0、前言
    近幾年，江蘇先后進(jìn)行了20多臺(tái)大型國產(chǎn)鍋爐的低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù)改造。全省穩(wěn)燃技術(shù)改造取得了良好的效果和經(jīng)濟(jì)效益。但是，改造過的燃燒器中，有相當(dāng)一部分存在著燒損、變形的問題，為此需采取必要的措施，以保證燃燒器的安全運(yùn)行。
    徐州發(fā)電廠在1998年大修中對(duì)2號(hào)鍋爐燃燒器進(jìn)行了改造，將中層一次風(fēng)噴嘴改為濃稀相直流燃燒器。鍋爐運(yùn)行僅1年左右時(shí)間，就發(fā)現(xiàn)濃稀相分離器磨穿、燃燒器噴口變形、燒塌等形象。1999年小修檢查發(fā)現(xiàn)：改造后，濃稀相燃燒器燒損嚴(yán)重，中間及上部變形、開裂，部分二次風(fēng)噴嘴燒掉3/4；2號(hào)角濃稀相燃燒器燒損嚴(yán)重，中間及上部變形、開裂，上二次風(fēng)噴嘴燒掉；3號(hào)角上層一次風(fēng)噴嘴燒掉。鍋爐燃燒器的損壞，不僅會(huì)增加檢修費(fèi)用和檢修工作量，而且對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅，破壞了爐內(nèi)燃燒工況，也易帶來水冷壁結(jié)焦和高溫腐蝕等問題，使鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性受到影響。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
1、設(shè)備概況
    徐州發(fā)電廠2號(hào)爐，系上海鍋爐廠有限公司70年代設(shè)計(jì)制造的單汽包、超高壓、中間再熱、自然循環(huán)、固態(tài)排渣煤粉鍋爐。呈Ⅱ型無中間走廊全露天布置。燃燒方式為中間儲(chǔ)倉式、乏氣送粉。在爐膛四角布置直流式煤粉燃燒器，每角布置4層二次風(fēng)、1層三次風(fēng)、3層一次風(fēng)，其布置順序?yàn)椋◤南轮辽希┒�、一、一、二、一、二、二、三（作二次風(fēng)使用）。噴燃器出口氣流在爐膛中心形成∮600mm的假想反轉(zhuǎn)切圓，爐膛近似正方形，深8 357mm、寬9 600mm、高31 951mm、容積1 871m3四周采用膜式水冷壁，爐內(nèi)上部沿?zé)煔饬飨虿贾们捌吝^熱器、后屏過熱器、對(duì)流過熱器、爐頂及豎井轉(zhuǎn)彎煙道三面包覆管為低溫過熱器，豎井從上至下布置有高溫再熱器、低溫再熱器、省煤器及回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表1，燃燒器設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。
2、燃燒器熱態(tài)試驗(yàn)
2.1試驗(yàn)煤種工業(yè)分析結(jié)果如下：
2.2爐膛溫度測試
    在125MW負(fù)荷工況下，利用爐膛四周及燃燒器的看火孔和打焦孔，利用遠(yuǎn)紅外輻射高溫儀進(jìn)行測量。測量得到的2號(hào)爐爐膛溫度范圍為880～1 430℃，平均溫度在1 220℃，其中1、2、3號(hào)角爐膛溫度在同一水平，4號(hào)角明顯偏低其它角近200℃。
2.3熱態(tài)一次風(fēng)管風(fēng)速測試結(jié)果
    在110 MW負(fù)荷工況下，利用防塵畢托管進(jìn)行測量，結(jié)果見表3。
2.4燃燒器出口溫度測試
    在125MW負(fù)荷工況下，利用K型熱電偶在燃燒器出口測得溫度見表4。
3、2號(hào)爐燃燒器燒損原因分析
3.1爐膛溫度偏高的影響
    爐膛火焰中心溫度偏高，爐膛高溫?zé)煔鈱?duì)燃燒器的輻射換熱的增強(qiáng)，導(dǎo)致燃燒器噴口壁面溫度增高，這是導(dǎo)致燃燒器燒損的一個(gè)原因。
    燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷Qr偏高。qr可由下面公式計(jì)算：
    根據(jù)上面公式計(jì)算，原設(shè)計(jì)值qr—L30MW/m3，由于蒸發(fā)量的增加導(dǎo)致燃料量增加后，燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷提高到qr=1.52MW/m2，這就會(huì)導(dǎo)致燃燒器噴口易過熱變形、直至損壞。
3.2爐膛火焰中心偏斜的影響
    燃燒器熱態(tài)試驗(yàn)結(jié)果表明：從四角測得的爐膛溫度和燃燒器噴口的溫度分布明顯不均。爐膛火焰中心偏斜，也會(huì)導(dǎo)致燃燒器燒損。從一次風(fēng)管風(fēng)速測量結(jié)果看，同層四角燃燒器的一次風(fēng)噴口風(fēng)速明顯不均，下層一次風(fēng)噴口風(fēng)速為21. 9～25. 4mls、中層一次風(fēng)噴口風(fēng)速濃側(cè)為9.2～11. 7m／s、淡側(cè)為26～33m/s均低于設(shè)計(jì)值。中層一次風(fēng)噴口風(fēng)速偏差較大，2號(hào)角與1號(hào)角相差7．Om/s，造成中層一次風(fēng)切圓變形嚴(yán)重。上層一次風(fēng)噴口風(fēng)速在18. 8～23m／s，噴口一次風(fēng)速低于設(shè)計(jì)的27m／s。同層一次風(fēng)噴口風(fēng)速偏差大，是造成爐膛火焰中心偏斜的一個(gè)原因。一次風(fēng)速偏差大及一次風(fēng)速偏低都會(huì)導(dǎo)致燃燒器噴口的損壞。
3.3運(yùn)行控制方面的原因
3.3.1  煤粉著火距離太近
    (1) -次風(fēng)速太小會(huì)造成煤粉著火距離太近。在運(yùn)行中，一次風(fēng)總風(fēng)壓控制太低，就可能造成著火距離太近，從而引起燃燒器噴口的過熱變形直至損壞。
    (2)二次風(fēng)風(fēng)速太低也會(huì)造成著火距離太近，造成燃燒器噴口的損壞。
3.3.2煤種變化的影響
    煤質(zhì)變好后，揮發(fā)分提高后，運(yùn)行人員未能根據(jù)一次風(fēng)噴口的煤粉著火距離變近來及時(shí)調(diào)整好一次風(fēng)和二次風(fēng)的控制，以適應(yīng)煤種的變化。
3.3.3煤粉細(xì)度太細(xì)
    從2個(gè)月的煤質(zhì)分析報(bào)告上看，電廠運(yùn)行煤種的可燃基揮發(fā)分在15%～23%變化，灰分在25%左右，對(duì)應(yīng)控制煤粉細(xì)度R為14.5%～21%，而運(yùn)行控制的煤粉細(xì)度風(fēng)。為12%左右，造成一次風(fēng)噴口的煤粉著火距離太近，從而引起燃燒器噴口的過熱變形直至損壞。
3.4低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，上層一次風(fēng)噴口冷卻不夠
    在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，對(duì)于未投用的一次風(fēng)噴嘴，幾乎處于干燒狀態(tài)，得不到足夠冷卻，從而造成燃燒器的過熱、變形直至損壞。
3.5燃燒器結(jié)構(gòu)方面的原因
3. 5.1材質(zhì)方面的原因
    燃燒器選用的合金鋼的防磨性能較差、耐熱性能較差，不能滿足鍋爐正常運(yùn)行時(shí)燃燒器耐磨損、耐高溫的要求。
3.5.2設(shè)計(jì)方面的原因
    煤粉濃縮、預(yù)熱燃燒器的噴口設(shè)計(jì)不夠完
善、由于噴口處產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱回流造成噴口溫
