張 強(qiáng)

(山西興能發(fā)電有限責(zé)任公司)

古交電廠#1爐掉焦滅火分析處理

張 強(qiáng)①

(山西興能發(fā)電有限責(zé)任公司)

在電站鍋爐運(yùn)行中,鍋爐結(jié)渣、積灰是個(gè)長期存在的問題。本文介紹了古交電廠300 MW鍋爐設(shè)備,研究分析了鍋爐結(jié)焦的原因,提出綜合治理的措施。防止了鍋爐掉焦滅火事故的發(fā)生,提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

鍋爐;結(jié)焦;分析;措施;安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

古交電廠#1鍋爐頻繁掉焦滅火,并且投用了大量助燃用油,這不僅嚴(yán)重影響了鍋爐機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,也給設(shè)備安全、人身安全帶來了許多隱患,因此,亟需找到引起爐膛結(jié)焦和鍋爐燃燒穩(wěn)定性差、頻繁掉焦滅火的主要原因,以便采取相應(yīng)的措施,從而保證機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。該廠從煤質(zhì)特性及設(shè)備狀況著手進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)及運(yùn)行調(diào)整,達(dá)到了預(yù)期的效果。

1 鍋爐設(shè)備簡介

山西古交發(fā)電廠一期工程2×300 MW鍋爐是采用美國燃燒工程公司(CE)的引進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)和制造的。鍋爐為亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐,采用平衡通風(fēng)、直流式燃燒器、四角切圓燃燒方式,固態(tài)排渣煤粉鍋爐。型號(hào)為:HG-1025/17.5-YM17,燃用山西煙煤。鍋爐為單爐膛、Π型布置,采用擺動(dòng)式直流燃燒器、四角布置、切向燃燒方式,每角燃燒器為5層一次風(fēng)噴口,7層二次風(fēng)噴口和2層燃盡風(fēng)噴口。制粉系統(tǒng)為正壓直吹式制粉系統(tǒng),配5臺(tái)ZGM-95中速輥式磨煤機(jī)。在BMCR工況時(shí),4臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行,1臺(tái)備用,燃燒器為直流燃燒器正四角布置切向燃燒方式。在尾部煙道豎井下設(shè)置有2臺(tái)容克式三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。鍋爐輔機(jī)配有2臺(tái)沈陽風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的靜葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)、2臺(tái)沈陽風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的動(dòng)葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)、2臺(tái)湘譚風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的離心式一次風(fēng)機(jī)。

2 灰渣的熔融特性

灰渣的軟化溫度越高,其結(jié)焦的可能性就越小,反之可能性就越大。另外,不同成分的灰渣之間的相互混合也有可能使灰渣的軟化溫度、融化溫度大大的降低。該廠通過化驗(yàn)班的化驗(yàn)得出:灰渣的變形溫度(DT),軟化溫度(ST),熔融溫度(FT)都大于1 500℃,屬于比較難結(jié)焦的煤種。

3 鍋爐掉焦滅火情況

#1爐滅火的表現(xiàn)形式一般都是機(jī)組從高負(fù)荷吹灰期間,鍋爐突然發(fā)生掉焦情況,造成鍋爐爐膛首先正壓(正壓1 500 Pa左右),保護(hù)動(dòng)作聯(lián)跳1臺(tái)送風(fēng)機(jī),然后立即大負(fù)壓(2 600 Pa左右)導(dǎo)致MFT動(dòng)作鍋爐滅火。為了減輕鍋爐掉焦,電廠運(yùn)行人員采取了增大燃燒器內(nèi)外調(diào)風(fēng)擋板開度等措施,但效果不明顯。

4 掉焦原因及處理

經(jīng)分析認(rèn)為,#1爐結(jié)焦、掉焦的主要原因有以下幾個(gè)方面:

1)燃燒器燃燒區(qū)域存在煤粉火焰刷墻的情況,造成局部區(qū)域高溫,形成一定的結(jié)焦氣氛(還原性氣氛CO),導(dǎo)致鍋爐局部區(qū)域結(jié)焦。該廠#1、#2爐為同型號(hào)鍋爐,燃用同樣的煤種,分析燃用煤的灰熔點(diǎn)均大于1 500℃。#1爐的結(jié)焦情況明顯,而#2爐結(jié)焦情況較輕微,由此判定#1爐煤粉可能存在刷墻情況。通過對鍋爐溫度場的測量數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)鍋爐#1角,#4角的溫度明顯比#2角,#3角的溫度低,使火焰中心產(chǎn)生一定程度的偏斜,造成一次風(fēng)煤粉火焰刷墻并結(jié)焦。在山西電科院專家及該廠鍋爐專工的統(tǒng)一指揮下,先后對每臺(tái)鍋爐的5臺(tái)磨煤機(jī)出口的#2角,#3角一次風(fēng)管的可調(diào)縮孔進(jìn)行了調(diào)整:#2角,#3角的每個(gè)可調(diào)縮孔都開大了3圈,提高了被調(diào)的一次風(fēng)管的風(fēng)速,增加了風(fēng)的剛度。這就使?fàn)t膛火焰中心向#1角和#4角方向移動(dòng)了。又通過對爐膛溫度場的測量,對比各個(gè)角的溫度都差不多了,各個(gè)溫度測量見表1:

