劉恩生

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鍋爐滅火原因分析與防范措施

劉恩生

（華電國(guó)際技術(shù)服務(wù)中心，山東 濟(jì)南 250014）

由于煤質(zhì)、設(shè)備、運(yùn)行調(diào)整和控制系統(tǒng)等問(wèn)題，導(dǎo)致鍋爐滅火問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，不僅存在較大的設(shè)備隱患，也對(duì)運(yùn)行、檢修人員人身安全造成了威脅。從燃燒的原理、滅火相關(guān)因素、控制滅火的一般措施等方面進(jìn)行了探討，并結(jié)合一起典型案例進(jìn)行了具體分析。

運(yùn)行調(diào)整；鍋爐；設(shè)備隱患；空氣量

1 概述

煤粉燃燒過(guò)程是煤粉與空氣在一定溫度下發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程。煤粉氣流進(jìn)入爐膛后，首先被加熱到著火溫度才能穩(wěn)定地著火燃燒。將煤粉氣流加熱到著火溫度所需的熱量稱為著火熱，著火熱與燃料的性質(zhì)（著火溫度、燃料水分與灰分、煤粉細(xì)度）和運(yùn)行工況（煤粉氣流初溫、一次風(fēng)率和風(fēng)速）有關(guān)，也與燃燒器結(jié)構(gòu)特性及鍋爐負(fù)荷等有關(guān)。良好組織燃燒的4個(gè)條件包括適當(dāng)?shù)臓t溫、合適的空氣量、良好的空氣動(dòng)力工況、足夠的燃燒時(shí)間。任何一個(gè)條件發(fā)生變化都將影響到著火和燃燒的穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)直接導(dǎo)致鍋爐滅火，比如入爐煤質(zhì)變化、一次風(fēng)量和煤粉細(xì)度發(fā)生變化以及爐內(nèi)溫度水平變化，均有可能導(dǎo)致煤粉氣流的著火情況突變，引發(fā)鍋爐滅火。

2 鍋爐滅火相關(guān)因素

鍋爐滅火有時(shí)瞬間發(fā)生，有時(shí)事先出現(xiàn)征兆然后逐漸惡化加劇。事前最直接的征兆有爐膛負(fù)壓波動(dòng)大，甚至直接到上下限值；爐內(nèi)火焰忽明忽暗；部分火檢閃爍，甚至到最低；汽壓、汽溫、水位等變化大。爐膛大焦掉落等異常情況會(huì)導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)燃燒工況的劇烈變化，鍋爐設(shè)備故障以及一些人為操作失誤等情況也是導(dǎo)致鍋爐滅火的因素。

滅火的原因一般有煤質(zhì)變化，未及時(shí)調(diào)整燃燒；給粉不均、進(jìn)粉不正常；鍋爐低負(fù)荷下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行；各種原因造成斷煤、斷粉、斷風(fēng)；爐內(nèi)大塊焦渣突然掉落；風(fēng)粉配合不當(dāng)，爐膛負(fù)壓過(guò)大；其他操作的擾動(dòng)影響；自動(dòng)裝置失靈或者調(diào)節(jié)幅度過(guò)大。

鍋爐滅火主要集中出現(xiàn)在煤炭供應(yīng)緊張期間，由煤質(zhì)原因造成滅火的次數(shù)占全部滅火次數(shù)的60%以上，表現(xiàn)為入爐煤質(zhì)偏離設(shè)計(jì)值較大，煤種雜、煤質(zhì)差，無(wú)法滿足入爐煤摻配最低需求；鍋爐結(jié)焦掉焦造成滅火次數(shù)多；燃燒調(diào)整難度大，鍋爐滅火征兆不明顯，給運(yùn)行人員處理異常情況的時(shí)間短，部分鍋爐甚至存在高負(fù)荷滅火。

3 案例分析

3.1 設(shè)備及滅火情況

某鍋爐為660 MW超臨界參數(shù)變壓直流本生型鍋爐，一次再熱、單爐膛、尾部雙煙道結(jié)構(gòu)、采用平行擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、平衡通風(fēng)、露天布置，采用前后墻對(duì)沖式燃燒方式。

機(jī)組日常負(fù)荷維持較高水平，滅火期間為夜間，負(fù)荷為330 MW，D、E、F磨煤機(jī)運(yùn)行，鍋爐掉大焦，爐膛壓力先升至最大+270 Pa，后又降至最低－1 500 Pa，E、F磨煤機(jī)無(wú)火跳閘，鍋爐因“全爐膛火焰喪失”MFT動(dòng)作。

