鍋爐滅火原因分析與防范措施

劉恩生

?

鍋爐滅火原因分析與防范措施

劉恩生

（華電國際技術服務中心，山東 濟南 250014）

由于煤質(zhì)、設備、運行調(diào)整和控制系統(tǒng)等問題，導致鍋爐滅火問題時有發(fā)生，不僅存在較大的設備隱患，也對運行、檢修人員人身安全造成了威脅。從燃燒的原理、滅火相關因素、控制滅火的一般措施等方面進行了探討，并結合一起典型案例進行了具體分析。

運行調(diào)整；鍋爐；設備隱患；空氣量

1 概述

煤粉燃燒過程是煤粉與空氣在一定溫度下發(fā)生劇烈化學反應的過程。煤粉氣流進入爐膛后，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、煤粉細度）和運行工況（煤粉氣流初溫、一次風率和風速）有關，也與燃燒器結構特性及鍋爐負荷等有關。良好組織燃燒的4個條件包括適當?shù)臓t溫、合適的空氣量、良好的空氣動力工況、足夠的燃燒時間。任何一個條件發(fā)生變化都將影響到著火和燃燒的穩(wěn)定，嚴重時直接導致鍋爐滅火，比如入爐煤質(zhì)變化、一次風量和煤粉細度發(fā)生變化以及爐內(nèi)溫度水平變化，均有可能導致煤粉氣流的著火情況突變，引發(fā)鍋爐滅火。

2 鍋爐滅火相關因素

鍋爐滅火有時瞬間發(fā)生，有時事先出現(xiàn)征兆然后逐漸惡化加劇。事前最直接的征兆有爐膛負壓波動大，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導致爐內(nèi)燃燒工況的劇烈變化，鍋爐設備故障以及一些人為操作失誤等情況也是導致鍋爐滅火的因素。

滅火的原因一般有煤質(zhì)變化，未及時調(diào)整燃燒；給粉不均、進粉不正常；鍋爐低負荷下長時間運行；各種原因造成斷煤、斷粉、斷風；爐內(nèi)大塊焦渣突然掉落；風粉配合不當，爐膛負壓過大；其他操作的擾動影響；自動裝置失靈或者調(diào)節(jié)幅度過大。

鍋爐滅火主要集中出現(xiàn)在煤炭供應緊張期間，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)偏離設計值較大，煤種雜、煤質(zhì)差，無法滿足入爐煤摻配最低需求；鍋爐結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，給運行人員處理異常情況的時間短，部分鍋爐甚至存在高負荷滅火。

3 案例分析

3.1 設備及滅火情況

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、尾部雙煙道結構、采用平行擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫、固態(tài)排渣、全鋼構架、全懸吊結構、平衡通風、露天布置，采用前后墻對沖式燃燒方式。

機組日常負荷維持較高水平，滅火期間為夜間，負荷為330 MW，D、E、F磨煤機運行，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磨煤機無火跳閘，鍋爐因“全爐膛火焰喪失”MFT動作。

滅火后對應給煤機的煤質(zhì)取樣化驗結果表明，燃煤各項指標基本正常，滿足穩(wěn)燃最低要求，但同一臺磨煤機的兩臺給煤機進煤揮發(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。

之前停機消缺期間檢查發(fā)現(xiàn)燃燒器貼壁風導流筒有燒變形情況，但沒有發(fā)現(xiàn)燒損嚴重或?qū)Я魍裁撀洮F(xiàn)象。用熱電偶對各燃燒器的著火距離進行測量，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，低負荷下抗干擾能力差。另外，鍋爐空氣預熱器存在比較嚴重的積灰堵塞（差壓達到2 300～3 000 Pa)，造成二次風溫偏低、煙氣系統(tǒng)阻力增大，同時，一次風機在高負荷下存在出力受限問題，造成高負荷下風量明顯不足。

3.2 原因分析

鍋爐截面熱負荷和單燃燒器熱負荷設計值偏高。鍋爐爐膛設計BMCR負荷下截面熱負荷為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到252.4 MJ/h，無論是截面熱負荷，還是單燃燒器熱負荷設計值都較高，600 MW負荷爐膛屏過底部煙溫達到1 350 ℃以上，是針對燃用灰熔點在1 500 ℃左右、干燥無灰基揮發(fā)份小于20%的貧煤等煤種而設計選取的。

