王承亮

（1.清華大學熱能工程系，北京 100084；2.華電國際技術服務中心，濟南 250014）

送風機RB試驗失敗分析及預防措施

王承亮1，2

（1.清華大學熱能工程系，北京 100084；2.華電國際技術服務中心，濟南 250014）

1000MW機組鍋爐送風機快速減負荷（RB）試驗失敗并引發(fā)鍋爐滅火，組織了現場燃燒診斷試驗，通過試驗、歷史數據分析和現場鍋爐燃燒情況觀測，對引發(fā)鍋爐滅火的原因進行了深入分析，并提出了相應的整改措施。部分措施落實后，鍋爐燃燒情況明顯改善，并成功組織了鍋爐送風機RB試驗。

RUNBACK；送風機；鍋爐滅火；燃燒穩(wěn)定性；旋流燃燒器

0 引言

某電廠鍋爐2014年大修啟動后，組織進行送風機快速減負荷（RB）試驗，試驗失敗引發(fā)鍋爐滅火，造成非計劃停運。試驗運行狀態(tài)為機組負荷950 MW，5臺制粉系統運行，停運單側送風機進行RB試驗，鍋爐發(fā)生“全爐膛火焰喪失”主燃料跳閘（MFT）事故。為分析RB試驗失敗的原因，特進行了鍋爐燃燒診斷試驗、滅火原因分析，并提出了針對性應對措施，有效保證鍋爐正常運行。

1 機組概況

鍋爐為高效超超臨界參數變壓直流爐，采用單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、運轉層以上露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構架、全懸吊結構Π型鍋爐。制粉系統采用冷一次風正壓直吹式，設有2臺50%額定容量的動葉可調軸流式一次風機，提供一次冷、熱風輸送煤粉。配置動葉可調軸流式引風機、送風機各2臺。每臺鍋爐配6臺中速輥式磨煤機，對應A，B，C，D，E，F 6層燃燒器；鍋爐燃燒系統采用前后墻對沖旋流燃燒方式，前、后墻各布置3層，每層8臺，共48臺燃燒器；前、后墻各布置8臺燃盡風燃燒器、2臺側燃盡風燃燒器。鍋爐燃燒器系統布置如圖1所示。

煤粉及輸送用風經煤粉管道、燃燒器一次風管道煤粉濃縮器噴入爐膛。內二次風為直流（兼做停運燃燒器冷卻風），通過手動調節(jié)套筒調節(jié)位置來調節(jié)風量；外二次風為旋流，通過氣動執(zhí)行器調節(jié)風量；單臺燃燒器風量分配通過調節(jié)各內二次風套筒開度和外二次風調風器開度來實現；燃燒器中心風為停運燃燒器提供冷卻風，同時起到調節(jié)燃燒器噴口高溫煙氣回流區(qū)大小的作用，中心風量通過氣動調節(jié)執(zhí)行器調節(jié)。鍋爐燃燒器系統結構如圖2所示。

圖1 鍋爐燃燒器系統布置

圖2 鍋爐燃燒器系統結構

2 鍋爐燃燒器系統改造概況

在機組檢修期間，檢查發(fā)現鍋爐兩側墻第2層燃燒器以上至燃盡風區(qū)域高溫腐蝕嚴重，為緩解上述問題，在每層側墻燃燒器外加裝了側二次風，風源引自二次風箱，前、后墻每層各2個共12個側二次風噴口，如圖3所示。

3 送風機RB動作邏輯

協調控制系統（CCS）方式下負荷≥530MW，若2臺送風機其中1臺跳閘，則觸發(fā)“送風機RB”，RB目標負荷為500MW。

圖3 改造后鍋爐前、后墻燃燒器布置

4 送風機RB試驗前鍋爐配風情況

鍋爐配風情況見表1。靠近側墻2臺燃燒器外二次風旋流強度在70%左右，內側燃燒器外二次風旋流強度在35%左右，燃燒器內二次風擋板開度為40%，停運燃燒器中心風開度為50%，運行燃燒器中心風開度為10%。

5 鍋爐送風機RB試驗過程及分析

5.1 試驗過程

2014-09-12 T 21：29：00，機組負荷950MW，制粉系統A，B，C，E，F層運行。21：29：53，運行人員手動跳閘B側送風機，聯跳B側引風機，RB程序動作正常，跳閘C層磨煤機，5 s后跳閘E層磨煤機。21：30：12，A，B層磨煤機跳閘；21：30：15，F層磨煤機跳閘，首出原因均為“煤層失去火焰”，“煤層失去火焰”聯跳磨煤機邏輯為“火檢滅火信號8取4”有效；21：30：17，鍋爐MFT，首出原因為“全爐膛滅火”。

