空氣預(yù)熱器運行風(fēng)險及其預(yù)防技術(shù)

趙 毅

(國網(wǎng)天津市電力公司電力科學(xué)研究院，天津 300384)

空氣預(yù)熱器運行風(fēng)險及其預(yù)防技術(shù)

趙 毅

(國網(wǎng)天津市電力公司電力科學(xué)研究院，天津 300384)

介紹了空氣預(yù)熱器在電站鍋爐中的作用，指出空氣預(yù)熱器著火和主燃料跳閘事故的原因，提出了相應(yīng)的防范措施，并總結(jié)了在緊急情況下的3種處理方案，確保輔機(jī)的安全運行，有效避免各種重特大事故的發(fā)生。

空氣預(yù)熱器；主燃料跳閘；可燃物

1 概述

空氣預(yù)熱器多用于燃煤電廠鍋爐，主要是利用鍋爐尾部煙道中的煙氣通過其內(nèi)部散熱片，將進(jìn)入鍋爐前的空氣預(yù)熱到一定的溫度，用于提高鍋爐的熱效率，降低能量消耗。

空氣預(yù)熱器是電廠鍋爐的重要輔機(jī)，會因鍋爐燃燒參數(shù)調(diào)整不當(dāng)所造成的燃料聚集而發(fā)生著火，造成安全事故；若其密封結(jié)構(gòu)不當(dāng)或者受熱膨脹，容易發(fā)生電機(jī)出力受限或者傳動部分抱死等現(xiàn)象，造成空氣預(yù)熱器停運。一旦發(fā)生空氣預(yù)熱器單臺停運，若運行人員處理或操作不當(dāng)，將會直接造成機(jī)組主燃料跳閘(MFT)，導(dǎo)致機(jī)組非計劃停機(jī)事故。

2 空氣預(yù)熱器常見事故及原因

2.1 空氣預(yù)熱器尾部煙道著火或爆炸

作為熱交換設(shè)備，空氣預(yù)熱器包含了大量蓄熱元件，若熱量與能量結(jié)合必然會造成燃燒或爆炸。其中，空氣預(yù)熱器尾部煙道著火是一種較為普遍的事故，其產(chǎn)生的主要原因如下。

(1) 大量未燃燼的可燃物沉積在傳熱元件上是空氣預(yù)熱器尾部煙道著火的必要條件，也是關(guān)鍵所在?？諝忸A(yù)熱器的傳熱元件由薄板組成，排列緊密，單位體積受熱面大，而其下部金屬溫度低，很容易積灰。

(2) 最初調(diào)試階段，鍋爐在點火(油點火)以及長期低負(fù)荷運行的情況下(投油)，因燃燒不完全，從爐膛帶來的凝結(jié)油霧和未燃燼的可燃物堆積在空氣預(yù)熱器中層下部及冷端傳熱元件上，也是引起空氣預(yù)熱器著火的主要原因。

(3) 燃燒調(diào)整不當(dāng)造成的風(fēng)量不足或者配風(fēng)不合理，以及煤粉過粗等原因造成的燃燒不完全；低負(fù)荷運行時間長、燃燒不穩(wěn)定等情況帶來的未燃燼可燃物在波紋板上的聚集，也是造成著火的原因。

(4) 空氣預(yù)熱器吹灰未按啟動規(guī)程要求啟用。①在空氣預(yù)熱器啟動初期，吹灰介質(zhì)的汽壓和汽溫不足，過熱度低，吹灰效果不理想；②按規(guī)定空氣預(yù)熱器吹灰應(yīng)在25 %額定負(fù)荷以下連續(xù)運行，或者在25 %額定負(fù)荷以上至少8 h運行1個循環(huán)，而部分運行人員因不熟悉啟動初期運行規(guī)程或違規(guī)操作，造成吹灰效果不夠理想。

