锅炉燃烧器烧损的原因分析及预防

2014-12-08印胜伟

中国设备工程 2014年4期

孙勇，印胜伟

（仪征化纤股份有限公司热电生产中心，江苏仪征 211900）

一、概述

中国石化某自备电厂有6台自然循环、四角切圆燃烧、∏型露天布置的固态排渣的高温高压煤粉炉，其中1#～5#炉为HG220/100-10型，6#炉为HG220/100-YM型。锅炉前部为炉膛，四周布满模式水冷壁，炉膛出口处布置屏式过热器，水平烟道装设了两级对流过热器，炉顶、水平烟道两侧及转向室设置顶棚管和包墙管，尾部竖井烟道中交错布置两级省煤器和两级空气预热器。

二、故障经过和调查

1.故障经过

2014年1月11日10点43分，1#锅炉7#给粉机突然自动程控报警显示自动切手动，当班司炉立即检查7#给粉机无异常，各风粉温度无变化，二次风压无变化，3#角一次风速18～20m/s左右变化，此时将7#给粉机转速由原来633r/min减至490r/min，11点03分当班司炉发现火嘴温度1 000℃报警，同时通过观察镜发现7#燃烧器处着火，于是立即停止7#给粉机运行并关闭一次风门，同时全开3#角中心风和周界风，立即采取措施对7#燃烧器进行水冷却。11点10分左右7#燃烧器明火被扑灭，燃烧器烧损严重。

2.情况调查

(1)锅炉概况。

1#炉是国产1982年制造、1984年4月投产的，主要设计参数见表1。该炉于2012年3月进行了低氮燃烧改造，燃烧器布置方式从下至上为：下层二次风燃烧器、下层外燃式微油点火燃烧器、上层浓稀相低NOx燃烧器、中层可调试二次风燃烧器、三次风燃烧器、下层可调试燃尽风装置、上层可调试燃尽风装置，两层一次风燃烧器切圆直径为400mm。中层二次风燃烧器切圆可调，可左右摆动，下层二次风燃烧器切圆为800mm。

表1 1#炉主要设计参数

(2)运行工况。

1#炉当时主汽流量200t/h，主汽压力9.35MPa，8只燃烧器，给粉组合开关转速上排460r/min，下排580r/min，氧量3.5%，炉膛负压-15Pa，二次风门四角开度均为50%，周界风25%，燃尽风下层80%，上层50%负荷协调方式。1#炉燃烧器烧坏前工艺参数如表2所示。

表2 燃烧器烧坏前工艺参数

(3)燃烧器材质。

1#炉低氮燃烧改造后燃烧器喷嘴采用耐热钢16Cr25Ni14Si2材料，该耐热钢材质的化学成分如表3所示。该材料具有较高的高温强度及抗氧化性，对含硫气氛较敏感，在600～800℃有析出相的脆化倾向。

三、原因分析

1.煤粉着火点距离太近

从运行工况可以看出一次风速19m/s和二次风压2 000Pa，这与低氮燃烧改造后一次风速≥20m/s、二次风压≥2 200Pa的要求有偏差，一次风速、二次风压偏低，这样就造成了煤粉着火点距离太近，从而引起燃烧器喷口的过热变形，直至最终烧损，这是主因。

2.7 #燃烧器喷口处有结焦

停运后检查发现燃烧器喷口处有结焦，未及时清除，使其阻力增大，燃烧器风箱有煤粉沉积，这就造成了燃烧器喷口钢材温度达到熔点燃烧，这是事故根本原因。

3.报警设置错误

热工人员将燃烧器的喷口报警温度上限设置在1 000℃，高于《锅炉运行规程》中≤600℃时报警的要求。

4.司炉失职

7#燃烧器喷口壁温上升过程中的异常现象，司炉未能发现，这也是一个次因。具体温度变化如图1所示。

四、预防措施

1.加强监盘和巡检

运行司炉值班人员应根据盘面分析和巡检情况，判断是否有结焦现象。孔进如有结焦应及时打掉，并及时调整一次风速，保证火嘴着火距离在200～300mm左右。对火嘴结焦的情况需要用打焦钩钩一下火嘴内部的结焦，并相应调整好引送风机挡板的开度，维持炉膛负压20～40Pa范围内，选择合适的煤粉细度，调整一次风速，防止燃烧器和一次风箱内部积粉，根据火嘴温度变化及时调整周界风压力、冷风门和中心风的开度，防止燃烧器烧坏。

2.核对并修改报警值符合《锅炉运行规程》的规定

3.进行动力场试验，合理调整燃烧工况

通过试验找出合理的配风方式和最佳的风门挡板位置，一次风速、二次风速及风压调平，对燃烧器的安装角度进行了严格校验，并进行了重新调整，确保炉膛内火焰切圆燃烧，使炉内具有良好的空气动力工况。适当调整一、二次风的风速和比例，使炉内火焰中心温度和炉膛出口的烟气温度不致过高，并保持适当的过剩空气系数，使燃烧充分、完全，避免缺氧燃烧，保持炉膛内火焰的均匀分布，特别是在负荷过高或过低的时候，防止火焰偏斜，造成贴墙燃烧。调整煤粉和空气使其混合均匀，降低炉内温度和还原性气氛，以防结焦。