等離子燃燒器燒損分析及對策

黃偉珍

（江西大唐國際撫州發(fā)電有限責任公司，江西 撫州 344128）

0 引言

某廠兩臺鍋爐為東鍋超超臨界變壓直流爐，燃燒方式為前后墻對沖燃燒，設計煤種為內(nèi)蒙煙煤[1]，前墻底層（A層）燃燒器為等離子燃燒器，在2018年5月份1號爐檢修期間，發(fā)現(xiàn)A層等離子燃燒器A3和A5燒損嚴重，為查明原因，進行深入分析，找出了燃燒器燒損的原因，采取對應措施后，等離子燃燒器燒損的問題得到了解決。

1 等離子設備概述

某廠采用安徽某公司生產(chǎn)的等離子燃燒器，等離子體燃燒器是將等離子體點燃的煤粉火焰放大并形成穩(wěn)定燃燒的裝置，來自等離子體點火器產(chǎn)生的高溫、高焓等離子體進入燃燒器的中心燃燒室，其高溫使煤粉顆?？焖偕郎夭a(chǎn)生爆裂，釋放大量煤粉揮發(fā)份后被迅速點燃，火焰經(jīng)多級燃燒放大噴入鍋爐爐膛[2]。一般情況下，等離子體燃燒器是在鍋爐的噴燃器基礎(chǔ)上設計而成。停止點火期間，不影響其正常使用，滿足鍋爐燃燒器的設計出力要求，不影響鍋爐的使用效率。等離子體點火原理示意如圖1所示。

圖1 等離子體點火原理示意圖

等離子冷卻水采用閉式水系統(tǒng)，如圖2所示。系統(tǒng)包含兩臺等離子冷卻水泵、等離子膨脹水箱，水箱容積為1 m3，系統(tǒng)補水來至除鹽水。

圖2 等離子冷卻水系統(tǒng)圖

2 等離子燃燒器燒損原因分析

2.1 等離子燃燒器燒損情況分析

2018年5月份1號爐檢修期間，發(fā)現(xiàn)A層等離子燃燒器A3和A5燒損嚴重，燃燒器燒損如圖3所示。

圖3 A3和A5等離子燃燒器燒損圖片

從等離子燃燒器燒損圖片看，燒損嚴重的部位均發(fā)生在燃燒器一次風噴口下部，而燃燒器二次風噴口未見燒損，說明運行中燃燒器二次風未出現(xiàn)異常，燃燒器一次風噴口下部燒損是由于煤粉在燃燒器下部堆積，造成積粉燃燒、噴口結(jié)焦。

2.2 等離子燃燒器燒損原因排查

磨煤機出口一次風速控制過低會造成著火點太近，嚴重時造成下部積粉燃燒、噴口結(jié)焦[3]。但調(diào)取停爐前的運行參數(shù)控制，如圖4所示，發(fā)現(xiàn)磨煤機出口一次風速控制在23 m/s以上，大于磨煤機出口設計噴口風速（設計風速為22.2 m/s），一次風速控制過低造成燃燒器燒損的原因可以排除。

圖4 A磨運行中的參數(shù)控制

從2018年1月8日開始，等離子膨脹水箱開始出現(xiàn)緩慢下降，每半個月需補水一次，經(jīng)外部排查未發(fā)現(xiàn)漏水點，等離子膨脹水箱下降趨勢圖如圖5所示。

圖5 等離子膨脹水箱下降趨勢圖

2018年3月5日，1號爐進行等離子拉弧試驗時發(fā)現(xiàn)A5等離子拉弧不成功，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)A5等離子外套筒和等離子槍體磨穿，造成等離子漏水。擴大排查發(fā)現(xiàn)A3、A4等離子也出現(xiàn)類似情況，其中A3等離子槍體磨穿漏水，A4等離子槍體有磨損痕跡，但尚未漏水。等離子外套筒和槍體的磨損圖片如圖6所示。

圖6 磨損的等離子外套筒和等離子槍體

等離子槍體外部是等離子外套筒，作用是將等離子槍體與煤粉隔離，起到保護等離子槍體的作用。受煤粉長期沖刷影響，靠近煤粉管道彎頭處的等離子外套筒被磨穿，等離子槍體暴露在高煤粉濃度環(huán)境中，長期沖刷導致等離子槍體漏水。等離子冷卻水通過磨損的等離子槍體流到燃燒器噴口，在漏水量較小時，磨煤機出口來的煤粉可以將水帶走，隨著漏水量逐步增加，造成部分煤粉在燃燒器下部沉積，進而導致噴口下部積粉燃燒、結(jié)焦，最終導致燃燒器燒損。

由以上分析可以得出，因等離子外套筒磨穿，造成等離子槍體磨損漏水，水進入到燃燒器一次風噴口，造成部分煤粉在燃燒器下部沉積，進而導致燃燒器噴口下部積粉燃燒、結(jié)焦，最終導致燃燒器燒損。

3 等離子燃燒器燒損應對措施

考慮到靠近煤粉管道彎頭處的等離子外套筒容易被磨穿，將等離子外套筒由普通套筒更換成外部貼防磨陶瓷的外套筒。將輕微磨損的等離子槍體進行了修復處理，對磨損嚴重的等離子槍體進行了更換，防止槍體磨損漏水導致燃燒器噴口積粉燃燒、結(jié)焦。

為防止磨煤機出口一次風速控制過低造成燃燒器噴口積粉燃燒、結(jié)焦、噴口燒損，磨煤機運行中需保持合理的一次風速[4]，控制磨煤機出口風速不低于23 m/s。為防止燃燒器旋流強度過高造成高溫煙氣回流過于靠近噴口，導致噴口燒損，保持合理的燃燒器旋流強度。

機組運行中加強對等離子膨脹水箱液位的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)膨脹水箱液位下降，進行深入排查，必要時安排人員將等離子槍體抽出檢查，盡早發(fā)現(xiàn)等離子漏水缺陷并處理。

將燒損的等離子燃燒器進行簡單修復，清理燃燒器噴口堆積的焦塊，割除燒損的部位，避免堵塞二次風通道，影響一二次風的混合。

采取以上措施后，等離子燃燒器燒損的問題得到了解決，后期檢查未再發(fā)現(xiàn)等離子燃燒器燒損。

4 結(jié)語

某廠檢修期間發(fā)現(xiàn)部分等離子燃燒器燒損，排查發(fā)現(xiàn)等離子外套筒磨穿，造成等離子槍體磨損漏水，水進入到燃燒器一次風噴口，造成部分煤粉在燃燒器下部沉積，進而導致燃燒器噴口下部積粉燃燒、結(jié)焦，最終導致燃燒器燒損。通過將等離子外套筒由普通套筒更換成外部貼防磨陶瓷的外套筒，將輕微磨損的等離子槍體進行了修復處理，對磨損嚴重的等離子槍體進行了更換等措施，解決了等離子燃燒器燒損的問題，為其他同類型機組解決類似問題提供了很好的借鑒。