2.2 空氣預(yù)熱器停運造成MFT

空氣預(yù)熱器投運初期，因密封結(jié)構(gòu)不當(dāng)或受熱膨脹等原因造成電機(jī)出力受限或傳動部分抱死，導(dǎo)致空氣預(yù)熱器停止工作?？諝忸A(yù)熱器單臺停運后，直接觸發(fā)快速減負(fù)荷(RB)，同時將聯(lián)鎖本側(cè)一次風(fēng)機(jī)、本側(cè)送風(fēng)機(jī)、本側(cè)引風(fēng)機(jī)跳閘。若運行人員事故處理或操作不當(dāng)，將會直接導(dǎo)致機(jī)組MFT，造成非計劃停機(jī)。其主要原因如下：

(1) RB邏輯未經(jīng)過實際驗證，造成機(jī)組發(fā)生RB后未能實現(xiàn)設(shè)計功能；

(2) 運行人員采取了反向干預(yù)措施，如空預(yù)器跳閘后機(jī)組汽包可能會出現(xiàn)虛假水位，若操作給水勺管不當(dāng)，將造成機(jī)組嚴(yán)重缺水，導(dǎo)致機(jī)組因水位低而發(fā)生MFT；

(3) 機(jī)組設(shè)備不可靠，發(fā)生誤動、拒動，從而造成機(jī)組主燃料跳閘。

3 采取的措施

3.1 防止空氣預(yù)熱器尾部煙道著火

(1) 防止可燃物的沉積。運行中按照燃料性質(zhì)調(diào)整燃燒，防止出現(xiàn)燃燒物的殘留。

(2) 調(diào)整油燃燒器霧化質(zhì)量。避免因霧化不佳，存在漏油、角度不對等缺陷，造成燃料爆燃，引發(fā)重大事故。

(3) 加強對空氣預(yù)熱器的監(jiān)視。機(jī)組啟動前，應(yīng)進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)或判斷空氣預(yù)熱器有較多未燃燼的可燃物堆積時，嚴(yán)禁投入熱態(tài)運行，而要先進(jìn)行水清洗并烘干。同時，要保證吹灰器能正常投入，吹灰介質(zhì)參數(shù)合格。

(4) 設(shè)置著火探測系統(tǒng)。在空氣預(yù)熱器空氣側(cè)入口或出口安裝數(shù)個紅外線探頭。若空氣預(yù)熱器尾部煙道局部著火，發(fā)出的紅外線超出正常水平時，系統(tǒng)就會發(fā)出報警信號。

(5) 有效吹灰。通常在空氣預(yù)熱器出口煙氣側(cè)安裝吹灰器。一般而言，在空氣預(yù)熱器正常運行期間，每8 h吹灰1次；在空氣預(yù)熱器啟動期間，每4 h吹灰1次；在空氣預(yù)熱器停運前，也應(yīng)先進(jìn)行1次吹灰。當(dāng)鍋爐點火、長期低負(fù)荷運行或空預(yù)器堵灰嚴(yán)重時，應(yīng)增加吹灰次數(shù)。

3.2 防止空氣預(yù)熱器停運時MFT

單臺空氣預(yù)熱器跳閘，必然觸發(fā)RB動作信號。在RB動作瞬間，爐膛壓力瞬間為正壓或負(fù)壓，取決于一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)及引風(fēng)機(jī)的跳閘速度。如果引風(fēng)機(jī)第一時間跳閘，必然造成爐膛正壓，若此時處理不當(dāng)，爐膛壓力會不斷升高，最終導(dǎo)致鍋爐MFT?？諝忸A(yù)熱器單臺跳閘后RB能否成功動作，很大程度上也取決于爐膛壓力的波動情況。因此，必須采取有效的預(yù)防措施防止空氣預(yù)熱器停運時的MFT。

(1) 在機(jī)組投運前進(jìn)行試驗時，必須進(jìn)行RB動作模擬試驗，保證靜態(tài)試驗邏輯正確并能按照預(yù)想的設(shè)備動作順序完成試驗，不發(fā)生超時或誤動的情況。

(2) 機(jī)組啟動前，必須按照動作真實性，依次啟動、停止主要相關(guān)設(shè)備，保證事故狀態(tài)下的設(shè)備可靠性。

(3) 機(jī)組啟動前，必須將相關(guān)擋板逐一進(jìn)行開關(guān)試驗，并進(jìn)行嚴(yán)密性檢查，保證擋板不錯位、不跑風(fēng)、不漏風(fēng)。