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

綜合分析認為，由于鍋爐存在結焦，降負荷后出現(xiàn)集中大量掉焦，對爐內(nèi)燃燒造成較大擾動，同時，E、F層燃燒器存在著火距離遠問題，造成鍋爐低負荷下穩(wěn)燃能力差、抗干擾能力弱，導致爐內(nèi)燃燒不穩(wěn)定，各燃燒器火檢信號逐步失去，而跳磨煤機在運行人員投油后因當時爐內(nèi)燃燒工況已嚴重惡化，基本瀕臨滅火，且落渣量較多，爐內(nèi)負壓波動大，投油燃燒不好，導致油槍投入后未能及時檢測到火檢信號，最終導致“全爐膛無火”保護動作機組跳閘。

3.3 處理及防范措施

處理及防范措施具體有以下5個：①對于燃燒器燒損變形缺陷，應在停爐檢修期間更換或維修。②優(yōu)化燃料分類管理，保證每臺磨煤機對應燃燒器有較為穩(wěn)定的燃料特性。煤分類堆放管理，按揮發(fā)份、灰熔點、硫份、熱值分類。影響燃燒和結焦的主要因素是揮發(fā)分和灰熔點，摻配后熱值、硫份可按照入爐各煤加權平均，揮發(fā)分、灰熔點不能平均計算。③加強爐內(nèi)結焦檢查，在機組帶高負荷后，每天進行定期降負荷脫焦的臨時措施，采取切換燃燒器、定期切換磨煤機、開關燃盡風門等方式進行脫焦。④進行各層燃燒器的燃燒調(diào)整試驗，確定穩(wěn)定的燃燒運行參數(shù)。修訂完善有關燃燒調(diào)整、防結焦掉焦滅火的應急處置等臨時措施。提高運行人員對異常參數(shù)的捕捉、判斷、分析和處理能力。在重點監(jiān)視好主要畫面、主要參數(shù)的同時，必須定期瀏覽其他畫面，以全面掌握機組的運行狀態(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，必須加強燃煤入廠管理，減少劣質(zhì)煤入廠。對指標偏離較大的煤種、新增礦點的煤種，必須事先取樣做好燃煤指標化驗，掌握燃煤特性，便于摻配方式和燃燒調(diào)整措施的修訂。

加強燃煤摻配摻燒管理。制訂鍋爐入爐和入廠煤質(zhì)量標準，燃用與鍋爐相匹配的燃料，把灰熔點作為燃煤采購的考核指標，杜絕采購跨煤種混煤。摻配方案應根據(jù)采購煤源和廠內(nèi)存煤情況確定，對出現(xiàn)的異常問題及時組織分析并采取對策。加強煤場管理，不同煤種要分堆存放。一般摻配摻燒主要考慮指標為揮發(fā)份、熱值、硫份，盡量采用大部分接近設計煤種摻配少量不適合燃用煤種；加強入爐煤質(zhì)化驗管理，重視入爐煤的灰熔點指標，防止煤種灰熔點降低造成的鍋爐結焦結渣；入爐煤煤質(zhì)化驗結果應及時、準確，供運行參考。

抓好運行培訓、運行調(diào)整和應急管理工作。運行調(diào)整人員應精力集中，爭取早發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定征兆，早采取措施處理；主動提前了解煤質(zhì)情況，做好預測調(diào)整。定期試驗油槍，保證隨時處于良好備用狀態(tài)；合理組織各燃燒器負荷分配和投停方式；在低負荷運行時不能出現(xiàn)監(jiān)視不當而造成粉管堵塞的情況。正確、及時處理制粉系統(tǒng)啟停、調(diào)整輔機故障事故；監(jiān)盤人員時刻要有事故預想應對措施。

鍋爐滅火的有關保護定值應準確、正確動作，保證不誤動、不拒動。保護設置和定值要符合國家行業(yè)規(guī)程標準要求。做好定期大、小修定期校驗工作，保證校驗合格，并做好日常爐膛負壓測點防堵、汽包水位測點防凍工作。

嚴格執(zhí)行鍋爐吹灰制度，防止大焦形成。加強對吹灰器的運行監(jiān)視，優(yōu)化鍋爐吹灰，確保吹灰器運行正常。每天在高負荷時段將吹灰器投入運行。上層燃燒器運行或機組長時間高負荷運行時，適當增加吹灰次數(shù)，并加強對減溫水流量、爐膛出口煙溫的監(jiān)視和控制，防止出現(xiàn)鍋爐結焦，造成鍋爐滅火。為了防止大量焦渣脫落造成滅火，吹灰時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〕