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[摘 要]云浮发电厂B厂有限公司二期工程2×135MW几组配套锅炉是东方电气集团东方锅炉股份有限公司设计制造的首台135MW煤粉炉锅炉，云浮电厂3#、4#炉原设计煤种为晋东南无烟煤，因电煤的供应形势发生变化，无法满足锅炉原设计无烟煤种的供应，现改烧高挥发份内蒙烟煤和神华烟煤。经过55天的大修改造后机组启动，锅炉燃烧器出现结焦及提前着火的现象，严重威胁了机组的安全运行及机组带负荷能力。情况如下：#3锅炉临修后启动，带负荷至约88MW时发现多个一次风燃烧器提前着火，该情况随后快速恶化，最严重时多达9个一次风喷嘴只能带最低转速运行，负荷带低至43MW，投两支油枪稳燃，经初步分析判断是喷嘴内部结焦导致提前着火。这些情况严重制约着机组的带负荷能，给机组的经济运行带来极大的挑战。
[关键词]喷嘴；着火；风速
中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）04-0326-02
问题及原因分析
一、煤种原因
总所周知煤质的挥发分越高，煤质则越容易着火，这也确定了锅炉改造煤种选用方案，云浮发电厂B厂有限公司2×135MW锅炉机组原先设计煤种是晋东南无烟煤，其干燥无灰基挥发分Vdaf=10.6%左右，后来由于国内煤价日益上涨的原因，掺烧适当的烟煤，但均匀混合后的其干燥无灰基挥发分控制在Vdaf=18.6%左右，这样保证锅炉燃烧的安全性，但由于鍋炉没有进行改烧烟煤的改造，燃烧器喷嘴仍然出现烧坏的现象。4～5月份，#3、4机组进行烟煤改造，我厂提高的烟煤煤种为内蒙烟煤和神华煤，成分见表1，根据东方锅炉《云浮电厂二期#3、#4机组锅炉改烧烟煤分析及改造方案建议书》分析论证，锅炉改烧神华烟煤，将存在炉膛和出口受热面结焦可能性，不建议单烧神华烟煤，可采用内蒙烟煤掺混部分神华煤进行改烧。
从上表可知，改造后的锅炉挥发分严格控制在28%～30%左右，如果挥发分超过允许值，会容易导致煤粉在送风管道上着火，造成事故。B厂#3、#4锅炉改造后出现燃烧器结焦提前着火的现象后，我们部门立即对燃煤进行了取样化验，粉样化验的挥发份Vad高达32%，超出设计值（Vad28.7%）较多。煤的挥发份越高越容易着火，这是导致燃烧器结焦提前着火的一个重要因素。
二、燃烧器设计原因
锅炉改造的重点是对燃烧器的改造，其目的是增强燃烧器对烟煤的适应能力，提高烧热烟煤的安全性和经济性，提高一次风管及喷口的使用寿命，同事降低燃烧器区域热负荷，减轻和防止结焦。云浮二期#3、4机组锅炉燃烧器的改造采用烟煤型煤粉浓淡燃烧器，使燃烧器喷口浓淡两侧在较小的浓淡风量偏差下实现适当的煤粉浓度比，提高锅炉的燃烧器烧坏及结焦，燃烧器内部采用了百叶窗叶片，在一次风喷口中布置了半锥体，作用是提高高低负荷稳燃能力，半锥体位于浓侧喷口内，使一次风弄份气流偏离主气流方向反切喷入炉内。结构如图1：
在锅炉改造启动后出现燃烧器结焦提前着火的原因分析之一，我们认为由于燃烧器的两级浓淡分离挡板和半锥体的原因，增加了煤粉的阻力，加之炉膛的对燃烧器喷嘴热负荷的原因导致煤粉在燃烧器出口着火。分析认为，一次风浓缩器结构内加装浓淡分离挡板确实可以减少煤粉对炉膛的冲刷，减轻炉膛结焦情况，但加装分离挡板明显增加了煤粉在浓缩器内的流通阻力，降低了一次风速，在高温下挥发分高的煤粉容易在浓缩器内着火，随着着火程度加大，煤粉燃烧后的结焦粘附在浓缩器内部，造成结焦的严重，最后导致燃烧器被烧坏。
