600MW机组燃烧器喷嘴烧坏原因分析及治理对策

600MW机组燃烧器喷嘴烧坏原因分析及治理对策

1、概述

燃烧器是煤粉锅炉燃烧设备的主要组成部分，它的作用是：将燃料和燃料所需的空气送入炉膛，并组织一定的气流结构，使燃料和空气充分混合，造成必须的燃烧强度，在炉内迅速稳定地着火，达到完全的燃烧，保证锅炉安全经济运行，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧秸秆颗粒机、木屑颗粒机、秸秆压块机压制的生物质颗粒燃料。

2、设备现状

洛河发电厂三期工程2×600 MW机组于2007年底投产发电，配套2台上海锅炉厂有限公司提供的600 MW超临界压力直流锅炉，型号为SG -1918/25.4。本锅炉燃烧方式采用从美国阿尔斯通能源公司引进的摆动式四角切圆燃烧技术。采用中速磨煤机、冷燃料风机、正压直吹式制粉系统设计，煤粉燃烧器为四角布置、切向燃烧、摆动式燃烧器。主风箱设有6层宽调节比(WR)煤粉喷管，在煤粉喷嘴四周布置有燃料风，每组燃烧器沿高度方向分为A、B，C、D、E、F六个煤粉喷燃层。每台磨煤机的出口由四根一次风管接至炉膛四角的同一层煤粉喷嘴，锅炉MCR和ECR负荷时均投五层，另一层备用。三期两台锅炉2007年投运以后，在2008年和2009年机组检修和临检时，检查发现燃烧器喷嘴烧损较严重，主要是E、F层共8只一次风喷嘴和喷管。

(1) 2008年5、6号炉小修，检查发现5号炉燃烧器一次风喷嘴和6号炉燃烧器一次风喷嘴烧损严重。在小修中对烧坏的燃料风喷管和喷嘴进行了更换处理。

(2)2009年9月5号炉B级检修，检查发现5号炉燃烧器一次风喷嘴再次烧损严重。

(3)燃烧器烧损特点分析。通过2008年和2009年燃烧器烧损情况的统计分析发现：燃烧器的E、F层的一次风喷嘴和喷管烧损最为严重，A、B、C、D层未出现烧损现象

(4)燃烧器烧损后造成的危害。燃烧器一次风喷嘴和喷管烧损变形后，炉膛火焰中心与设计值偏差大，而且喷口尺寸与原尺寸偏差大，射流的初始动量与未烧损前相比动量减少，射程变短，刚性也差，煤粉在喷口不远处着火，喷口附近温度高，易产生结渣。从检查情况发现E、F层附近的水冷壁结渣比较严重。

2008年和2009年，5、6号炉燃烧器一次风喷嘴因为喷嘴顿体烧坏脱落砸通水冷壁管造成泄漏3次，致使机组停运。停运实际经济损失458.5万元。

燃烧器一次风喷嘴和喷管烧损后需进行更换处理，更换时需将燃烧器外部连接的粉管解列，将燃烧器一次风喷管和喷嘴一起向外拉出后进行更换，再装入，工作量大，环境差，费工、费时、费钱。

3、存在问题及分析

三期两台机组运行时间短，2007年底投产，2008年小修检查就发现燃烧器一次风喷嘴和喷管烧损，特别是2008年更换的新喷管和喷嘴，在2009年检修时发现又烧损严重，而且都是E、F层。针对燃烧器E、F层一次风喷管和喷嘴短期内烧损问题，进行了分析，认为有以下几个方面原因。

3.1燃烧器材质问题

通过对烧损的燃烧器喷嘴和喷管进行分析，发现原喷嘴和喷管材料为ZG40Cr20Ni5，此材料长期在高温下工作，当煤粉燃烧不稳定时，引起炉膛内温度分布不均匀或喷嘴处结焦，使喷嘴因温差产生热应力，致使喷嘴局部产生严重变形，一次风射程变短，刚性也差，煤粉在喷口不远处着火，喷口附近温度高，在构件中产生局部附加应力，当温度波动较大时，热应力变化幅度较大，造成喷嘴表面形成热疲劳裂纹，时间一长，造成燃烧器喷嘴和喷管烧损。