5.2 風機RB動作前、后變化情況

5.2.1 風機RB動作情況

2014-09-12 T 21：29：53，鍋爐B側送風機跳閘后，A側送風機動葉開度由68.5%上升至98.3%，A側引風機動葉開度由64.9%上升至89.2%，磨煤機跳閘前、后一次風壓分別為9.70 kPa及11.52 kPa（一次風壓升高1.82 kPa），風機RB動作正常。

5.2.2 C，E層磨煤機跳閘前、后爐膛壓力情況

RB動作后，C，E層磨煤機跳閘前爐膛壓力為-108Pa，21：30：17，降至-773Pa后升至192Pa。爐膛壓力變化趨勢與二次風壓力變化趨勢一致，未出現爐膛壓力階躍突變現象。

5.2.3 鍋爐運行氧量變化情況

在RB動作50 s后（21：30：00—21：30：50），省煤器出口B側測點1，2，3氧量測量值由4.63%，3.29%，1.38%降至1.83%，0，0（平均降低2.49百分點），省煤器出口A側測點1，2，3氧量測量值由2.97%，3.96%，4.62%降至1.48%，2.35%，2.53%（平均降低1.46百分點）。

6 RB試驗失敗、鍋爐滅火原因分析

表1 鍋爐配風方式 %

RB動作跳C，E層磨煤機約12 s后，因一次風機系統調節(jié)遲緩原因導致一次風壓提高了1.82 kPa（若考慮爐膛負壓變化則升高更多），磨煤機入口風量瞬間增加約28m3／h。此種瞬間運行工況，導致瞬間進入A，B，F層燃燒器的粉量和風量急劇增加，需要的著火熱量瞬間急劇增加［1］，燃燒器煤粉黑龍區(qū)延長、著火點推后，同時磨煤機通風量瞬間增加，煤粉細度瞬間變粗，超過正常運行控制要求，也會加劇著火點推遲。

因單側送風機跳閘后二次風量瞬間降低約690 t／h，且RB保護聯跳的B，C層磨煤機二次風供風擋板并未實現保護關至0，導致A，B，F層燃燒器有效二次風量瞬間降低較多，使燃燒器外二次風旋流卷吸作用瞬間降低，高溫煙氣回流瞬間減弱，回流高溫煙氣量瞬間減少，煤粉氣流吸收的熱量瞬間降低，加劇了煤粉氣流著火推遲。

一次風、二次風系統2方面的綜合影響導致燃燒器煤粉氣流著火點瞬間推后較多，燃燒器煤粉黑龍區(qū)超過火檢探頭監(jiān)測范圍（燃燒器火檢檢測區(qū)域在距離燃燒器噴口0.5m左右的位置），則火檢“無火”信號發(fā)出（實際上此時燃燒器并未真滅火），A，B，F層磨煤機滿足保護跳閘調節(jié)條件而相繼異常跳閘，最終觸發(fā)“全爐膛滅火”鍋爐MFT。

靠近側墻燃燒器最先失去火檢信號的原因主要有3個［2］：一是靠近側墻燃燒器外二次風旋流強度為70%，偏低（100%時旋流強度最低），燃燒器旋流卷吸作用弱，燃燒器穩(wěn)定性相對差；二是側墻燃燒器區(qū)域爐膛溫度較低，著火條件差；三是側墻燃燒器區(qū)域設計加裝了側二次風噴口，在二次風量瞬間急劇波動時影響鄰近側二次風噴口，燃燒器二次風量降低。

A，B側鍋爐運行氧量瞬間分別平均降低2.49和1.46百分點，主要原因一方面為二次風量瞬間降低，另一方面為一次風壓瞬間增加，導致進入爐膛的粉量瞬間增加。

7 綜合預防措施分析

7.1 優(yōu)化側燃風運行方式［3］

7.1.1 現狀分析

為增加側墻區(qū)域氧量，降低還原性氣氛，在前、后靠近兩側墻位置增設3層共12套側燃風裝置。側燃風風量設計值為65～95m3／s，經估算占鍋爐總風量的5%～10%，此部分進入爐膛的風量相當于無組織風量，其出口風速達55m／s，在爐內上升氣流的帶動下很快向上，但其穿透深度有限，很難達到側墻中部。若風量降低，風速達不到要求，側燃風就不可能補充到側墻中間區(qū)域，以至于不能達到改善側墻近壁區(qū)域氣氛的目的，還可能因此而使鍋爐主燃燒區(qū)域氧量進一步降低，單只燃燒器外二次風量降低，旋流卷吸作用減弱，降低了燃燒器穩(wěn)定性，并且可能導致飛灰可燃物質量濃度升高、鍋爐效率降低、火焰中心升高。