在发现燃烧器结焦提前着火的情况下，运行部人员联系检修在一次风管处开孔打焦，发现煤粉燃烧后结的焦粘附在燃烧器的底部，这加大了一次风管中煤粉的阻力，这使得提前着火越来越严重，最后导致整个燃烧器被烧穿报废。
三、一、二次配风的影响
对于烟煤，一次风量和二次风量过低或者配风不均匀，会造成着火提前和炉内局部还原性气氛，导致燃烧器烧损和炉膛结渣。经调查分析，在对#3炉中上层8个一次风燃烧器启动曲线分析后发现了全部存在一个共同的异常：在给粉机某一稳定转速下，一次风压也保持稳定，但一次风速多次出现急剧下降，普遍在4～5m/s左右，最严重的降幅达到10m/s，导致这一异常的很大可能就是下粉不均时大量落粉。由于一次风速降低，可能会在燃烧器内部积粉（特别是这些浓缩器内部部分钢板出现烧损变形、部分内衬陶瓷片脱落后出现凹坑后，积粉可能大大增加）。这点事造成煤粉在浓缩器上积粉自燃的其中一点原因，我们对这些结焦的燃烧器开孔时发现在浓缩器的凹坑处结焦比平滑处严重，我们分析，由于凹坑处积粉不断积累，煤粉流速受阻，在高温的配合，高挥发分的烟煤达到燃烧的条件，变在凹坑处燃烧结焦，加上半锥体处卷吸气流的存在，把高温的气流不断卷吸回浓缩器处，导致煤粉流提前着火。另外我们发现#4炉启动中二次风压始终保持的很大，周界风保护喷嘴避免提前着火的效果好。#3炉启动中二次风压一直偏低，较长时间内只有几十Pa，周界风没有起到作用。这点也证实了配风对燃烧结焦提前着火有很大的影响。
四、一次风温的影响
锅炉送风的一次风温越高使得煤粉越容易燃烧，无烟煤的锅炉要求锅炉送粉的一次风温尽量的高，这样才使得无烟煤容易燃烧。但烟煤锅炉则需要严格控制一次风温，因为烟煤挥发分高，一次风温过高高挥发份的烟煤就会提前在燃烧器内部着火，导致燃烧器结焦烧坏，通过观察我们发现，#4炉启动中投粉前各一次风温都在190℃以下，部分只有140～150℃，即使发生短暂积粉只要吹扫及时也不会发生自燃，而#3炉启动中投粉前各一次风温都在200-250℃左右，当发生积粉时容易发生挥发份析出自燃。这点也证实了一次风温对烟煤提前着火起重要作用。
现场调整及处理
一、燃煤调整
煤质的挥发分对燃烧器提前着火起着决定作用，我们分析认为改造后的锅炉适应性煤质的挥发分在26%～29%左右，超过29%挥发分的煤质提前着火的可能性将大大提高，为此运行部对燃煤的挥发份进行严格控制，确保在配煤环节上将燃煤的挥发份进行控制，另外，加强煤质数据的化验及公布，在厂的主页上的云浮发电厂煤质数据上当天公布煤质数据，确保煤质挥发份在受控范围，在源头上遏制燃烧器提前着火的现象。 二、燃烧器改造
对于燃烧器这方面的处理我们认真分析其原因认为是浓淡分离隔板导致提前着火，为此在机组临修时候尝试性将#3、#4炉中层燃烧器的浓淡分离挡板割除，在机组启动时观察其燃烧情况，发现燃烧器提前着火的现象大有改善，中层燃烧器基本无提前着火现象，为此，在一月份过年临修期间我们将已经烧坏的燃烧全部更换重新设计的燃烧器，更换为无浓淡分离挡板、无半锥体的直流燃烧器，这样从设备上解决燃烧器提前着火的隐患。
三、配风调整
