煤粉锅炉燃烧器烧损原因及防范对策

侯小平，王凯(.陕西煤化咸阳新型热能有限公司，陕西 咸阳 7300；.陕西煤业新型能源科技股份有限公司，陕西 西安 7000)

0 引言

某电力企业采用高压中储式煤粉锅炉(其额定蒸发量为700 t/h)，其燃烧器采取的是四角布设、切圆燃烧的方式，该锅炉设计的煤种特性如表1所示。

表1 锅炉设计燃料特性

2020年10月5日13:00发现1#锅炉的3#燃烧器出现焊缝开裂的情况，随即停止其运行。经过30 min之后5#燃烧器的壁温有了较大上升(从190 ℃上升到220 ℃)，又经过15 min后该燃烧器退出并且将7#燃烧器投入运行，经过一定时间后喷口壁温逐渐降低，燃烧器处于正常工作状态，逐渐降低到38 ℃后处于稳定。在16:52现场检查时则发现7#燃烧器已经烧损，其壁温热电偶发生脱落问题，事故情况如图1所示。

图1 燃烧器烧损情况示意图

1 煤粉锅炉燃烧器烧损原因分析

(1)直接原因。通过对该燃烧器分析可知，造成其烧损的直接原因在于没有进行及时清焦，使得燃烧器周边发生了比较严重的结焦，从而造成煤粉气流无法顺利喷出，煤粉在燃烧器根部发生燃烧而损坏。

(2)工况异常。正常情况下燃烧器的耐温控制在1 000 ℃左右(主要采取的是耐热铸钢材料)，燃烧器的壁温保持在180～220 ℃范围。但是，7#燃烧器在实际工作时从高温降低到38 ℃后没有变化就是非常明显的工况异常。相关工作人员并没有对该种异常的工况给予足够重视，也可能认为较低温度并不会对燃烧器造成某些影响，所以并没有采取针对性措施。此种非正常的低温情况对后续燃烧器烧损埋下了较大隐患。在燃烧器烧损之后，对实际情况进行检查发现热电偶出现脱落，此时的环境温度就是38 ℃。

(3)偏烧的问题。该锅炉的3#以及7#燃烧器分别处在同个角的上下不同层，由于早期3#燃烧器出现了焊缝开裂停止运行的情况，所以该角的燃烧强度会大大降低，就会造成此区成为低压区，这就会引发整个炉膛火焰都会向着此处发生偏烧的问题，从而造成7#燃烧器煤粉气流发生提前着火的问题。

(4)管理方面的原因。

第一，仪表测温点没有按照标准进行安装。正常情况下燃烧器的壁温热电偶都是设置在燃烧器的壁面之上，从而避免出现松脱而无法准确测温的情况。但是从实际情况来看，热电偶并没有牢牢固定而是直接插入保温层当中。之所以7#燃烧器壁温下降到38 ℃，最可能的原因就是3#燃烧器保温位置焊缝漏点而脱落造成的[1]。

第二，煤质发生较大的变化。该公司储煤量巨大，并且煤炭种类较多(超过10种)，很难按照煤质对其进行准确分类堆放，也很难按照具体需求进行取用。另外，煤质存储区域有限，所用设备较为老旧，无法进行高质量的配煤，从而造成煤质存在较大波动，该锅炉2020年入炉煤质的分析数据如表2所示。

表2 2020年锅炉入炉煤质分析数据

第三，缺少对煤质数据的有效分析。现阶段该企业还是采取人工的方式进行煤质分析，但是此种分析方式消耗较大人力，所以只能限定当天取样第二天出分析报告的模式。此种方式使得司炉不能准确判定入炉煤的质量，对锅炉燃烧造成较大影响。例如10月6日13:00还没有受到10月5日的煤质分析数据，14:00受到数据后发现其各方面指标都要超出设计值，这也是造成燃烧器烧损的重要原因。

对于煤粉锅炉来说，煤的挥发分、热值、灰分等是影响锅炉燃烧安全、经济等指标的关键性因素，一旦挥发分过高就非常容易燃烧以及着火。此种情况下就要一定程度控制一次风温度以及风速，尽量保持煤粉气流和燃烧器的距离，避免煤粉在燃烧器根部燃烧而造成燃烧器烧损。另外，若是高挥发分时为了有效减小燃烧速度、降低燃烧器根部热量，也可一定程度提升煤粉粒度，适度提升煤粉的粗度。若是低挥发分情况那么就要一定程度上提升一次风温度，以此来降低煤粉粒度，从而保证煤粉可以快速燃烧，具有更好的经济性。所以一定要提升对煤质变化的分析速度，否则在煤质变化快速的情况下，没有及时对煤质数据进行准确分析，就无法对燃烧进行指导。

