直流燃燒器過熱變形的原因及對策

張濟(jì)顯，陳天順

(大唐淮南洛河發(fā)電廠，安徽 淮南 232008)

1 故障現(xiàn)象

某電廠630 MW超臨界鍋爐采用直流燃燒器，運行過程中曾多次出現(xiàn)燃燒器過熱變形，鈍體脫落砸傷鍋爐冷灰斗上部水冷壁，造成泄漏并嗤傷臨近水冷壁管，鈍體最后卡彎撈渣機(jī)刮板的現(xiàn)象。故障情況如圖1所示。

與300 MW等級鍋爐不同，600 MW等級鍋爐的爐膛容積熱負(fù)荷大，對金屬的耐熱性能要求更高。變形燃燒器多出現(xiàn)在低負(fù)荷時經(jīng)常備用的上層，其原因是上層磨煤機(jī)停備后，對應(yīng)層煤粉燃燒器通風(fēng)量大幅減少，使燃燒器受冷卻程度不夠。圖1中(a)和(b)所示的現(xiàn)象是在停備情況下由于對應(yīng)層煤粉燃燒器周界風(fēng)量過小造成的。在電廠增加了停備情況下煤粉燃燒器的周界風(fēng)量后，仍出現(xiàn)圖1(c)所示的現(xiàn)象。雖然燃燒器四壁金屬未變形，但中間隔板已嚴(yán)重變形下垂，鈍體已脫落進(jìn)入撈渣機(jī)。

2 燃燒器過熱原因

在鍋爐正常運行時，下部水冷壁出口處壁溫在有大流量工質(zhì)不斷流過的情況下仍有300～400 ℃。而處在爐內(nèi)熱量中心位置的燃燒器，又在對應(yīng)磨煤機(jī)停運的情況下，僅靠部分周界風(fēng)冷卻，而且周界風(fēng)溫度也在300 ℃以上，火嘴的金屬溫度勢必很高。如果周界風(fēng)量不夠，極易出現(xiàn)如圖1中(a)和(b)的變形現(xiàn)象。

按運行規(guī)程要求，磨煤機(jī)停運后需對其風(fēng)路進(jìn)行隔離，但周界風(fēng)無法冷卻燃燒器中間隔板及鈍體。在沒有一次風(fēng)粉混合物冷卻的情況下，中間隔板及鈍體受到爐內(nèi)熱量中心強(qiáng)大的熱輻射，對金屬耐高溫性能提出了很高的要求。鍋爐正常運行時，每一次磨煤機(jī)啟停，燃燒器中間隔板及鈍體都要經(jīng)歷一次快冷快熱的過程，長期如此，勢必引起金屬特性發(fā)生變化，耐高溫性能減弱。因此，電廠在增加了煤粉燃燒器停備情況下的周界風(fēng)量后，仍出現(xiàn)圖1(c)所示的變形現(xiàn)象。

火嘴的金屬材料焊接性能不好時，溫度變化率大，極易發(fā)生焊口炸裂。中間隔板焊接在燃燒器兩側(cè)壁上，而鈍體僅靠幾個焊接的擋塊固定掛在隔板上。若擋塊脫落或中間隔板及鈍體自身變形使擋塊擋不住鈍體，在一次風(fēng)的推動及鍋爐自身固有振動的長期作用下，并且火嘴向下擺或火嘴水平角度本身就有向下傾斜的情況下，都可能造成鈍體脫落。

3 預(yù)防燃燒器變形的對策

(1) 確保備用燃燒器的周界風(fēng)量能滿足燃燒器四壁冷卻的最低要求。在正常情況下，二次風(fēng)擋板的結(jié)構(gòu)能保證當(dāng)周界風(fēng)擋板全關(guān)時仍留有8 %的通流間隙以冷卻燃燒器，但是安裝質(zhì)量、日常運行和維護(hù)質(zhì)量會使此狀態(tài)發(fā)生改變。因此，要經(jīng)常利用停爐機(jī)會實際核對該最低通流間隙是否符合要求。

(2) 備用燃燒器內(nèi)通冷一次風(fēng)。理論上其冷卻燃燒器的效果要大大優(yōu)于單純增加周界風(fēng)量，一是因為其溫度低，二是因為它不僅冷卻火嘴四壁，還冷卻中間隔板及鈍體。但采用這種方式首先要注意控制冷一次風(fēng)量，不可過大，以防影響到低負(fù)荷時鍋爐燃燒的穩(wěn)定性；其次，要防止磨煤機(jī)進(jìn)口熱風(fēng)門關(guān)閉不嚴(yán)使磨煤機(jī)內(nèi)溫度上升；第三，要防止磨煤機(jī)及煤粉輸送管道內(nèi)積煤受空氣長期沖刷自燃。

4 改造效果

經(jīng)過實際試驗觀察，電廠現(xiàn)采用的備用磨煤機(jī)通冷風(fēng)指標(biāo)為：一次風(fēng)速4～5 m/s；磨后溫度不超過65 ℃；磨入口冷風(fēng)量10～20 t/h，最大不超過30 t/h。改造后，電廠再未出現(xiàn)燃燒器過熱變形的現(xiàn)象。