电厂锅炉燃烧器烧损事故的原因研究

山西兴能发电有限责任公司 马海军

电厂锅炉指的是电厂用来发电的锅炉，通常分为煤粉炉与循环流化床锅炉两大类，具备结构复杂、效率高等特点。电厂锅炉在实际运行过程中易出现一些事故问题，进而影响锅炉的正常、安全运行。如：电厂煤粉炉易出现燃烧器烧损事故问题，需在了解设备工况、燃烧器烧损情况的基础上分析烧损的原因，并给出有效的解决对策。

电厂锅炉燃烧器烧损会影响电厂锅炉的正常、安全运行，进而影响电厂锅炉工作效率及质量的提升。因此有必要深入分析电厂锅炉燃烧器烧损事故发生的原因，采取有效预防处理对策，提升电厂锅炉运行质量及安全性。本文以电厂燃烧锅炉工作原理为切入点，进一步结合具体案例，对典型锅炉燃烧器烧损的实际情况、原因进行分析，并提出相关预防处理对策，以及电厂锅炉燃烧器检修质控策略。

1 电厂燃烧锅炉工作原理概述

电厂相关操作工作人员，基于锅炉操作期间需熟悉电厂锅炉的基本工作原理，充分熟悉材料相关要素，包括材料输送、材料动能与热能燃烧方式的选择、燃烧能量的转化等。电厂锅炉运行的基本原理为：电厂相关操作人员负责煤炭等材料的选择，利用相关机械设备把材料输送至设备以后，通过燃烧的模式使煤炭等材料基于电厂锅炉炉膛内进行剧烈地燃烧，以此使材料的化学能得到有效产生，进一步使材料的化学能转化成所需热能与动能，为其他相关汽轮机设备提供所需能量。值得注意的是，将构成电机运行除外，采取上述方式转化形成的热能效率颇高。

在电厂锅炉燃烧过程中，需对煤炭等材料的各种复杂成分合理利用，在化学反应以后，使温度极高的烟气有效构成，由烟气形成的大量热能烟气基于运行过程中在电厂的锅炉内部运作，把炉温温度偏高的热气部分通过锅炉再热加热处理之后，形成的高温烟气以热量的传递能力为依据，使处于工作状态的部件在逐步传递烟气的情况下，经持续高温加热，将热量辐射出来，对流换热以后产生一定的压力、水蒸气等。在水蒸气流进的基础上，利用汽轮机进行气喷嘴使水蒸气的热能转化成动能，使汽轮机正常运作。值得注意的是，所产生的水蒸气能够在烟气当中，在热量吸收的作用向汽轮机部分传递，并在转化水蒸气里面的热能的基础上，进一步将一定的电能产生出来。

此外，值得注意的是，对于火力发电锅炉来说，由于受到强制循环作用影响，使得和别的锅炉内部形成的工作物质存在明显的差异。基于内部循环驱动力作用条件下，外部循环泵才能够处于正常稳定且安全性的工作状态当中。

2 电厂锅炉燃烧器烧损事故的实际情况及原因分析

2.1 案例分析

本次以某电厂的1000MW级燃煤锅炉为例，采取前后墙对冲燃烧模式，前、后各为3层，每层配置煤粉燃烧器各8支。考虑到油耗能够有效节省，对锅炉燃烧器点火系统采取了改造措施，即：前墙底层改成采取等离子点火模式，后墙底层则采取微油点火模式。然而，基于锅炉第一次点火之后，至吹管完成大概1个星期的时间当中，整层煤粉燃烧器都出现了烧损事故。在燃烧器烧损的情况下，使检修工作量及成本大大增加，同时使锅炉内燃烧工况受到严重破坏，进而引发水冷壁结焦及高温腐蚀等一系列问题，进而使锅炉运行的经济性及安全性受到很大程度的影响。为了解决此类问题，便需对发生烧损事故的原因进行深入分析。