2 煤粉锅炉燃烧器防范措施

(1)严格执行清焦管理制度，保证及时清焦。

第一，为了避免锅炉出现比较严重的结焦，每一班在交接班之后要安排专门人员及时进行清焦，一旦发现没有严格按照规定进行清焦，就要遵照相应制度进行考核。要按照具体结焦情况设定清焦的频率，一般情况下每一班要清焦2～4次左右，一定要保证燃烧器、水冷壁等不存在较为明显的大焦情况。

第二，若是由于没有及时进行清焦或者没有进行完全的清焦而引发燃烧器堵塞，那么要按照具体损坏程度对其实施分级考核。

(2)提升对异常工况的管理力度。一旦发现锅炉的运行参数和预定值存在相应偏差，那么就要对其进行及时准确的分析，制定出准确的工艺异常报告以便其他班组进行共享。若是发现工艺异常情况没有进行处理，要按照其对生产的影响情况对其进行必要处罚。同时，要增强热工仪表的维护管理力度，确保其按照标准规范进行安装和维护，保证其指示的准确性和调节的灵敏性[2]。

(3)提升混配煤的管理力度，建立起准确的煤质台账。为了确保锅炉燃烧的质量，需要进一步增强煤源的管理力度，要在燃煤的整个流程(包括卸煤、煤场、原煤仓、制粉系统等)加强配煤掺烧工作力度。为了提升燃煤质量，在进行煤源采购时需要确定好具体煤种的灰熔点指标，尽可能减少低熔点易结渣煤质的采购。同时也要控制高硫以及粘结性较强的煤质数量，要从根本上控制住锅炉燃烧质量。另外，要建立并不断完善入炉煤跟班化验制度，要最大程度确保对煤质化验结果的准确性、实时性。并且要建立起完善的煤质台账，确保相关工作人员能够第一时间了解并掌握煤质变化情况。同时能够按照化验结果的情况，进行锅炉燃烧情况的优化改善，要加强对燃用低熔点易结渣煤种的控制力度。除此之外，要对燃烧情况进行必要调整，保证同一层每一个燃烧器的出力相同，避免产生贴壁燃烧、缺氧燃烧等问题，防止出现锅炉超负荷运行的情况，从而降低锅炉结焦的问题。

(4)进一步增强燃烧器的治理力度，实施升级改造。要充分利用停炉检修的时机对已发生烧损的燃烧器实施相应维护，必要情况下对其进行更换，避免已经烧损的部分从燃烧器发生脱落。另外，为了确保燃烧器更加充分的进行燃烧，需要对燃烧器实施升级改造，可以在扩锥位置设置可以吸收膨胀形变的结构，同时可以在燃烧器三次风喷口外部增设扩锥，以此来转变三次风的方向和速度，从而最大程度减少三次风气流贴壁刷墙的情况[3]。

(5)运行人员要增强燃烧调整力度。

第一，对磨煤机进行一次风量的调整，能够更加有效地完善燃烧器喷口一次风速，可以对着火距离实施调节，可以一定程度上增强一次风速。同时，要加强中上层磨煤机风量的有效控制，确保磨煤机风量偏置控制在-10 m/s之内，最大程度减少燃烧器周边的热负荷量，从而降低结渣以及喷口烧损的概率。

第二，若是锅炉处在较高负荷条件下就会具有较好的燃烧性，此种情况也容易产生结渣问题，所以需要控制好比较低的旋流强度，形成较强的三次风门开度。在较低负荷情况下锅炉的燃烧不够稳定，所以需要加强旋流强度的控制，从而确保锅炉的燃烧性能。要按照锅炉的具体情况加强燃烧器旋流强度的控制力度，实现较高负荷来降低结渣的情况。对于中上层燃烧器来说，由于其具有较高的热负荷性，属于避免结渣以及烧损喷口的关键位置，一定要确保比较低的旋流强度，通过增加三次风门来延缓气流着火，提升燃烧的稳定性[4]；对于下层来说，为了确保燃烧器稳定性需要一定程度提升旋流的强度。

3 结语

煤粉锅炉燃烧器烧损的原因是多方面的，不但会受到煤质的影响，同时也会受到锅炉的结构、燃烧器材质等多种因素的影响。所以在锅炉实际运行过程中，需要对燃烧器烧损原因进行仔细分析，采取针对性措施对其进行防范，从而保障燃烧器的正常运行，保证锅炉的运行质量。