7.1.2 整改建議

在當前運行方式下，暫將12只側燃風噴口關閉，以增加投運燃燒器二次風量，提高燃燒器運行的穩(wěn)定性。

7.2 優(yōu)化燃燒器配風方式［4-8］

7.2.1 燃燒器中心風開度調節(jié)

根據旋流燃燒器調節(jié)特性分析，運行燃燒器中心風擋板開度偏大（10%左右），導致旋流燃燒器中心回流負壓區(qū)變小，旋流卷吸高溫煙氣量減少，著火點推遲，單只燃燒器燃燒穩(wěn)定性降低。

將運行燃燒器中心風開度維持在5%，提高燃燒器燃燒穩(wěn)定性。

7.2.2 外二次風調節(jié)

底層燃燒器和中上層靠近側墻燃燒器外二次風旋流強度控制偏小，為增強射流剛性，改善側墻氣氛，開度一般維持在70%，使得靠近側墻燃燒器穩(wěn)定性降低。

將側墻燃燒器外二次風旋流強度維持在50%。

7.2.3 二次風擋板調節(jié)

磨煤機異常跳閘后，對應層燃燒器二次風擋板未設置聯鎖保護動作指令。

磨煤機異常跳閘后，將對應層燃燒器兩側二次風總擋板保護聯關至0。

7.2.4 燃盡風擋板調節(jié)

單側送風機異常跳閘發(fā)生RB后，燃盡風擋板未設置聯鎖保護動作指令。

單側送風機異常跳閘發(fā)生RB后，將燃盡風擋板瞬間保護聯關至0，以提高運行燃燒器二次風量，加強外二次風旋流卷吸作用，提高運行燃燒器燃燒穩(wěn)定性。

7.3 一次風機保護聯調

機組發(fā)生RB動作，磨煤機保護聯跳后勢必瞬間引起一次風壓升高較多，通過試驗確定在機組負荷800MW以上發(fā)生RB時，2臺一次風機瞬間保護聯關入口調節(jié)擋板3%，以超前提高一次風機響應速度，避免一次風風壓上升較多而對燃燒造成不利影響。

8 采取措施后鍋爐送風機RB試驗情況

根據當前設備運行情況和鍋爐送風機RB試驗失敗原因，為確保鍋爐送風機RB試驗成功，采取了如下幾項運行調整和熱態(tài)保護邏輯。

（1）將12只側燃風噴口關閉，以增加投運燃燒器二次風量，提高燃燒器運行穩(wěn)定性。

（2）將運行燃燒器中心風開度維持在5%，提高燃燒器燃燒穩(wěn)定性。

（3）磨煤機異常跳閘后，將對應層燃燒器兩側二次風總擋板保護聯關至0。

（4）單側送風機異常跳閘發(fā)生RB后，將燃盡風擋板瞬間保護聯關至0。

（5）機組負荷800MW以上發(fā)生RB時，2臺一次風機瞬間保護聯關入口調節(jié)擋板3%，以超前提高一次風機響應速度。

（6）將底層燃燒器和中上層靠近側墻燃燒器外二次風旋流強度維持在50%，提高燃燒器運行穩(wěn)定性。

再次組織鍋爐送風機RB試驗，試驗成功，為機組安全、連續(xù)運行奠定了基礎。

9 結束語

通過研究1000MW機組送風機RB試驗失敗引發(fā)的鍋爐滅火事故，深入分析引發(fā)鍋爐“全爐膛滅火”MFT的原因，并結合現場情況提出了相應的整改措施，實施后，鍋爐燃燒情況明顯穩(wěn)定，并成功組織了鍋爐送風機RB試驗。此項研究提高了鍋爐燃燒穩(wěn)定性，解決了送風機RB試驗不成功的技術難題，同時在提高旋流燃燒器燃燒穩(wěn)定性方面積累了經驗。

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（本文責編：弋洋）

TK 223.2

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1674-1951（2015）08-0036-04

王承亮（1971—），男，山東淄博人，高級工程師，從事節(jié)能技術研究和火力發(fā)電廠節(jié)能剖析診斷工作（E-mail：lwwcl＠sohu.com）。

2015-01-05；

2015-07-15