等离子燃烧器烧损分析及对策

黄伟珍

（江西大唐国际抚州发电有限责任公司，江西 抚州 344128）

0 引言

某厂两台锅炉为东锅超超临界变压直流炉，燃烧方式为前后墙对冲燃烧，设计煤种为内蒙烟煤[1]，前墙底层（A层）燃烧器为等离子燃烧器，在2018年5月份1号炉检修期间，发现A层等离子燃烧器A3和A5烧损严重，为查明原因，进行深入分析，找出了燃烧器烧损的原因，采取对应措施后，等离子燃烧器烧损的问题得到了解决。

1 等离子设备概述

某厂采用安徽某公司生产的等离子燃烧器，等离子体燃烧器是将等离子体点燃的煤粉火焰放大并形成稳定燃烧的装置，来自等离子体点火器产生的高温、高焓等离子体进入燃烧器的中心燃烧室，其高温使煤粉颗粒快速升温并产生爆裂，释放大量煤粉挥发份后被迅速点燃，火焰经多级燃烧放大喷入锅炉炉膛[2]。一般情况下，等离子体燃烧器是在锅炉的喷燃器基础上设计而成。停止点火期间，不影响其正常使用，满足锅炉燃烧器的设计出力要求，不影响锅炉的使用效率。等离子体点火原理示意如图1所示。

图1 等离子体点火原理示意图

等离子冷却水采用闭式水系统，如图2所示。系统包含两台等离子冷却水泵、等离子膨胀水箱，水箱容积为1 m3，系统补水来至除盐水。

图2 等离子冷却水系统图

2 等离子燃烧器烧损原因分析

2.1 等离子燃烧器烧损情况分析

2018年5月份1号炉检修期间，发现A层等离子燃烧器A3和A5烧损严重，燃烧器烧损如图3所示。

图3 A3和A5等离子燃烧器烧损图片

从等离子燃烧器烧损图片看，烧损严重的部位均发生在燃烧器一次风喷口下部，而燃烧器二次风喷口未见烧损，说明运行中燃烧器二次风未出现异常，燃烧器一次风喷口下部烧损是由于煤粉在燃烧器下部堆积，造成积粉燃烧、喷口结焦。

2.2 等离子燃烧器烧损原因排查

磨煤机出口一次风速控制过低会造成着火点太近，严重时造成下部积粉燃烧、喷口结焦[3]。但调取停炉前的运行参数控制，如图4所示，发现磨煤机出口一次风速控制在23 m/s以上，大于磨煤机出口设计喷口风速（设计风速为22.2 m/s），一次风速控制过低造成燃烧器烧损的原因可以排除。

图4 A磨运行中的参数控制

从2018年1月8日开始，等离子膨胀水箱开始出现缓慢下降，每半个月需补水一次，经外部排查未发现漏水点，等离子膨胀水箱下降趋势图如图5所示。

图5 等离子膨胀水箱下降趋势图

2018年3月5日，1号炉进行等离子拉弧试验时发现A5等离子拉弧不成功，经检查发现A5等离子外套筒和等离子枪体磨穿，造成等离子漏水。扩大排查发现A3、A4等离子也出现类似情况，其中A3等离子枪体磨穿漏水，A4等离子枪体有磨损痕迹，但尚未漏水。等离子外套筒和枪体的磨损图片如图6所示。

图6 磨损的等离子外套筒和等离子枪体

等离子枪体外部是等离子外套筒，作用是将等离子枪体与煤粉隔离，起到保护等离子枪体的作用。受煤粉长期冲刷影响，靠近煤粉管道弯头处的等离子外套筒被磨穿，等离子枪体暴露在高煤粉浓度环境中，长期冲刷导致等离子枪体漏水。等离子冷却水通过磨损的等离子枪体流到燃烧器喷口，在漏水量较小时，磨煤机出口来的煤粉可以将水带走，随着漏水量逐步增加，造成部分煤粉在燃烧器下部沉积，进而导致喷口下部积粉燃烧、结焦，最终导致燃烧器烧损。

由以上分析可以得出，因等离子外套筒磨穿，造成等离子枪体磨损漏水，水进入到燃烧器一次风喷口，造成部分煤粉在燃烧器下部沉积，进而导致燃烧器喷口下部积粉燃烧、结焦，最终导致燃烧器烧损。

3 等离子燃烧器烧损应对措施

考虑到靠近煤粉管道弯头处的等离子外套筒容易被磨穿，将等离子外套筒由普通套筒更换成外部贴防磨陶瓷的外套筒。将轻微磨损的等离子枪体进行了修复处理，对磨损严重的等离子枪体进行了更换，防止枪体磨损漏水导致燃烧器喷口积粉燃烧、结焦。

为防止磨煤机出口一次风速控制过低造成燃烧器喷口积粉燃烧、结焦、喷口烧损，磨煤机运行中需保持合理的一次风速[4]，控制磨煤机出口风速不低于23 m/s。为防止燃烧器旋流强度过高造成高温烟气回流过于靠近喷口，导致喷口烧损，保持合理的燃烧器旋流强度。

机组运行中加强对等离子膨胀水箱液位的监视，发现膨胀水箱液位下降，进行深入排查，必要时安排人员将等离子枪体抽出检查，尽早发现等离子漏水缺陷并处理。

将烧损的等离子燃烧器进行简单修复，清理燃烧器喷口堆积的焦块，割除烧损的部位，避免堵塞二次风通道，影响一二次风的混合。

采取以上措施后，等离子燃烧器烧损的问题得到了解决，后期检查未再发现等离子燃烧器烧损。

4 结语

某厂检修期间发现部分等离子燃烧器烧损，排查发现等离子外套筒磨穿，造成等离子枪体磨损漏水，水进入到燃烧器一次风喷口，造成部分煤粉在燃烧器下部沉积，进而导致燃烧器喷口下部积粉燃烧、结焦，最终导致燃烧器烧损。通过将等离子外套筒由普通套筒更换成外部贴防磨陶瓷的外套筒，将轻微磨损的等离子枪体进行了修复处理，对磨损严重的等离子枪体进行了更换等措施，解决了等离子燃烧器烧损的问题，为其他同类型机组解决类似问题提供了很好的借鉴。