煤粉锅炉燃烧器烧损原因及防范对策

陈超

（国家电投集团东北电力有限公司本溪热电分公司，辽宁 本溪 117008）

当前，我国电力生产发电依然以火力发电为主，提升火力发电经济性，降低环境污染，保障发电品质，已经是当前电力企业要完成的一项目标。煤粉锅炉是火力发电的重要生产设备，一旦锅炉燃烧器出现烧损问题，很容易影响火力发电的经济性，增加火力发电污染，不利于发电品质提升。因此，要深入分析煤粉锅炉燃烧器烧损的原因，然后提出一些针对性防范对策，才能推动我国火力发电生产实现更好的发展。

1 煤粉锅炉运行工况

现有某电力企业，主要依赖煤粉锅炉进行发电。该煤粉锅炉为高压中储类型，额定蒸发量为每小时700t。锅炉采用的燃烧器燃烧方式为切圆燃烧方式，布置方式为四角布设方式。锅炉的燃料为煤粉，具体特性如下：（1）燃料收到基水分为7.8%；（2）燃料的收到基地位发热量为22.5MJ/kg；（3）燃料的分析基灰分为28.9%；（4）燃料的分析基挥发分为22.58%。

2021年1月18日下午2点10分，发现2#锅炉2#燃烧器出现了运行故障问题。经检查发现，燃烧器焊缝出现了裂纹，为避免发生更严重的事故，随即停止该燃烧器运行。在35min过后，发现4#燃烧器的从最初的185℃，陡然上升至220℃，且温度没有下降的趋势。在20min过后，4#燃烧器也停止运行。为保证正常发电生产，工作人员将6#燃烧器投入运行。在10min后，喷口壁温度逐渐下降，燃烧器运行逐渐趋于正常。在下午5点30分，经过对6#燃烧器检查，发现已经处于损毁状态，且壁温热偶器已经脱落。以下是对该燃烧器烧毁损原因的具体分析。

2 煤粉锅炉燃烧器烧损原因

基于对上述煤粉锅炉运行工况分析，围绕燃烧器烧损问题，主要受以下几点原因所致。

2.1 没有及时清焦

从该燃烧器运行工况中可以发现，之所以造成烧损问题，最直接的原因是没有及时进行锅炉清焦、清灰，导致大量受高温融化后的灰渣黏结在燃烧器的四周，影响了燃烧器正常运行。比如，黏结的灰渣将喷口堵住，导致煤粉气流喷出不畅，大量煤粉积聚在燃烧器的根部，然后集中进行燃烧，最终高温导致燃烧器发生损毁。

2.2 煤粉锅炉运行工况异常

煤粉锅炉在正常运行时，燃烧器本身由于采用了一些比较耐热的铸钢材料，因此，自身的耐温温度一般在1000℃左右，此时燃烧器的壁温温度会处于正常范围内，即在185～220℃。但从6#燃烧器运行工况来看，从最初的高温降至低温后，壁温再也没有发生变化。由此可知，此时煤粉锅炉运行工况已经出现了异常。相关工作人员在生产过程中，并没有敏锐察觉到这一异常情况，同时，也忽略了较低的温度可能会对燃烧器带来的种种负面影响，一言以蔽之，对上述异常缺乏重视，因此没有及时采取应对措施，最终导致6#燃烧器发生了烧损问题。

2.3 炉膛火焰偏烧

在该煤粉锅炉中，布置了多个燃烧器。其中2#燃烧器与6#燃烧器虽然处于同一个角，但处于不同层。在早期，2#燃烧器运行先出现了故障，即焊缝发生开裂停止了运行。从而导致这一位置的燃烧强度被严重削弱，该区域将会从原本的高压气转为低压区，最终引起炉膛内压力不均衡，高压区的气流自然会向低压区涌入，导致炉膛火焰发生偏离，此时，6#燃烧器的煤粉气流会被偏离的火焰提前点燃，最终导致6#燃烧器发生烧损问题。

2.4 生产管理不当

煤粉锅炉在实际运行时，需要结合实际工况变化，采取一些针对性管理措施。一旦生产管理方式不当，同样会导致燃烧器发生损毁问题。比如，在本次燃烧器损毁问题，便包括管理不当原因，从后续检查情况来看，具体包括以下几点原因：一是仪表测温点安装不够标准规范，影响了最终的测温结果。在正常情况下，通常都是选择在燃烧器的壁面位置处，设置壁温热电偶，从而防止该检测仪器设备出现脱落，影响准确测温。但从实际安装情况来看，热电偶安装位置并不准确，没有固定在燃烧器的壁面上，而是仅仅插入保温层中。因此，6#燃烧器壁温之所以出现异常下降情况，是因为受2#燃烧器焊缝开裂影响，使得热电偶发生脱落，最终引起壁温检测错误问题。