在发现燃烧器提前着火现象时，我们运行人员首先在参数上对锅炉进行调整。燃烧器改造后由于烧烟煤，对一次风速的要求有了较大变化。经计算在燃燒设计烟煤时，要保证喷口速度28m/s。实际运行可根据煤质分析结果适当调整风速，以不烧坏喷口为原则。风速过低会导致燃烧喷口结焦以及烧坏喷口。我们加强对燃烧器一次风速的监视，发现发现一次风速突然降低或者一次风粉温度突升后，立即采取了降低给粉机转速吹扫的应对措施，加强对燃烧器喷口的巡视，通过这些手段防止燃烧器提前着火。另外我们分析认为周界风具有提高一次风刚性，保护喷口的作用。燃烧器改造后周界风采用偏置周界风（即增大淡侧喷口周界风口尺寸、减小浓侧周界风口尺寸），在具有保护喷口的同时，还使得淡侧的周界风起到侧二次风的作用，增加淡测一次风刚性，进一步防范水冷壁高温腐蚀和结渣现象的发生。因此运行中不能像改造前燃烧无烟煤一样，开度都很低，应尽量开大，低负荷时开度可设置在50%～70%左右，高负荷时应设置在80%～100%。
四、控制一次风温
锅炉改造后采用温风送粉，要避免煤粉提前燃烧，要求风粉混合后温度不超过160℃，实际运行从安全的角度，可适当开大冷风门，控制风粉混合温度在120～140℃。风粉混合温度不宜降的过低，降得过低虽然安全性得到了更大的保证，但锅炉经济性会降低，所以我们把锅炉冷风门开度控制在60%以上，在保证锅炉安全运行同时，尽量不降低锅炉经济性。另外我们在浓缩器金属外部处加装了温度测点，用以监视燃烧器处的温度工况，控制温度一般在360℃左右，当发现温度超过380℃，我们就认为燃烧器有提前着火的现场，需现场观察监视，并作出适当的处理。
结束语
无烟煤锅炉改烧烟煤会出现燃烧器提前着火的现象，会造成锅炉燃烧器设备的烧坏，制约着锅炉的经济的运行，云浮发电厂在改造后采取一系列措施对燃烧器设备进行保护，通过燃煤控制、燃烧器改造、配风处理等方式，对燃烧器提前着火结焦问题进行控制处理，取得良好的效果，现在云浮二期2×135MW锅炉稳定运行，燃烧器提前着火的现象基本得到处理，确保的改造的成功，提高了锅炉燃烧烟煤的适应性，为企业创造了经济效益。
参考文献
[1] 东方锅炉股份有限公司.云浮电厂二期#3、#4锅炉改烧烟煤改造说明书[j].2011（5）.
[2] 东方锅炉股份有限公司.燃烧设备说明书[j].2011（5）.
[关键词]喷嘴；着火；风速
中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）04-0326-02
问题及原因分析
一、煤种原因
总所周知煤质的挥发分越高，煤质则越容易着火，这也确定了锅炉改造煤种选用方案，云浮发电厂B厂有限公司2×135MW锅炉机组原先设计煤种是晋东南无烟煤，其干燥无灰基挥发分Vdaf=10.6%左右，后来由于国内煤价日益上涨的原因，掺烧适当的烟煤，但均匀混合后的其干燥无灰基挥发分控制在Vdaf=18.6%左右，这样保证锅炉燃烧的安全性，但由于鍋炉没有进行改烧烟煤的改造，燃烧器喷嘴仍然出现烧坏的现象。4～5月份，#3、4机组进行烟煤改造，我厂提高的烟煤煤种为内蒙烟煤和神华煤，成分见表1，根据东方锅炉《云浮电厂二期#3、#4机组锅炉改烧烟煤分析及改造方案建议书》分析论证，锅炉改烧神华烟煤，将存在炉膛和出口受热面结焦可能性，不建议单烧神华烟煤，可采用内蒙烟煤掺混部分神华煤进行改烧。