2.2 锅炉设备及燃烧器烧损情况分析

在锅炉设备方面，属于高效超临界参数变压直流炉，并且属于全悬吊结构II型锅炉，采取固态排渣、平衡通风、一次再热作业模式；在燃烧器烧损情况方面，站在烧损前采取等离子点火启动，运行一段时间后，燃烧器的外筒壁温度从230℃快速上升到大概1300℃，导致等离子发生器出现断弧停运的状况，经分析判断发现此燃烧器被烧毁。

2.3 发生烧损事故的原因分析

针对上述电厂锅炉燃烧器烧损事故，从以下方面进行了原因分析：

烧损之后及时采取了一次风调平试验，经试验显示：等离子点火层的一次风管（8支），在风压偏差上均比较小，不需要调平处理；由此可知燃烧器烧损和一次风调平没有关系。

在DCS烧损燃烧器壁历史曲线分析方面，发现外筒由于比内筒更加靠近炉膛，从而呈现更高的温度，即外筒壁温曲线位置相对更高。基于燃烧器烧损过程角度来看在0点左右，燃烧器出现了回火状况，导致内筒与外筒热负荷同时发生骤然上升的情况，进而使壁温突然上升，导致等离子发生断弧的状况。在断弧之后，煤粉气流不会受到等离子弧高温火核影响而被点燃，最终的燃煤粉经内筒被冷却，进而导致内筒温度突然降低；这个时候外筒与炉膛接近，但依旧在回火的范围当中，因此在没有获得充分冷却的情况下而发生降温的情况。断弧之后，在短暂的时间范围内内筒壁温度再次出现突然上升的情况，从中可知燃烧器回火火焰再一次覆盖到内筒部位。最终受到冷却风阀与二次风通风的影响，导致燃烧器壁温降低。

结合以上分析不难发现，在回火的影响下导致燃烧器烧损。从回火发生的机理层面分析即：火焰面传播速度比风粉气流流动速度更大，进一步使燃烧过程中，朝燃烧器内部发展。当然，使燃烧器出现回火的原因诸多，总结起来，包括：此次所使用的燃烧器二次风分为两类，一种是内二次风，另外一种是外二次风，也称“旋流风”。在旋流风的旋流强度增大的情况下，即旋流风开度处于偏小状况，高温回流区会朝内延伸，进而导致回火更加严重；如果回流火焰靠近燃烧器喷口，易使燃烧器壁温出现超限的情况，进而导致被损坏；因煤粉燃烧器旋流风两个开度值，即为燃油开度与燃煤开度，在投粉状态下即转换至燃煤开度进行运作。当旋流风门选择气动门，倘若传动机构出现故障导致旋流风开度偏低，便易使相对应燃烧器旋流风强度增高，在回流严重的情况下导致燃烧器被烧损。

3 相关预防处理对策分析

为了使电厂锅炉燃烧器烧损事故的发生得到有效预防控制，则有必要重视预防处理措施的实施。总结起来，具体预防处理措施如下。

3.1 合理安装燃烧器设备

在燃烧器内筒与外筒热电偶温度探头安装过程中，需对其安装位置加以明确，确保可以将燃烧器套筒整体温度情况如实反映出来[1]。比如，对于测点位置需与炉膛侧靠近；与此同时合理增设热电偶的数量；可以基于膨胀缝分割开的每一段筒体外壁将探头安装设置好，使由于分膨胀缝导致导热受到影响的状况避免出现。如此，燃烧器内、外套筒金属温度能够获得有效监控；倘若有超温状况发生则落实有效处理策略，比如可以增设一次风压或使等离子功率减弱，亦或对旋转分离器转速进行降低处理，以此使燃烧器烧损事故的发生得到有效预防控制。

3.2 在线监测进入炉膛相关参数值

基于8支等离子燃烧器一次风管道当中，进行文丘里管的安装，然后对进入炉膛前一次风粉气流的流速及流量进行在线监测，倘若其中的一支或者若干支管道的流速、流量呈现偏低的情况，则需落实有效处理对策，比如使一次风压增加，使燃烧器烧损事故的发生得到有效预防控制。此外，在全部管道流量及流速恢复到正常值之后，再执行运行作业[2]。

