王贵鲜 陈一萍 何燕群 黎波 任国江
贵州桐梓化工有限公司，贵州省桐梓县，563200
摘 要 燃烧器是保证锅炉正常燃烧的重要设备，燃烧器烧损将严重影响锅炉安全稳定运行，造成燃烧切圆破坏、火焰冲刷水冷壁，将水冷壁冲刷减薄造成爆管事故，将密封板烧穿向外喷火，进一步引发火灾等一系列问题。本文以桐梓化工热电分厂为背景，详细分析造成燃烧器烧损的原因，并提出防治措施。
关键词 煤粉锅炉 燃烧器 烧损原因
一、设备概述
桐梓化工热电分厂1～3#高压锅炉为中储式热风送粉煤粉炉。燃烧器采用百叶窗式水平浓淡直流燃烧器，四角切向集中布置，假想切圆为φ561mm逆时针切圆。燃烧器设计参数见表1，固态风冷干式排渣，燃用桐梓无烟煤，无灰基挥发分9.61%，收到基低位发热量20255kJ/kg，实际燃用煤质收到基低位发热量24038kJ/kg。
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1、2020年11月17日21:00,2号锅炉8#燃烧器处护板烧坏，向外喷火严重，已导致侧边风阀门线路烧损，及时停运给粉机检查发现给粉管与燃烧器连接处上右方有约25x10mm的孔洞，早期因保温包裹，不易发现。
2、2020年12月2日20:11,3号炉远端3#燃烧器两侧烧损，向外喷火严重，停运给粉机后，在烧损处内外补板，用浇注料浇筑密封处理。
3、2020年12月2日9:16，检查着火情况时发现1号炉2#燃烧器护板烧红，立即提高风量，减少给粉量，避免了烧损穿孔。
4、 2020年12月3日19:45，3#炉远端2号燃烧器右侧烧损，右侧发现17x9mm的孔洞，喷火严重，右侧风门执行机构烧损，该角风门控制电缆桥架内电缆着火，导致该角风门全部故障，停运该角所有给粉机。喷火处大量火星掉落至下方甲醇点火阀组上，存在重大安全隐患。
二、原因分析
1、煤质挥发分变化。由于本厂外界停运检修，锅炉负荷降低到65%额定负荷，为确保锅炉稳定运行，公司决定对锅炉煤进行调整，在低位发热量无明显变化情况下燃煤挥发分由12%提高到16%，高者达17.74%，严重偏离设计煤种。挥发分升高，煤粉未进入炉膛在给粉管道内提前着火、燃烧，使给粉管道及燃烧器内温度急剧升高，造成燃烧器及护板烧损。煤质挥发分升高是此次燃烧器烧损的主要原因。
2、燃烧器质量缺陷。经停炉检查烧损燃烧器发现燃烧器除煤粉浓侧、分隔板有防磨片外，其他侧均无防磨片，且防磨片脱落、断裂较多。防磨片脱落或无防磨片保护的燃烧器内壁经颗粒状煤粉长期冲刷、摩擦减薄，甚至穿孔，在当前燃用煤质发生变化，燃烧向好时，原燃烧器已无法满足耐热耐磨要求，以致加剧了燃烧器的损坏。
3、燃烧器结构布置。为满足燃用桐梓无烟煤，确保燃烧稳定，且在欠氧下燃烧，减少热力型氮氧化物生成，我厂燃烧器设计为集中布置，炉膛火焰中心下移，炉膛燃烧区域中心温度偏高，受炉膛火焰中心温度变化的影响，炉膛高温烟气对燃烧器的热辐射能力增加，造成燃烧器喷口温度快速上升，最终导致燃烧器喷口损坏。
4、运行控制方面所造成燃烧器烧损。通过对烧损设备和运行参数分析发现，运行控制中存在导致喷口烧损的因素，主要包括： ①一次风压1.58KPa太小，远端因管道损失影响小于1.5KPa，导致风压水平不达标，煤粉的着火点距离近导致燃烧器喷口的受热不均匀，造成变形损坏。 ②一次风温度过高，通过对最近一段时间的煤种变化情况进行统计，发现最近一段时间内一次风温度为360～390℃，根据规定，与当前煤种相对应的一次风温应为280～320℃左右。 ③磨煤机出口温度。按规定，当无灰基挥发分大于15%时，磨煤机出口温度不得高于70℃，但实际控制磨煤机出口温度已达80℃，高者达83℃。
三、防治措施
1、合理选用燃料煤种，掺混均匀。为确保锅炉运行稳定和燃烧设备使用寿命及制粉系统的运行安全，综合考虑锅炉经济性，选择适宜的煤种，对混烧煤种掺混要均匀，控制无灰基挥发分不超过设计煤种的30%。
2、改造燃烧设计结构。我厂目前所使用的煤种要优于设计的煤种，因此依然按照传统的设计规范确定燃烧器的性能存在缺陷，为了有效避免燃烧器烧损，首先需要改造燃烧器的结构布置及其耐热耐磨性能，增加周界冷却风，还可以适当考虑减少一次风喷口的面积，并将其单位时间内的风速上调到30-35m/s。对筒壁的厚度、耐磨防护等进行改进，选择适宜的金属材料，强化其耐热耐磨性能。因此在设计过程中，应该充分考虑不同材料的耐高温性能、耐磨损性能等。
3、加强对燃烧运行过程的控制与调整
① 运行人员需要按照入炉煤种的变化，按照煤质分析报告的相关内容，调整制粉系统的运行，确保煤粉的细度及磨煤机出口温度处在合理范围； ② 在锅炉燃烧运行调整中，运行人员必须要加强检查煤粉的着火距离，通过调整一次风压、风温、风速，将着火距离控制在0.5～1.2米范围内，既保证燃烧稳定又确保燃烧器不被烧损。③提高一次风速，使着火点不至于靠燃烧器太近，及时除焦，防止结焦烧损燃烧器。
4、加装温度检测装置。在燃烧器进口与给粉管道连接处增加温度监测点，通过监视预热燃烧器的壁温变化，及时调整风压、风量，并控制煤粉浓度等更好地监视燃烧器的运行状态。同时，运行人员必须根据负荷高低及时调整炉内燃烧情况，包括一次风与二次风的配比等，确保膛内的火焰中心位置正中，防止火焰偏移，让喷口受热均匀。
5、为避免燃烧器烧损后向外喷火，威胁周围设备及甲醇系统安全，特在甲醇阀组上方、燃烧器两侧30cm靠近风门执行机构处加装δ=3的Q235档火钢板，有效防止设备烧损和甲醇系统着火等事故发生。
四、效果评价
本文从本厂实际情况出发，分析了锅炉燃烧器烧损的原因， 按照上文所介绍的方法结合实际采取相关防治措施进行改进之后，目前未见燃烧器烧损现象，锅炉装置运行状态良好。
［参考文献］：
[1] 张伟，电厂锅炉燃烧器喷口烧损的原因及防治措施 《电力设备》 2019