一起噴燃器改造導致鍋爐泄漏事件分析

吳聯國

(華電國際電力股份有限公司萊城發電廠，山東 萊蕪 271100)

近年來，國家對節能環保的要求越來越高，特別是對燃煤火電廠的排放要求越來越嚴格。為了降低氮氧化合物的排放，許多電廠進行了鍋爐低氮燃燒改造，因此，如何在改造后既達到環保排放要求又不降低鍋爐的可靠性就顯得尤為重要。

1 事件經過

某電廠共有4 臺300 MW 燃煤發電機組，鍋爐為上海鍋爐廠制造的SG-1025-17.44-M844 型亞臨界、中間一次再熱、正壓直吹四角切圓、固態排渣、平衡通風、控制循環汽包型燃煤鍋爐。制粉系統配置3 臺BBD4060 雙進雙出磨煤機系統，每臺磨煤機帶2 層一次風噴嘴，每一端帶四角1 層一次風噴嘴，共帶6 層一次風噴嘴，正常工況下3 臺磨煤機帶MCR 工況。

以A 磨煤機為例，風噴嘴分為A1-1、A1-2、A1-3、A1-4，A2-1、A2-2、A2-3、A2-4。其中，3 號機組鍋爐于2012年12月份進行了低氮燃燒改造，主要對燃燒器(包括相連的煤粉管道)、油槍、水冷壁、二次風道、二次風門和風箱等主設備及其附件進行了改造，特別是將鍋爐燃燒器改造為穩燃功能燃燒器+濃淡燃燒器+偏置周界風+SOFA燃燒器。對原有燃燒器一、二次風噴嘴進行改進，A2 層為微油點火燃燒器，A1、B1、B2、C1、C2層一次風燃燒器均為濃淡燃燒器，用以減少氮氧化合物排放。

2013-03-09 T08:30，3 號機組負荷236 MW，機組總煤量為127 t/h。運行人員檢查發現，3 號爐3 號角B1 層燃燒器區域有異音，DCS 指示兩側煙溫偏差、蒸汽流量與給水流量均正常。

09:00，經確認，水冷壁管子泄漏，匯報值長，經請示，中調同意停機處理。

2013-03-10 T01:15，解列發電機。

2 檢查處理過程

2013-03-11，搭設3 號爐膛升降平臺進入3號爐膛內仔細查看，在高、低位SOFA 區域水冷壁未發現吹損點；檢查主燃燒器，發現存在噴燃器四周水冷壁管吹損現象，被吹損管的位置均在兩層噴燃器之間的未加防磨護板處，其中3 號角B1 層煤粉噴嘴與B 層油槍之間爐右側第2 根水冷壁管被吹損泄漏，泄漏點大小約2 mm×2.5 mm，左側第1 根水冷壁管被嚴重吹損、減薄，3 號角B1、B2 層煤粉燃燒器的噴嘴均出現裂紋，所有二次風門開關正常。

根據專家意見，對泄漏部位焊補后增加防磨護板，對所有存在磨損的噴燃器四周水冷壁部位均安裝防磨護板。3月16日，拆除3 號角B1 層燃燒器外護板和B1-3 噴燃器彎頭，檢查一次風室的磨損情況，沒有發現煤粉泄漏現象。3月17日，調整校對所有的二次風門開度和噴燃器擺角。3月18日09:40，3 號爐上水，達到備用條件。

3 原因分析

針對3 號爐水冷壁管子泄漏的問題，電廠、某電科院金屬和鍋爐專業小組、設備廠家都進行了多角度的分析，并對燃燒器改造圖紙進行了研究，但均未發現明顯的設計缺陷。拆除3 號角B1 層燃燒器外護板和B1-3 噴燃器彎頭，沒有發現一次風室煤粉泄漏的現象，排除煤粉泄漏磨損的原因。根據泄漏處管壁磨損和泄漏點的形狀，對此次泄漏的原因分析如下。

(1)二次風攜帶灰顆粒，運行過程中磨損迎風面的水冷壁管子，是造成泄漏的直接原因。

(2)二次風風向改變：對3 號爐低氮燃燒器進行改造，沒有改動主燃燒器殼體和隔板，只是更換了煤粉燃燒器和二次風噴嘴，減少了二次風噴嘴的通風面積，因此，新的燃燒器與殼體、隔板的間隙的匹配性發生變化，使含灰顆粒的二次風通過這些通道時流場發生改變，導致二次風的路徑發生變化沖向水冷壁管，灰顆粒磨損水冷壁管。此外，在此次檢查中發現，為防止B1 層煤粉燃燒器擺動卡澀，安裝過程中將B1 層煤粉燃燒器和B 層油槍之間的隔板端部進行現場切割，也造成二次風向的變化。此次處理中恢復該隔板，調整所有的二次風門開度和噴燃器擺角。

(3)二次風風速增大：在運行氧量一定的情況下，如果SOFA 風擋板開度較小或不開，二次風速也會較大幅度提高，而含灰顆粒的二次風對管子的吹損與風速的3 次方成正比，即使風速稍提高，也會使管子的吹損強度增加很多。由于3 號機組改造后，燃燒器調整試驗沒有提供正式報告，因此投運以來，燃燒器一直未投入自動控制；二次風調整慢，為保證燃燒穩定，SOFA 風一直開度較小或不開。通過PI 系統檢查發現，風箱壓差較改造前降低幅度小，而噴燃器四周增加了6 mm 的防磨護板，減少了二次風通過水冷壁與噴燃器之間的流通面積，使風速提高，加速磨損，從而造成泄漏。

4 防范措施

(1)搭設爐內升降平臺，檢查3 號爐所有噴燃器四周水冷壁管的吹損情況，特別是此次泄漏點類似部位。如發現多處類似位置的水冷壁管吹損嚴重，則在焊補后采取防磨噴涂處理措施；如被吹損的水冷壁管子數量少，或吹損面積較小，則在焊補后采取堆焊處理措施。

(2)進行噴燃器擺動和二次風門開、關試驗，對存在卡澀的噴燃器和開關不正常的風門及時進行處理。

(3)開機后，及時聯系設備廠家對燃燒器進行調整試驗，提供正式試驗報告，出具合適的二次風箱壓差和風門特性，投入燃燒自動調節。通過對SOFA 風擋板開度、送風機出口風壓和二次風、周界風的擋板開度的調整，控制二次風風箱與爐膛的壓差，合理降低二次風的風速。

(4)利用機組大修機會，調整燃燒器與殼體、隔板的間隙均勻，消除二次風流向改變因素，對噴燃器區域水冷壁管進行防磨噴涂處理。

(5)聯系3 號爐噴燃器改造廠家對噴燃器結構進行研究分析，進一步優化，探討避免水冷壁管吹損的防范措施。

(6)利用低氮燃燒器改造機會，對其他機組噴燃器區域水冷壁布置進行改造，消除水冷壁管被吹損的隱患。

5 結束語

該電廠采取以上防范措施后，3 號機組鍋爐未再發生噴燃器周圍水冷壁管吹損泄漏事件。

在燃煤鍋爐噴燃器改造過程中，超前預想改造對爐膛內風場的影響，提高了安裝質量，保證了鍋爐運行的可靠性。通過此次事件的分析，可以對類似鍋爐的噴燃器改造提供借鑒經驗。