如此，势必引起金属特性发生变化，耐高温性能减弱。因此，电厂在增加了煤粉燃烧器停备情况下的周界风量后，仍出现图1(c)所示的变形现象。

火嘴的金属材料焊接性能不好时，温度变化率大，极易发生焊口炸裂。中间隔板焊接在燃烧器两侧壁上，而钝体仅靠几个焊接的挡块固定挂在隔板上。若挡块脱落或中间隔板及钝体自身变形使挡块挡不住钝体，在一次风的推动及锅炉自身固有振动的长期作用下，并且火嘴向下摆或火嘴水平角度本身就有向下倾斜的情况下，都可能造成钝体脱落。

3 预防燃烧器变形的对策

(1) 确保备用燃烧器的周界风量能满足燃烧器四壁冷却的最低要求。在正常情况下，二次风挡板的结构能保证当周界风挡板全关时仍留有8 %的通流间隙以冷却燃烧器，但是安装质量、日常运行和维护质量会使此状态发生改变。因此，要经常利用停炉机会实际核对该最低通流间隙是否符合要求。

(2) 备用燃烧器内通冷一次风。理论上其冷却燃烧器的效果要大大优于单纯增加周界风量，一是因为其温度低，二是因为它不仅冷却火嘴四壁，还冷却中间隔板及钝体。但采用这种方式首先要注意控制冷一次风量，不可过大，以防影响到低负荷时锅炉燃烧的稳定性；其次，要防止磨煤机进口热风门关闭不严使磨煤机内温度上升；第三，要防止磨煤机及煤粉输送管道内积煤受空气长期冲刷自燃。

4 改造效果

经过实际试验观察，电厂现采用的备用磨煤机通冷风指标为：一次风速4～5 m/s；磨后温度不超过65 ℃；磨入口冷风量10～20 t/h，最大不超过30 t/h。改造后，电厂再未出现燃烧器过热变形的现象。