4 緊急處理方案

空氣預(yù)熱器內(nèi)的著火常起源于中間層下部和冷端傳熱元件，從局部極小面積著火到大面積燃燒通常至少需2 h或更長時間。為減少損失，應(yīng)盡早判斷是否著火。一般可根據(jù)空氣預(yù)熱器溫度的高低或通過觀察孔觀測，判斷是否著火；若發(fā)現(xiàn)著火，應(yīng)立即關(guān)閉觀察孔。

4.1 防火措施

空氣預(yù)熱器尾部煙道一旦發(fā)生著火，應(yīng)立即采取相關(guān)應(yīng)對措施。因此，必須確保消防系統(tǒng)及設(shè)備一直處于正常狀態(tài)；同時確?？諝忸A(yù)熱器空氣側(cè)和煙氣側(cè)擋板工作可靠、關(guān)閉嚴(yán)密，盤車裝置正常、可靠運行。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)空氣預(yù)熱器尾部煙道著火時，應(yīng)立即手動MFT，停止引風(fēng)機(jī)運行，隔離空氣預(yù)熱器并關(guān)閉其進(jìn)、出口擋板。同時，應(yīng)保持空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)動，立即投入消防水和清洗水滅火且保證消防水量充足，并打開煙風(fēng)道上的排水口。經(jīng)驗表明：用泡沫、化學(xué)物或蒸汽悶熄火焰的方法進(jìn)行滅火，其效果均不好。應(yīng)特別注意，空氣預(yù)熱器著火后絕不能打開入孔，以防空氣進(jìn)入助燃。只有在消防水和清洗水管道故障而無水滅火時，才可打開入孔用電廠消防水進(jìn)行滅火。同時必須將火情徹底消除，滅火后認(rèn)真檢查，不留隱患。

4.2 空氣預(yù)熱器跳閘的處理

單臺空氣預(yù)熱器跳閘造成RB動作時，會影響一次風(fēng)壓和爐膛壓力，進(jìn)而影響爐內(nèi)燃燒情況，因此必須有效控制機(jī)組主要參數(shù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)變化的趨勢預(yù)先進(jìn)行調(diào)整。

正常運行時，由于空氣預(yù)熱器的入口煙氣溫度(約為340 ℃)和一、二次風(fēng)入口風(fēng)溫(20～40 ℃)相差較大，為防止因各煙風(fēng)擋板漏風(fēng)造成空氣預(yù)熱器各部位變形不均，避免發(fā)生動靜卡死現(xiàn)象，在空氣預(yù)熱器跳閘后應(yīng)迅速投入空氣預(yù)熱器氣動馬達(dá)。若氣動馬達(dá)暫時無法投入，要及時進(jìn)行手動盤車。當(dāng)氣動馬達(dá)無法投入且無法手動盤車時，應(yīng)立即停爐，并關(guān)閉所有煙風(fēng)擋板。

僅因外部原因造成空氣預(yù)熱器跳閘的，如電氣、熱工等引起的空氣預(yù)熱器跳閘，可在檢查確認(rèn)無問題后，允許鍋爐繼續(xù)運行。

5 結(jié)束語

空氣預(yù)熱器跳閘后機(jī)組能否保持正常運行，在很大程度上取決于機(jī)組控制系統(tǒng)的完善程度，因此應(yīng)盡量提高機(jī)組的自動化水平。同時，要嚴(yán)格落實上述安全技術(shù)措施，保證空氣預(yù)熱器的安全運行，避免各種重特大事故的發(fā)生。

1 彭木生．火力發(fā)電廠調(diào)試過程熱控的幾個安全隱患[J]．河北電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2004(3)．

2 商文霞，幸莉仙．火電廠基建項目調(diào)試中的安全管理研究[J]．中國電力教育，2009(1).

3 徐連榮，王 宏，向夏楠，等．循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)道與空氣預(yù)熱器爆炸的原因及對策[J]．電力安全技術(shù)，2011(7)．

2014-11-30。

趙 毅(1979-)，男，高級工程師，主要從事電力自動控制技術(shù)研究及火電機(jī)組基建、調(diào)試工作，email:zhaoyihiss@163.com。