滅火后對(duì)應(yīng)給煤機(jī)的煤質(zhì)取樣化驗(yàn)結(jié)果表明，燃煤各項(xiàng)指標(biāo)基本正常，滿足穩(wěn)燃最低要求，但同一臺(tái)磨煤機(jī)的兩臺(tái)給煤機(jī)進(jìn)煤揮發(fā)分、熱值偏差大，燃煤明顯存在摻配不均現(xiàn)象，摻配高揮發(fā)分煙煤比例較大。

之前停機(jī)消缺期間檢查發(fā)現(xiàn)燃燒器貼壁風(fēng)導(dǎo)流筒有燒變形情況，但沒(méi)有發(fā)現(xiàn)燒損嚴(yán)重或?qū)Я魍裁撀洮F(xiàn)象。用熱電偶對(duì)各燃燒器的著火距離進(jìn)行測(cè)量，判斷燃燒器的燃燒狀況。調(diào)試發(fā)現(xiàn)，下層燃燒器燃燒穩(wěn)定性能偏弱，低負(fù)荷下抗干擾能力差。另外，鍋爐空氣預(yù)熱器存在比較嚴(yán)重的積灰堵塞（差壓達(dá)到2 300～3 000 Pa)，造成二次風(fēng)溫偏低、煙氣系統(tǒng)阻力增大，同時(shí)，一次風(fēng)機(jī)在高負(fù)荷下存在出力受限問(wèn)題，造成高負(fù)荷下風(fēng)量明顯不足。

3.2 原因分析

鍋爐截面熱負(fù)荷和單燃燒器熱負(fù)荷設(shè)計(jì)值偏高。鍋爐爐膛設(shè)計(jì)BMCR負(fù)荷下截面熱負(fù)荷為5.48 MW/m2，采用了單磨4只煤粉燃燒器，單只燃燒器熱功率達(dá)到252.4 MJ/h，無(wú)論是截面熱負(fù)荷，還是單燃燒器熱負(fù)荷設(shè)計(jì)值都較高，600 MW負(fù)荷爐膛屏過(guò)底部煙溫達(dá)到1 350 ℃以上，是針對(duì)燃用灰熔點(diǎn)在1 500 ℃左右、干燥無(wú)灰基揮發(fā)份小于20%的貧煤等煤種而設(shè)計(jì)選取的。

燃煤結(jié)焦特性強(qiáng)，是結(jié)焦加重的重要原因。在鍋爐爐膛尺寸不能改變的前提下，燃煤必須滿足灰熔點(diǎn)高于1 350 ℃的要求，這是防止鍋爐爐膛及屏底結(jié)焦的基本保證，特別是在550 MW負(fù)荷以上，必須加以保證，否則任何燃燒調(diào)整措施都無(wú)法從根本上解決爐膛結(jié)焦的問(wèn)題。受市場(chǎng)等因素影響，燃用灰熔點(diǎn)僅為1 200 ℃左右的高揮發(fā)分、高熱值煙煤。該煤種變化大，無(wú)法有效保證較穩(wěn)定的燃煤特性，燃燒調(diào)整措施不能相應(yīng)地進(jìn)行改變，造成鍋爐結(jié)焦加重。

綜合分析認(rèn)為，由于鍋爐存在結(jié)焦，降負(fù)荷后出現(xiàn)集中大量掉焦，對(duì)爐內(nèi)燃燒造成較大擾動(dòng)，同時(shí)，E、F層燃燒器存在著火距離遠(yuǎn)問(wèn)題，造成鍋爐低負(fù)荷下穩(wěn)燃能力差、抗干擾能力弱，導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)燃燒不穩(wěn)定，各燃燒器火檢信號(hào)逐步失去，而跳磨煤機(jī)在運(yùn)行人員投油后因當(dāng)時(shí)爐內(nèi)燃燒工況已嚴(yán)重惡化，基本瀕臨滅火，且落渣量較多，爐內(nèi)負(fù)壓波動(dòng)大，投油燃燒不好，導(dǎo)致油槍投入后未能及時(shí)檢測(cè)到火檢信號(hào)，最終導(dǎo)致“全爐膛無(wú)火”保護(hù)動(dòng)作機(jī)組跳閘。