2.5 煤粉品质问题

煤粉锅炉在实际生产运行时，对煤粉的品质有着较高的要求。而煤粉的品质主要由上述提到的“挥发分”“灰分”“热值”等参数决定。如果上述参数超出锅炉设计标准范围，将会增大锅炉的运行负担，降低燃烧品质，导致锅炉运行故障发生概率增加。比如，煤粉的挥发分过高，将会很容易燃烧，引起温度异常。此时，需要注重加强一次风温度以及风速的控制，避免煤粉气流提前与燃烧器接触。否则，在燃烧器的根部，煤粉气流就会提前燃烧，导致燃烧器发生烧损问题。面对高挥发分问题时，还可以增加煤粉的粒度，让煤粉粗度有所提升，可以降低燃烧速度，避免在燃烧器根部产生较大热量。如果面对低挥发分煤粉品质问题，则需要提高一次风温度与风速，从而加快煤粉的燃烧速度，促使煤粉充分燃烧，提升整体煤粉锅炉运行的经济性，降低故障发生概率。总而言之，煤粉品质问题同样是导致燃烧器烧损的一大原因，因此，在实际生产过程中，加强煤粉品质控制也非常重要。

从生产实际来看，在该电力企业中，存储了大量的煤炭资源，同时实际的煤炭种类也比较多。因此，在后续进行煤炭堆放时，很难根据不同种类煤炭以及煤炭的品质，实施针对性的堆放。在电力生产中，一方面，也很难根据实际生产需求，合理采用不同品质的煤炭。与此同时，在生产中还受到煤质存储区域的影响，再加上相关设备没有得到及时的更新，从而导致配煤品质良莠不齐，随着生产的进行，煤粉品质时好时坏。另一方面，该电力企业在实际进行生产时，针对煤粉品质变化，缺乏有效的数据分析。在实际分析过程中，依然采用传统以人力为主的分析方式，不仅耗费了大量的人力物力，而且分析效率低下，在短时间内难以获得煤粉品质分析结果，一般在当天取样分析后，第二天才能获得分析结果。从而导致难以及时判断出进入煤炉煤粉品质的好坏，影响了锅炉燃烧效率，增大了锅炉燃烧负担，且很容易产生大量杂质，无法充分燃烧，最终增大了燃烧器的烧损概率。

3 煤粉锅炉燃烧器烧损防范策略

3.1 及时进行清焦

通过上文叙述可知，大量的焦结煤渣是导致燃烧器发生烧损的直接原因，因此，为有效防范燃烧器烧损，要及时进行清焦。比如，可以从根源出发，减少锅炉的结焦严重程度。比如，在进行锅炉生产交接班时，可以派遣专人，负责落实锅炉清焦工作。一旦发生没有及时进行清焦，需要按照规定的管理制度，落实一定的惩罚措施。如有必要，还就可以将其纳入绩效考核中，将该项工作开展质量与工作人员切身利益挂钩，从而提升工作人员清焦的积极性。与此同时，在执行清焦工作时，还应考虑实际结焦情况，控制好清焦频率。通常情况下，每次交接班，需要进行2～4次清焦，从而确保燃烧器不会受大焦问题影响。

3.2 提高对煤粉锅炉运行异常工况的重视程度

在实际生产过程中，要实时观察锅炉运行情况，一旦发现工况运行异常，需要及时进行深入分析，找出锅炉实际运行参数与标准运行参数存在偏差的原因，还应制定专门的异常情况分析报告，及时与其他班组进行信息共享。同样，需要设置专门的管理制度，一旦没有落实上述措施，要根据制度进行严格处罚。在此基础上，还应明确管理重点，比如，应注重加强对热工仪表的检查维护力度，确保其始终处于正常运行状态。