度過高從而是過熱變形，直至損壞。
4、燃燒器燒損的防治對(duì)策
    由于造成徐州發(fā)電廠2號(hào)爐燃燒器燒損的原因是多方面的，為解決燃燒器燒損問題，應(yīng)從下面幾點(diǎn)著手進(jìn)行：
4.1改進(jìn)燃燒器設(shè)計(jì)
    (1)改善燃燒器結(jié)構(gòu)和防磨性能。對(duì)煤粉直接點(diǎn)火燃燒器的預(yù)熱筒的筒壁厚度及內(nèi)筒長度進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，選擇耐熱、耐磨性好的合金鋼材料，增加防磨耐熱性能；對(duì)于煤粉濃縮、預(yù)熱燃燒器設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮濃淡燃燒器的耐磨損及預(yù)熱室的耐高溫、耐熱性能。
    (2)對(duì)上層一次風(fēng)噴口增加周界風(fēng)設(shè)計(jì)。周界風(fēng)可以起到這樣的作用：在高負(fù)荷時(shí)，周界風(fēng)是開的，此時(shí)周界風(fēng)的作用是加強(qiáng)一次風(fēng)剛性，防止煤粉擴(kuò)展而沖刷周圍水冷壁，并及時(shí)補(bǔ)充燃燒所需氧量；周界風(fēng)的存在也削弱了水冷壁附近的還原性氣氛，避免水冷壁發(fā)生高溫腐蝕；在低負(fù)荷時(shí)，可以滿足在停用1臺(tái)排粉機(jī)時(shí)上層一次風(fēng)噴口的冷卻要求，從而延長燃燒器的運(yùn)行時(shí)間，防止燃燒器的燒壞。根據(jù)江蘇省各電廠鍋爐燃燒器的調(diào)研情況，在高負(fù)荷時(shí)，投運(yùn)周界風(fēng)后，有效控制了燃燒器的煤粉著火距離，防止燃燒器的燒壞。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
4.2檢查燃燒器安裝
    可以考慮利用停爐機(jī)會(huì)，安排進(jìn)行檢查燃燒器的安裝角度，確保爐壁設(shè)計(jì)切圓的正確。做好2號(hào)爐一次風(fēng)速的冷、熱態(tài)的調(diào)勻試驗(yàn)及二次風(fēng)的冷態(tài)擋板特性試驗(yàn)。這樣，以保證爐膛火焰的中心不偏斜，切圓大小正確。
4.3加強(qiáng)運(yùn)行方面的控制調(diào)整
    (1)運(yùn)行人員應(yīng)及時(shí)了解入爐煤種的變化，根據(jù)煤質(zhì)分析報(bào)告，相應(yīng)調(diào)整好制粉系統(tǒng)的運(yùn)行，控制煤粉細(xì)度在最佳煤粉細(xì)度的附近變化。
    (2)鍋爐運(yùn)行人員應(yīng)經(jīng)常觀察煤粉的著火情況，控制煤粉的著火距離離一次風(fēng)噴口出口約500～800mm。根據(jù)煤粉濃縮、預(yù)熱燃燒器的壁溫情況及時(shí)調(diào)整補(bǔ)氣門的開度。
(3)運(yùn)行人員在高低負(fù)荷工況都應(yīng)調(diào)整好爐內(nèi)燃燒，調(diào)整好一次風(fēng)、二次風(fēng)的配風(fēng)，保證爐膛火焰不偏斜。
4.4重新設(shè)計(jì)燃燒器
    針對(duì)目前煤種比原先選定改裝煤粉直接點(diǎn)火燃燒器和煤粉濃縮、預(yù)熱燃燒器時(shí)的設(shè)計(jì)煤種要好，新設(shè)計(jì)燃燒器時(shí)，應(yīng)考慮適當(dāng)減少一次風(fēng)噴口面積，提高一次風(fēng)噴口風(fēng)速至25～28m／s(鍋爐原設(shè)計(jì)一次風(fēng)速為27m／s)。燃燒器改造后，要合理設(shè)計(jì)燃燒器壁溫?zé)犭娕及惭b位置，使在運(yùn)行中能真正起監(jiān)測作用。