表1 爐膛溫度測量結(jié)果 ℃

2)負(fù)荷的變化是導(dǎo)致#1爐掉較大焦塊的直接原因。在機(jī)組高負(fù)荷下,由于爐膛溫度較高,為刷墻的煤粉結(jié)焦創(chuàng)造了有利條件,結(jié)焦的面積和厚度都較大,當(dāng)機(jī)組降到180 MW左右的低負(fù)荷以后,隨著爐膛溫度的降低和鍋爐運(yùn)行參數(shù)的降低,積聚在水冷壁表面的灰渣由于溫度下降導(dǎo)致其由高負(fù)荷下的熔融狀態(tài)向固態(tài)化方向轉(zhuǎn)變,并且對水冷壁的附著力也大大下降,從而在鍋爐吹灰情況下發(fā)生掉焦。鍋爐的大焦塊掉在撈渣機(jī)后,瞬間產(chǎn)生大量的水蒸氣,破壞撈渣機(jī)的水封,同時(shí)使?fàn)t底漏入大量冷風(fēng),造成燃燒器區(qū)域(尤其是下排燃燒器區(qū)域)煤粉火焰著火狀況的嚴(yán)重惡化,使?fàn)t膛負(fù)壓產(chǎn)生劇烈波動(dòng)(超限)而引起鍋爐滅火。

3)爐內(nèi)空氣動(dòng)力工況組織比較混亂。檢查發(fā)現(xiàn)鍋爐掉焦滅火頻繁時(shí),燃燒器的內(nèi)、外二次風(fēng)調(diào)風(fēng)擋板開度位置比較混亂并且開度普遍偏大,大部分沒有在冷態(tài)空氣動(dòng)力場推薦的開度值附近,造成直流燃燒器的射流強(qiáng)度偏小,其卷吸高溫?zé)煔獾哪芰p弱,燃燒器的自穩(wěn)燃性能下降,從而導(dǎo)致一次風(fēng)煤粉火焰燃燒推遲,增大了煤粉刷墻結(jié)焦的可能性,同時(shí)鍋爐抗外界擾動(dòng)(如掉焦)的能力也大幅度下降。

4)爐膛下部漏風(fēng)大,使下排燃燒器的燃燒穩(wěn)定性下降,著火推遲,造成爐膛火焰中心升高,而下排燃燒器延遲著火的煤粉在中、上排燃燒器區(qū)域充分燃燒,使該部位爐膛溫度較高,促使中、上排燃燒器著火提前,該區(qū)域的爐膛溫度進(jìn)一步提高,從而增大了在中、上排燃燒器區(qū)域間及分割屏過熱器的結(jié)焦幾率。

5 采取的措施

為有效解決#1爐頻繁掉焦滅火問題,采取了以下綜合治理措施:

1)嚴(yán)把鍋爐燃燒器的檢修質(zhì)量關(guān)。利用機(jī)組中修的機(jī)會(huì),對燒損變形、發(fā)生偏斜的燃燒器噴口每層燃燒器四角的風(fēng)速及時(shí)進(jìn)行了修整和校正,以防止燃燒器一次風(fēng)噴口處煤粉分布不均和煤粉火焰發(fā)生偏斜而引起爐膛局部結(jié)焦。

2)機(jī)組啟動(dòng)前,對鍋爐進(jìn)行冷態(tài)空氣動(dòng)力場試驗(yàn)。通過試驗(yàn)找出燃燒器合理的配風(fēng)方式和最佳的內(nèi)、外調(diào)風(fēng)擋板位置,使?fàn)t內(nèi)組織起良好的空氣動(dòng)力工況,確保鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3)消除爐膛底部的漏風(fēng)。重點(diǎn)檢查鍋爐水封槽插板與水封結(jié)合處是否存在漏風(fēng),并對水封槽內(nèi)存在的積灰進(jìn)行清理,同時(shí)在運(yùn)行中盡量提高水封槽水位,使?fàn)t底密封更嚴(yán)密。

