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，發現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定燃燒的裝置，來自等離子體點火器產生的高溫、高焓等離子體進入燃燒器的中心燃燒室，其高溫使煤粉顆粒快速升溫并產生爆裂，釋放大量煤粉揮發份后被迅速點燃，火焰經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，如圖2所示。系統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，系統補水來至除鹽水。

圖2 等離子冷卻水系統圖

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，發現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、噴口結焦[3]。但調取停爐前的運行參數控制，如圖4所示，發現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磨運行中的參數控制

從2018年1月8日開始，等離子膨脹水箱開始出現緩慢下降，每半個月需補水一次，經外部排查未發現漏水點，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現A5等離子拉弧不成功，經檢查發現A5等離子外套筒和等離子槍體磨穿，造成等離子漏水。擴大排查發現A3、A4等離子也出現類似情況，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視，發現膨脹水箱液位下降，進行深入排查，必要時安排人員將等離子槍體抽出檢查，盡早發現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，后期檢查未再發現等離子燃燒器燒損。

4 結語

某廠檢修期間發現部分等離子燃燒器燒損，排查發現等離子外套筒磨穿，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。