锅炉燃烧器烧损原因及防治对策

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锅炉燃烧器烧损原因及防治对策

文章出处：高小涛 江苏省电力试验研究所   发布时间：2006-02-14 [/td]

〔摘 要〕 针对某发电厂400t/h锅炉存在的锅炉燃烧器严重烧损问题，进行了燃烧器热态试验。根据试验情况，详细分析了燃烧器烧损的原因，提出解决燃烧器烧损问题的方案。 〔关键词〕 锅炉 燃烧器 烧损 防治 　　近几年，江苏先后进行了20多台大型国产锅炉的低负荷稳燃技术改造，总体上取得了良好的效果和经济效益。但是，在改造过的燃烧器中，有相当一部分存在着烧损、变形的问题。 锅炉燃烧器的损坏，不仅会增加检修费用和检修工作量，而且对锅炉的安全运行构成严重威胁，破坏了炉内燃烧工况，也易带来水冷壁结焦和高温腐蚀等问题，使锅炉运行的安全性和 经济性受到影响。为此需采取必要的措施，以保证燃烧器的安全运行。 　　下面以某发电厂2号炉为例分析燃烧器烧损原因，并提出解决对策。 1 2号炉设备概况及燃烧器烧损情况 　　2号炉系上海锅炉厂70年代设计制造的SG50410-M型单汽包、超高压、中间再热、自然循 环、固态排渣煤粉锅炉。呈π型无中间走廊全露天布置。燃烧方式为中间储仓式、乏气送粉。在炉膛四角布置直流式煤粉燃烧器，每角布置四层二次风、一层三次风、三层一次风，其布置顺序为(从下至上)二、一、一、二、一、二、二、三(作二次风使用)。燃烧器出口气流在 炉膛中心形成 600 mm的假想反转切圆。炉膛近似正方形，深 8 357 mm、宽9 600 mm、高31 951 mm、容积1 871 m3，四周采用膜式水冷壁。炉内上部沿烟气 流向布置前屏过热器、后屏过热器、对流过热器。炉顶及竖井转弯烟道三面包覆管为低温过热器。竖井从上至下布置有高温再热器、低温再热器、省煤器及回转式空气预热器。锅炉主 要设计参数如表1。 　　燃烧器设计参数如表2。 　　该厂在1998年大修中对2号锅炉燃烧器进行了改造，将中层一次风喷嘴改为浓稀相直流 燃烧器。　　1999年小修检查发现：2号角浓稀相燃烧器烧损严重，中间及上部变形、开裂，上 二次风喷嘴烧掉；3号角上层一次风喷嘴烧掉。 2 燃烧器热态试验 2.1 试验煤种工业分析 　　Mt=6.20%，Mad=1.31%，Vr=18.55%， St=0.84%，Qnet,ar=25 366J/kg。 2.2 炉膛温度测试 　　在125 MW负荷工况下，利用炉膛四周及燃烧器的看火孔和打焦孔，用远红外辐射高温仪进行测量。测得的2号炉炉膛温度为880～1 430℃，平均温度在1 220℃，其中1、2、3号角炉 膛温度在同一水平，4号角明显偏低其它角近200℃。 2.3 热态一次风管风速测试 　　在110 MW负荷工况下，利用防尘毕托管进行测量，结果如表3。 2.4 燃烧器出口温度测试 　　在125 MW负荷工况下，利用K型热电偶在燃烧器出口测得温度如表4。 3 2号炉燃烧器烧损原因分析 3.1 炉膛温度偏高 　　炉膛火焰中心温度偏高，炉膛高温烟气对燃烧器的辐射换热增强，导致燃烧器喷口壁面温度增高。这是导致燃烧器烧损的一个原因。 3.2 炉膛火焰中心偏斜 　　燃烧器热态试验结果表明：从四角测得的炉膛温度和燃烧器喷口的温度分布明显不均。炉膛火焰中心偏斜，也会导致燃烧器烧损。从一次风管风速测量结果看，同层四角燃烧器的 一次风喷口风速明显不均，各层喷口一次风速均低于设计值。