4)保證鍋爐氧量表指示準(zhǔn)確、可靠。及時(shí)對氧量表進(jìn)行了標(biāo)定,便于運(yùn)行人員合理控制鍋爐運(yùn)行氧量,優(yōu)化鍋爐燃燒,減少因缺風(fēng)造成的鍋爐結(jié)焦積灰問題。

5)控制較為合適的一次風(fēng)煤粉濃度和保持合適的煤粉細(xì)度,以保持爐膛溫度場分布的均勻性。

6)保證所有吹灰器能夠正常投入。吹灰時(shí)間間隔嚴(yán)格按規(guī)定執(zhí)行,在鍋爐升降負(fù)荷及爐膛吹灰時(shí)加強(qiáng)對爐膛負(fù)壓的監(jiān)視,以防止鍋爐掉焦塌灰滅火。

7)降低火焰中心位置。爐膛出口的煙氣溫度太高并且大于灰渣的軟化溫度(ST)而使?fàn)t膛出口的受熱面結(jié)焦。爐膛火焰中心位置太高導(dǎo)致結(jié)焦,只要降低火焰中心位置就可以消除該鍋爐結(jié)焦問題。因此,制做了單臺(tái)制粉系統(tǒng)最大出力試驗(yàn),通過試驗(yàn)得出,再追大負(fù)荷時(shí)運(yùn)行4臺(tái)制粉系統(tǒng)就可以滿足負(fù)荷的需要。這樣就可以使鍋爐火焰中心降低,大大地降低結(jié)焦的幾率。

8)適當(dāng)降低一次風(fēng)速度。一次風(fēng)速度調(diào)整必須根據(jù)煤質(zhì)的變化來進(jìn)行,在額定負(fù)荷下,當(dāng)燃用優(yōu)質(zhì)煙煤時(shí),將一次風(fēng)速度降低到30 m/s;當(dāng)燃用一般煙煤時(shí),將一次風(fēng)速度降低到26 m/s。降低一次風(fēng)速度可降低一次風(fēng)射流的剛性,防止煤粉氣流沖擊爐墻,從而防止?fàn)t膛結(jié)渣。

9)增大爐內(nèi)的過量空氣系數(shù)。將爐膛出口氧量提高到不低于3.5%。

10)調(diào)整四角燃燒器風(fēng)粉動(dòng)量分配,使之達(dá)到均勻狀態(tài),保持高溫火焰中心位于爐膛斷面的幾何中心處。

11)在高、低過熱器、省煤器等處加裝聲波吹灰器,嚴(yán)格進(jìn)行吹灰操作,使水冷壁和過熱器表面保持基本干凈,防止出現(xiàn)結(jié)焦、積灰,影響傳熱。

6 結(jié) 論

根據(jù)目前的設(shè)備狀況和煤質(zhì)條件保證4臺(tái)磨煤機(jī)滿足機(jī)組帶300 MW電負(fù)荷。這樣就避免了啟動(dòng)第5臺(tái)磨煤機(jī)使鍋爐火焰中心升高而導(dǎo)致鍋爐再熱器和過熱器管壁超溫、鍋爐受熱面結(jié)渣現(xiàn)象,經(jīng)過分析、研究、調(diào)整后,該廠的鍋爐機(jī)組連續(xù)運(yùn)行了3個(gè)月,沒有再出現(xiàn)過因?yàn)殄仩t掉焦而滅火的事故,大大提高了鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

[1] 國家電力公司華東公司.發(fā)電廠集控運(yùn)行技術(shù)問答[M].北京:中國電力出版社,2002:82-85.

[2] 電力行業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心.鍋爐運(yùn)行值班員[M].北京:中國電力出版社,2001:53-55.

[3] 樊泉桂,魏 鐵,王 軍.火電廠鍋爐設(shè)備及運(yùn)行[M].北京:中國電力出版社,2001:39-41.

Analysis and Process on Slag Dropping and Outfire of No.1 Boiler in Gujiao Power Plant

Zhang Qiang

In operation of power plant boiler,the boiler slagging,fouling is a long-standing problem. This article introduces 300 MW boiler equipment of Gujiao power plant,researches and analyzes the reasons of the boiler slagging,puts forward comprehensive control measures.Prevents the accident of boiler slag dropping and outfire,improves the economy and safety of unit operation.

Boiler;Slagging;Analysis;Measures;Safe and economic operation

book=3,ebook=73

TD612

B

1672-0652(2010)03-0004-03

2010-01-23

張 強(qiáng) 男 1980年出生 2004年畢業(yè)于西安電力高等?？茖W(xué)校 助理工程師 古交 030206