3.2风门挡板结构设计问题

燃料风风门挡板的结构为双挡板对称布置，全关状态下挡板呈15°，从全关到全开的转

角为75°，当风门全关时，挡板仍留有8%的流通空间，这是为了避免挡板全关时燃烧器喷嘴过热而被烧坏。

机组在低负荷运行时，E、F磨煤机停运，风门挡板关闭，虽留有8%的流通空间，但挡板为机械式，各个连接机构之间的销孔和销轴之间存有间隙，造成挡板的连接机构有空行程，在调试检查时发现：CRT和就地挡板刻度盘上显示挡板全关时，挡板应有开度为8%的流通空间，而就地实际检查挡板没有8%的流通空间，里面的挡板开度实际几乎是零，这是造成机组在低负荷运行时，E、F磨煤机停运，E、F层一次风喷嘴和喷管没有燃料风冷却，造成喷嘴和喷管附近温度过高、变形甚至烧坏，由此可见喷嘴燃料风风量过小，不能够冷却一次风喷嘴及喷管是造成一次风喷嘴及喷管烧损的主要原因。

3.3检修存在问题

在机组大小修后，未能将两侧大风箱内清理干净，留有碎铁杂物，在运行期间吹到挡板处，造成挡板卡涩；同时检修人员在检修后只是看挡板动不动，而没有认真去校对挡板的开度，造成挡板的实际开度与要求不符，燃烧器喷嘴在运行中冷却风不够，造成燃烧器喷管和喷嘴烧损。

4、改造措施

4.1提高喷嘴及风管的材质等级

在5、6号机组大小修期间，对烧坏喷管和喷嘴进行整体更换。为改善燃烧器喷嘴材科的高温性能，喷嘴选用：ZG40Cr24Ni9Si2NRe(NR9);喷管选用耐磨钢铸件JM6a。此喷嘴材料钢种为新研制的钢种，具有较高的热疲劳性能和高温氧化性能，化学成份铸件的金相组织为：奥氏体十合金碳化物十铁索体，铸造的模样选用具有一定强度、粒度细的模原材料制作，为保证喷嘴和喷管质量，所有零部件铸造和机加工完毕期间，派专业技术人员到备品厂进行检验、监造。

4.2对存在问题进行技术改造

针对2台炉燃烧器存在的上述问题，找到燃烧器喷嘴和喷管易烧损问题的原因后，在随后的机组检修中，做了以下2项工作。

(1)在2010年机组检修中，对2台炉E、F层烧损的燃烧器一次风喷嘴和喷管全部进行了更换。

(2)调整挡板开度，对2台炉燃烧器E、F层的燃料风挡板开度进行了重新标定，即当风门全关时，将E、F层的燃料风挡板开度由原来的8%的流通空间增加到30%的流通空间。

4.3加强运行工况调整

运行中加强燃烧调整，组织合理的燃烧工况和恰当的火焰中心，以减少高温腐蚀，减少烟气温度偏差；要求运行人员要精心调整燃烧，防止热负荷过分集中、燃烧中心不合适、烟温偏差大等问题，合理控制风量和风量的分配，防止火嘴被烧坏。

4.4改造前后燃烧器检查情况对比

2011年4月5号炉C级检修，2011年9月份6号炉A级检修检查发现：2台炉的E、F 层一次风喷嘴和喷管均较好，没有烧损。

5、结束语

经过近一年时间的运行情况分析，洛河电厂5号、6号炉一次风喷嘴及喷管未发生变形、烧损现象，E、F层附近的水冷壁未发现大面积结渣结焦现象，设备运行的可靠性大大增强，在对锅炉燃烧器一次风喷嘴和喷管易烧坏的治理上，取得了可喜的成绩，确保了机组的安全经济运行，达到了预期效果。