3.3 處理及防范措施

處理及防范措施具體有以下5個(gè)：①對(duì)于燃燒器燒損變形缺陷，應(yīng)在停爐檢修期間更換或維修。②優(yōu)化燃料分類管理，保證每臺(tái)磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)燃燒器有較為穩(wěn)定的燃料特性。煤分類堆放管理，按揮發(fā)份、灰熔點(diǎn)、硫份、熱值分類。影響燃燒和結(jié)焦的主要因素是揮發(fā)分和灰熔點(diǎn)，摻配后熱值、硫份可按照入爐各煤加權(quán)平均，揮發(fā)分、灰熔點(diǎn)不能平均計(jì)算。③加強(qiáng)爐內(nèi)結(jié)焦檢查，在機(jī)組帶高負(fù)荷后，每天進(jìn)行定期降負(fù)荷脫焦的臨時(shí)措施，采取切換燃燒器、定期切換磨煤機(jī)、開(kāi)關(guān)燃盡風(fēng)門等方式進(jìn)行脫焦。④進(jìn)行各層燃燒器的燃燒調(diào)整試驗(yàn)，確定穩(wěn)定的燃燒運(yùn)行參數(shù)。修訂完善有關(guān)燃燒調(diào)整、防結(jié)焦掉焦滅火的應(yīng)急處置等臨時(shí)措施。提高運(yùn)行人員對(duì)異常參數(shù)的捕捉、判斷、分析和處理能力。在重點(diǎn)監(jiān)視好主要畫(huà)面、主要參數(shù)的同時(shí)，必須定期瀏覽其他畫(huà)面，以全面掌握機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。⑤完善鍋爐吹灰措施，將吹灰母管壓力提高至1.2 MPa，增加吹灰頻次。

4 滅火防范措施

燃煤煤質(zhì)控制方面，必須加強(qiáng)燃煤入廠管理，減少劣質(zhì)煤入廠。對(duì)指標(biāo)偏離較大的煤種、新增礦點(diǎn)的煤種，必須事先取樣做好燃煤指標(biāo)化驗(yàn)，掌握燃煤特性，便于摻配方式和燃燒調(diào)整措施的修訂。

加強(qiáng)燃煤摻配摻燒管理。制訂鍋爐入爐和入廠煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，燃用與鍋爐相匹配的燃料，把灰熔點(diǎn)作為燃煤采購(gòu)的考核指標(biāo)，杜絕采購(gòu)跨煤種混煤。摻配方案應(yīng)根據(jù)采購(gòu)煤源和廠內(nèi)存煤情況確定，對(duì)出現(xiàn)的異常問(wèn)題及時(shí)組織分析并采取對(duì)策。加強(qiáng)煤場(chǎng)管理，不同煤種要分堆存放。一般摻配摻燒主要考慮指標(biāo)為揮發(fā)份、熱值、硫份，盡量采用大部分接近設(shè)計(jì)煤種摻配少量不適合燃用煤種；加強(qiáng)入爐煤質(zhì)化驗(yàn)管理，重視入爐煤的灰熔點(diǎn)指標(biāo)，防止煤種灰熔點(diǎn)降低造成的鍋爐結(jié)焦結(jié)渣；入爐煤煤質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果應(yīng)及時(shí)、準(zhǔn)確，供運(yùn)行參考。

抓好運(yùn)行培訓(xùn)、運(yùn)行調(diào)整和應(yīng)急管理工作。運(yùn)行調(diào)整人員應(yīng)精力集中，爭(zhēng)取早發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定征兆，早采取措施處理；主動(dòng)提前了解煤質(zhì)情況，做好預(yù)測(cè)調(diào)整。定期試驗(yàn)油槍，保證隨時(shí)處于良好備用狀態(tài)；合理組織各燃燒器負(fù)荷分配和投停方式；在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)不能出現(xiàn)監(jiān)視不當(dāng)而造成粉管堵塞的情況。正確、及時(shí)處理制粉系統(tǒng)啟停、調(diào)整輔機(jī)故障事故；監(jiān)盤人員時(shí)刻要有事故預(yù)想應(yīng)對(duì)措施。

鍋爐滅火的有關(guān)保護(hù)定值應(yīng)準(zhǔn)確、正確動(dòng)作，保證不誤動(dòng)、不拒動(dòng)。保護(hù)設(shè)置和定值要符合國(guó)家行業(yè)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)要求。做好定期大、小修定期校驗(yàn)工作，保證校驗(yàn)合格，并做好日常爐膛負(fù)壓測(cè)點(diǎn)防堵、汽包水位測(cè)點(diǎn)防凍工作。

嚴(yán)格執(zhí)行鍋爐吹灰制度，防止大焦形成。加強(qiáng)對(duì)吹灰器的運(yùn)行監(jiān)視，優(yōu)化鍋爐吹灰，確保吹灰器運(yùn)行正常。每天在高負(fù)荷時(shí)段將吹灰器投入運(yùn)行。上層燃燒器運(yùn)行或機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，適當(dāng)增加吹灰次數(shù)，并加強(qiáng)對(duì)減溫水流量、爐膛出口煙溫的監(jiān)視和控制，防止出現(xiàn)鍋爐結(jié)焦，造成鍋爐滅火。為了防止大量焦渣脫落造成滅火，吹灰時(shí)可考慮采取投油助燃的防范措施。

TM621.2

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.22.120

2095－6835（2018）22－0120－02

〔編輯：張思楠〕