3.3 进一步加强对煤炭配置管理工作

在实际生产过程中，可以加强对煤炭配置管理，合理控制煤炭品质的变化，并为此专门制定台账，统一进行管理，防止煤炭品质在生产期间出现较大的波动。具体而言，可以立足燃煤使用的整个流程，比如，煤炭的运输、堆放等，注重加强管理，并做好配煤掺烧工作的开展，保证煤粉品质不会出现较大的变化。同时，还应从源头出发，加强对煤炭采购管理工作。比如，可以针对不同的煤炭种类，设置不同的采购标准指标，如加强煤炭灰熔点指标的控制，可以减少煤炭燃烧时结渣量，同时还应减少含硫量高、黏结性强的煤炭采购量，从而可以提升煤炭燃烧的经济性，减少锅炉运行负担，防止其大量结焦，强化锅炉燃烧质量。

除此之外，还应从管理制度方面出发，围绕入煤管理，建立专门的入炉煤跟踪化验制度，并在这一过程中，引入先进的化验方法，确保化验结果及时给出，从而实时把握入炉煤的品质质量。在此基础上，还可以建立专门的台账机械能记录，从而结合实际入煤炉的品质情况，做好锅炉燃烧过程的针对性优化与改善，并在这一过程中，有效减少高硫煤、低熔点煤、易结渣煤等劣质煤的使用，降低燃烧器烧损问题的发生概率。还应围绕锅炉燃烧运行情况，认真进行检查分析，结合实际生产，合理调整锅炉运行燃烧情况，从而确保同一层每个燃烧器都能够正常运行，且燃烧出力情况相同，不会在内部造成压力失衡，导致锅炉火焰发生偏离，增大结焦率，引发燃烧器烧损问题。

3.4 强化燃烧器维修力度

在锅炉实际运行生产过程中，可以充分利用停机检修的机会，针对已经存在烧损问题的燃烧器，加强治理与维修工作。如有必要，还可以更换新的燃烧器，注意更换的燃烧器与原本的燃烧器规格型号相同。与此同时，为进一步提升燃烧器的燃烧效率，还可以对现有的燃烧器进行优化升级改造，从而提升其对各种烧损原因的抵御能力。比如，可以在燃烧器的扩锥位置处，设置一个能够吸收膨胀变形的装置，提高燃烧器运行的稳定性，防止其发生脱落。同时，还可以在燃烧器的三次风喷口位置处，设置扩锥，从而实现三次风风向与风速的合理调整，防止出现三次风气流贴壁引起的燃烧偏离问题，进一步降低燃烧器烧损问题发生的概率。

3.5 加强燃烧过程的调整控制

加强煤粉锅炉燃烧过程的调整控制，可以减少燃烧器烧损因素出现，从而实现烧损问题的有效防范。首先，可以结合实际生产，合理调整磨煤机一次风量，促使燃烧器喷口一次风速变得更加合理，从而便于工作人员更好地调节控制火距离。不仅如此，还能有效增强一次风速，使其充分燃烧。在此基础上，针对中上层磨煤机风量，同样需要加强控制力度。通常情况下，针对磨煤机风量控制，要求小于-10m/s。如此一来，可以有效降低燃烧器周围的热负荷量，避免大量煤渣在燃烧器的表面结渣，降低对喷口的烧损。其次，煤粉锅炉在实际运行时，如果处于高负荷运行状态，一般煤粉的燃烧性也非常高，但很容易出现结焦问题。为解决这一问题，应将锅炉旋流强度控制在较低范围内，由此形成较强的三次风门开度。当锅炉运行负荷比较低时，将会影响锅炉燃烧的稳定性，因此，在调整控制时，需要加强锅炉旋流强度，提升锅炉燃烧性能。在上述过程中，需要结合实际锅炉运行工况，合理调整燃烧器旋流强度控制力度，从而有效降低结渣，避免对燃烧器带来烧损威胁。最后，针对中上层燃烧器，本身的热负荷性通常比较高，因此必须要加强结渣控制。在这一过程中，需要将旋流强度控制在较低范围内，并增加三次风门，从而避免煤粉气流提前着火，有效防范燃烧器烧损问题。针对下层的燃烧器，则反其道而行之，通过提升旋流强度，有效降低结焦概率，进一步增强燃烧器烧损防范的效果。

4 结语

总而言之，燃烧器是煤粉锅炉的重要组件，在实际生产过程中，煤粉锅炉很容易受到种种原因的影响，如结焦、生产管理不当、煤炭品质等，从而导致燃烧器出现烧损问题，扰乱煤炭正常生产秩序，甚至会因此造成重大的经济损失。为有效解决这一问题，应结合生产实际，加强对粉煤锅炉燃烧器烧损问题原因的深入分析，并结合相关的问题原因，提出一些针对性防范策略，促进问题得到妥善解决，推动煤粉锅炉生产实现更好的发展。