3.3 定期校准旋流风门阀位，做好结焦处理

一方面，对旋流风门阀位进行定期校对处理，保证其实际开度和DCS制定开度保持一致性，避免由于旋流风门开度偏低、旋流强度偏高导致回流区偏大的状况出现。另一方面，如果燃烧器喷口位置发生结焦，需第一时间增设一次风量并降低煤量；在必要条件下，采取暂停锅炉运行进行清理作业的措施，以此避免煤粉气流基于燃烧器内发生剧烈燃烧情状况的发生，进而使燃烧器被烧损事故的发生得到有效预防控制[3]。

4 电厂锅炉燃烧器检修质控策略分析

如前所述，对电厂锅炉燃烧器烧损事故的相关预防处理对策有了一定程度的了解。而从电厂锅炉燃烧器检修工作质量水平全面提升角度考虑，则需落实有效的质控策略。总结起来，具体质控策略如下。

4.1 检修准备环节质控

基于检修准备环节，相关检修工作人员需将检修工作所需的各类工具、材料、照明设备准备好，然后在检修区域范围内将防火棚蓬布铺设好。与此同时，需将检修设备电源线敷设完好，将脚手架等装置搭设好之后，以检修现场的具体情况为依据，对焊机的位置充分明确。并且，针对上述设备及装置的稳固性、安全性实施安全检查，并确保合格之后，需将外围保温棉拆除，然后实施检修作业[4-5]。在拆除锅炉燃烧器过程中，基于一次风筒作业期间，相关检修工作人员需利用槽钢材料（12#规格），对煤粉管进行加固处理，同时实施有针对性的防护干预，并动态监测煤粉管的具体位置，确保能够对煤粉管位置变化的实时情况详细掌握。在煤粉管加固施工完成之后，相关检修工作人员需拆除一次风筒的中心连接弯头。

4.2 检修作业环节质控

基于作业期间，需以“先上后下”的顺序针对连接弯头部位的螺栓进行拆解处理，将连接弯头移除之后，需将施工现场留下的洞口封堵好[6-7]。在拆解风筒当中的中心密封圈时，需采取氧气炔火焰切割设备进行切割操作，同时采取环链葫芦设备将风筒抽出，并在平台上放置好。倘若锥形扩散器当中的风筒部分需更换处理，相关检修工作人员可采取等离子切割设备对其卡槽外部进行切割处理，取出之后对扩散器设备进行更换检修，然后恢复卡块的位置，进一步使用焊接方式使其充分固定。

基于锅炉燃烧器分离板变形位置校正过程中，需及时更换脱落的部分。基于检修期间需及时更换风筒，相关检修工作人员需结合实际磨损、变形情况，对更换的位置充分明确。倘若检修过程，需更换风筒前部，相关检修工作人员需利用等离子切割设备对风筒前部进行切除处理，然后针对开出坡口打磨、清理处理，在金属光泽露出来之后，进一步对更换部分进行焊接牢固处理。

4.3 其他作业质控

基于焊接期间需对焊接的质量进行严格控制，比如严格控制收弧、接头焊接质量等[8-9]。基于收弧过程中，需确保熔池填满。倘若需针对风筒实行整体更换处理，相关检测工作人员需基于厂内对原风筒拆除之后的放置位置充分明确，并对更换部件的安装位置充分明确，进一步严格检查风筒设备焊接部位，保证表面无质量缺陷，在严格执行相关操作的基础上，使新部件的更换、安装质量得到有效保障。

5 结语

电厂煤粉燃烧器烧损的原因需具体情况具体分析，本次研究发现发生回火是导致电厂锅炉燃烧器烧损的主要原因，因此需合理安装燃烧器设备，对进入炉膛相关参数值进行在线监测，并采取有效处理措施；同时，定期校准旋流风门阀门，针对结焦现象做好相应的处理，以此使燃烧器烧损事故的发生得到有效预防控制，进一步保证电厂锅炉运行的可靠性及安全性。