同层一次风喷口风速偏差大，是造成炉膛火焰中心偏斜的一个原因。一次风速偏差大及一次风速偏低都会导致燃烧器喷口 的损坏。 3.3 运行控制方面的原因 3.3.1 煤粉着火距离太近 3.3.1.1 一次风速太小会造成煤粉着火距离太近。在运行中，控制的一次风总风压太低， 就可能造成着火距离太近，从而引起燃烧器喷口的过热变形直至损坏。 3.3.1.2 二次风风速太低也会造成着火距离太近，造成燃烧器喷口的损坏。 3.3.2 煤种变化的影响 　　煤质变好，挥发份提高后，一次风喷口的煤粉着火距离变近，运行人员未能及时调整好一次风和二次风，以适应煤种的变化。 3.3.3 煤粉细度太细 　　从两个月的煤质分析报告看，电厂运行煤种的可燃基挥发份在15%～23%，灰份在25%左右，对应控制煤粉细度R90zj应为 14.5%～21%，而运行控制的煤粉细度R90为12%左右，造成一次风喷口的煤粉着火距离太近，从而引起燃烧器喷口的过热变形直至损坏。 3.4 低负荷运行时上层一次风喷口冷却不够 　　在低负荷运行时，未投用的一次风喷 嘴，几乎处于干烧状态，得不到足够冷却，从而造成燃烧器的过热、变形直至损坏。 3.5 燃烧器设计方面的原因 3.5.1 材质方面 　　燃烧器选用的合金钢材料，不能满足锅炉正常运行时燃烧器耐磨损、耐高温的要求。 3.5.2 结构方面 　　煤粉浓缩、预热燃烧器的喷口结构设计不够完善，在喷口处产生强烈的热回流造成喷口温度过高，使喷口过热变形、损坏。 4 燃烧器烧损的防治对策 4.1 改进燃烧器设计 4.1.1 改善燃烧器结构和防磨性能 　　对煤粉直接点火燃烧器的预热筒，设计时应对筒壁厚度及内筒长度进行适当改进，选择优质合金钢材料，增加防磨耐热性能。对于煤粉浓缩、预热燃烧器，设计时应充分考虑燃烧 器的耐磨损、预热室的耐高温性能。 4.1.2 上层一次风喷口增加周界风设计 　　周界风可以起到这样的作用：高负荷时，周界风是开的，此时周界风的作用是加强一次风强度，防止煤粉扩展而冲刷周围水冷壁，并及时补充燃烧所需氧量；周界风的存在也削弱了水冷壁附近的还原性气氛，避免水冷壁发 生高温腐蚀；在低负荷时，可以满足在停用1台排粉机时，上层一次风喷口的冷却要求，防止燃烧器的烧坏。根据江苏省电厂锅炉燃烧器调研情况看，在高负荷时，投运周界风还可有 效地控制燃烧器的煤粉着火距离。 4.2 确保炉膛设计切园正确 　　利用停炉机会，检查燃烧器的安装角 度，确保炉膛设计切圆的正确。做好2号炉一次风速的冷、热态的调匀试验及二次风的冷态 挡板特性试验，保证炉膛火焰的中心不偏斜。 4.3 加强运行控制调整 4.3.1 运行人员应及时掌握入炉煤种的变化，根据煤质分析报告，相应调整好制粉系统的 运行，保证煤粉细度在最佳范围。 4.3.2 锅炉运行人员应经常观察煤粉的着火情况，控制煤粉的着火距离离一次风喷口出口 约500～800 mm。根据煤粉浓缩、预热燃烧器的壁温情况及时调整补气门的开度。 4.3.3 运行人员在高低负荷工况时，都应调整好炉内燃烧，调整好一次风、二次风的配比， 保证炉膛火焰不偏斜。 4.4 重新进行燃烧器设计计算 　　针对目前煤种比原设计煤种要好的情 况。重新进行燃烧器设计计算。新设计燃烧器时，应考虑适当减少一次风喷口面积，提高一次风喷口风速至25～28 m/s。燃烧器改造后，要确定合理的燃烧器壁温热电偶安装位置，以便运行中能真正起到监测作用。

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