从上表可知，改造后的锅炉挥发分严格控制在28%～30%左右，如果挥发分超过允许值，会容易导致煤粉在送风管道上着火，造成事故。B厂#3、#4锅炉改造后出现燃烧器结焦提前着火的现象后，我们部门立即对燃煤进行了取样化验，粉样化验的挥发份Vad高达32%，超出设计值（Vad28.7%）较多。煤的挥发份越高越容易着火，这是导致燃烧器结焦提前着火的一个重要因素。
二、燃烧器设计原因
锅炉改造的重点是对燃烧器的改造，其目的是增强燃烧器对烟煤的适应能力，提高烧热烟煤的安全性和经济性，提高一次风管及喷口的使用寿命，同事降低燃烧器区域热负荷，减轻和防止结焦。云浮二期#3、4机组锅炉燃烧器的改造采用烟煤型煤粉浓淡燃烧器，使燃烧器喷口浓淡两侧在较小的浓淡风量偏差下实现适当的煤粉浓度比，提高锅炉的燃烧器烧坏及结焦，燃烧器内部采用了百叶窗叶片，在一次风喷口中布置了半锥体，作用是提高高低负荷稳燃能力，半锥体位于浓侧喷口内，使一次风弄份气流偏离主气流方向反切喷入炉内。结构如图1：
在锅炉改造启动后出现燃烧器结焦提前着火的原因分析之一，我们认为由于燃烧器的两级浓淡分离挡板和半锥体的原因，增加了煤粉的阻力，加之炉膛的对燃烧器喷嘴热负荷的原因导致煤粉在燃烧器出口着火。分析认为，一次风浓缩器结构内加装浓淡分离挡板确实可以减少煤粉对炉膛的冲刷，减轻炉膛结焦情况，但加装分离挡板明显增加了煤粉在浓缩器内的流通阻力，降低了一次风速，在高温下挥发分高的煤粉容易在浓缩器内着火，随着着火程度加大，煤粉燃烧后的结焦粘附在浓缩器内部，造成结焦的严重，最后导致燃烧器被烧坏。
在发现燃烧器结焦提前着火的情况下，运行部人员联系检修在一次风管处开孔打焦，发现煤粉燃烧后结的焦粘附在燃烧器的底部，这加大了一次风管中煤粉的阻力，这使得提前着火越来越严重，最后导致整个燃烧器被烧穿报废。
三、一、二次配风的影响
对于烟煤，一次风量和二次风量过低或者配风不均匀，会造成着火提前和炉内局部还原性气氛，导致燃烧器烧损和炉膛结渣。经调查分析，在对#3炉中上层8个一次风燃烧器启动曲线分析后发现了全部存在一个共同的异常：在给粉机某一稳定转速下，一次风压也保持稳定，但一次风速多次出现急剧下降，普遍在4～5m/s左右，最严重的降幅达到10m/s，导致这一异常的很大可能就是下粉不均时大量落粉。由于一次风速降低，可能会在燃烧器内部积粉（特别是这些浓缩器内部部分钢板出现烧损变形、部分内衬陶瓷片脱落后出现凹坑后，积粉可能大大增加）。这点事造成煤粉在浓缩器上积粉自燃的其中一点原因，我们对这些结焦的燃烧器开孔时发现在浓缩器的凹坑处结焦比平滑处严重，我们分析，由于凹坑处积粉不断积累，煤粉流速受阻，在高温的配合，高挥发分的烟煤达到燃烧的条件，变在凹坑处燃烧结焦，加上半锥体处卷吸气流的存在，把高温的气流不断卷吸回浓缩器处，导致煤粉流提前着火。另外我们发现#4炉启动中二次风压始终保持的很大，周界风保护喷嘴避免提前着火的效果好。#3炉启动中二次风压一直偏低，较长时间内只有几十Pa，周界风没有起到作用。这点也证实了配风对燃烧结焦提前着火有很大的影响。
四、一次风温的影响
锅炉送风的一次风温越高使得煤粉越容易燃烧，无烟煤的锅炉要求锅炉送粉的一次风温尽量的高，这样才使得无烟煤容易燃烧。但烟煤锅炉则需要严格控制一次风温，因为烟煤挥发分高，一次风温过高高挥发份的烟煤就会提前在燃烧器内部着火，导致燃烧器结焦烧坏，通过观察我们发现，#4炉启动中投粉前各一次风温都在190℃以下，部分只有140～150℃，即使发生短暂积粉只要吹扫及时也不会发生自燃，而#3炉启动中投粉前各一次风温都在200-250℃左右，当发生积粉时容易发生挥发份析出自燃。这点也证实了一次风温对烟煤提前着火起重要作用。
现场调整及处理
一、燃煤调整
煤质的挥发分对燃烧器提前着火起着决定作用，我们分析认为改造后的锅炉适应性煤质的挥发分在26%～29%左右，超过29%挥发分的煤质提前着火的可能性将大大提高，为此运行部对燃煤的挥发份进行严格控制，确保在配煤环节上将燃煤的挥发份进行控制，另外，加强煤质数据的化验及公布，在厂的主页上的云浮发电厂煤质数据上当天公布煤质数据，确保煤质挥发份在受控范围，在源头上遏制燃烧器提前着火的现象。 二、燃烧器改造
对于燃烧器这方面的处理我们认真分析其原因认为是浓淡分离隔板导致提前着火，为此在机组临修时候尝试性将#3、#4炉中层燃烧器的浓淡分离挡板割除，在机组启动时观察其燃烧情况，发现燃烧器提前着火的现象大有改善，中层燃烧器基本无提前着火现象，为此，在一月份过年临修期间我们将已经烧坏的燃烧全部更换重新设计的燃烧器，更换为无浓淡分离挡板、无半锥体的直流燃烧器，这样从设备上解决燃烧器提前着火的隐患。
三、配风调整
在发现燃烧器提前着火现象时，我们运行人员首先在参数上对锅炉进行调整。燃烧器改造后由于烧烟煤，对一次风速的要求有了较大变化。经计算在燃燒设计烟煤时，要保证喷口速度28m/s。实际运行可根据煤质分析结果适当调整风速，以不烧坏喷口为原则。风速过低会导致燃烧喷口结焦以及烧坏喷口。我们加强对燃烧器一次风速的监视，发现发现一次风速突然降低或者一次风粉温度突升后，立即采取了降低给粉机转速吹扫的应对措施，加强对燃烧器喷口的巡视，通过这些手段防止燃烧器提前着火。另外我们分析认为周界风具有提高一次风刚性，保护喷口的作用。燃烧器改造后周界风采用偏置周界风（即增大淡侧喷口周界风口尺寸、减小浓侧周界风口尺寸），在具有保护喷口的同时，还使得淡侧的周界风起到侧二次风的作用，增加淡测一次风刚性，进一步防范水冷壁高温腐蚀和结渣现象的发生。因此运行中不能像改造前燃烧无烟煤一样，开度都很低，应尽量开大，低负荷时开度可设置在50%～70%左右，高负荷时应设置在80%～100%。
四、控制一次风温
锅炉改造后采用温风送粉，要避免煤粉提前燃烧，要求风粉混合后温度不超过160℃，实际运行从安全的角度，可适当开大冷风门，控制风粉混合温度在120～140℃。风粉混合温度不宜降的过低，降得过低虽然安全性得到了更大的保证，但锅炉经济性会降低，所以我们把锅炉冷风门开度控制在60%以上，在保证锅炉安全运行同时，尽量不降低锅炉经济性。另外我们在浓缩器金属外部处加装了温度测点，用以监视燃烧器处的温度工况，控制温度一般在360℃左右，当发现温度超过380℃，我们就认为燃烧器有提前着火的现场，需现场观察监视，并作出适当的处理。
结束语
无烟煤锅炉改烧烟煤会出现燃烧器提前着火的现象，会造成锅炉燃烧器设备的烧坏，制约着锅炉的经济的运行，云浮发电厂在改造后采取一系列措施对燃烧器设备进行保护，通过燃煤控制、燃烧器改造、配风处理等方式，对燃烧器提前着火结焦问题进行控制处理，取得良好的效果，现在云浮二期2×135MW锅炉稳定运行，燃烧器提前着火的现象基本得到处理，确保的改造的成功，提高了锅炉燃烧烟煤的适应性，为企业创造了经济效益。
参考文献
[1] 东方锅炉股份有限公司.云浮电厂二期#3、#4锅炉改烧烟煤改造说明书[j].2011（5）.
[2] 东方锅炉股份有限公司.燃烧设备说明书[j].2011（5）.