鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中結(jié)焦原因分析

李衍平

（華電國(guó)際萊城發(fā)電廠，山東 濟(jì)南 271100）

0 引言

鍋爐結(jié)焦是燃煤鍋爐存在的主要問(wèn)題之一。燃用劣質(zhì)煤或是鍋爐動(dòng)力場(chǎng)出現(xiàn)偏斜、刷墻，會(huì)導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行中出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象。鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中如果控制不好煤量，造成著火不良，同時(shí)也會(huì)發(fā)生鍋爐結(jié)焦的問(wèn)題。本文針對(duì)一起鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)生的結(jié)焦事件進(jìn)行原因分析，提出了防范措施。

1 設(shè)備基本情況

本文事件鍋爐為465 t／h超高壓參數(shù)循環(huán)流化床汽包爐，自然循環(huán)、單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、鋼架雙排柱懸吊結(jié)構(gòu)、燃煤、固態(tài)排渣。鍋爐主要由爐膛、高溫絕熱旋風(fēng)分離器、雙路回料閥和尾部對(duì)流煙道組成。鍋爐啟動(dòng)采用床上和床下結(jié)合的啟動(dòng)方式。床上、床下各布置4只啟動(dòng)燃燒器。油槍均為蒸汽霧化高能電子點(diǎn)火油槍，燃用0號(hào)輕柴油，油壓為1.38 MPa。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

具備條件后，檢修人員打開人孔門進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)該鍋爐左側(cè)有較多焦塊。查閱啟動(dòng)過(guò)程有關(guān)操作及運(yùn)行參數(shù)曲線，記錄顯示本次鍋爐點(diǎn)火過(guò)程中，最初投運(yùn)4只床下點(diǎn)火油槍。

5∶00 A分離器回料閥開始返料，回料溫度由64℃升至124℃，左側(cè)平均床溫由848℃開始緩慢下降至626℃，運(yùn)行人員增加給煤量提高床溫。6∶07左側(cè)床溫開始明顯上升，運(yùn)行中單點(diǎn)最高溫度達(dá)到1 040℃，由于床溫高，運(yùn)行人員依次切除1號(hào)、3號(hào)、2號(hào)床下點(diǎn)火油槍。

6∶17隨著回料器料位的進(jìn)一步增加，回料量逐步增大，A分離器回料閥回料溫度由124℃升至166℃，左側(cè)床溫開始明顯下降。6∶24爐膛左側(cè)床溫出現(xiàn)下降后，運(yùn)行調(diào)整增加A給煤機(jī)出力。6∶41左側(cè)床溫平均降至406℃，之后“燃燒器密相區(qū)下部床溫1”繼續(xù)降低至244℃。

為提高床溫，投入1號(hào)、2號(hào)床下點(diǎn)火油槍，前期加入的煤吸熱后迅速燃燒，致使床溫又迅速上升，運(yùn)行人員切除運(yùn)行的1號(hào)、2號(hào)床下點(diǎn)火油槍。6∶59左側(cè)床溫升至1 100℃，判斷此時(shí)爐膛內(nèi)局部已經(jīng)結(jié)焦。7∶06運(yùn)行人員立即采取加大流化風(fēng)量并聯(lián)系檢修人員疏通就地排渣管等措施，但結(jié)焦焦塊不能排出，機(jī)組被迫停運(yùn)。

3 原因分析

3.1 爆燃結(jié)焦

鍋爐壓火時(shí)燃料加得多或停得晚，使壓火后床料內(nèi)燃料的含量過(guò)多，這時(shí)燃料中的碳在缺氧狀況下不充分燃燒產(chǎn)生大量的CO，同時(shí)燃料在爐內(nèi)高溫干熘揮發(fā)出甲烷、氫氣等可燃性氣體。由于壓火后床料表面溫度降低，這些可燃性氣體遇不到明火，便在鍋爐爐膛內(nèi)積聚。揚(yáng)火時(shí)，隨著風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)，床料開始流化，高溫的床料從下面翻出，這時(shí)可燃性氣體與明火接觸，瞬間發(fā)生燃燒，如果可燃物的濃度在爆燃極限范圍內(nèi)，就會(huì)發(fā)生爆燃。為防止揚(yáng)火時(shí)床溫降得過(guò)快造成滅火，一般在啟動(dòng)風(fēng)機(jī)前先加入少量的燃料，新進(jìn)入爐膛的燃料不但會(huì)揮發(fā)出可燃性氣體，同時(shí)會(huì)有大量的煤粉參與燃燒，這樣不但會(huì)增大產(chǎn)生爆燃的機(jī)率，還會(huì)加劇爆燃的強(qiáng)度。

在本次機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)最初投運(yùn)4只床下點(diǎn)火油槍，在6∶07左側(cè)床溫開始明顯上升后依次切除1號(hào)、3號(hào)、2號(hào)床下點(diǎn)火油槍。6∶17開始回料量逐步增大，致使?fàn)t內(nèi)左側(cè)床溫持續(xù)明顯下降，6∶24運(yùn)行人員未采取先投油槍提高床溫再加煤措施，而是直接增加A給煤機(jī)出力，導(dǎo)致床溫進(jìn)一步下降。6∶41左側(cè)床溫降至406℃后加入的燃煤已經(jīng)不再著火，6∶54運(yùn)行人員再次投入1號(hào)、2號(hào)床下點(diǎn)火油槍來(lái)提高床溫，導(dǎo)致前期加入的積存燃煤突然劇烈燃燒[1]，左側(cè)床溫迅速上升。 6∶59左側(cè)床溫升至1 100℃，過(guò)高的床溫導(dǎo)致爐床左側(cè)局部區(qū)域出現(xiàn)結(jié)焦。

在鍋爐啟動(dòng)投煤過(guò)程中，運(yùn)行人員未能做到密切監(jiān)視氧量和床溫等參數(shù)變化，在床溫下降后采取處理措施不當(dāng)[2]，特別是在左側(cè)床溫低于520℃時(shí)未能及時(shí)投油并減少燃煤量，反而繼續(xù)增加燃煤導(dǎo)致床溫進(jìn)一步下降。爐內(nèi)燃煤燃燒不良并大量積聚，在床溫下降到較低水平時(shí)再次投油，致使?fàn)t內(nèi)積累的大量可燃質(zhì)迅猛燃燒，使床溫失控導(dǎo)致出現(xiàn)結(jié)焦。

3.2 煤質(zhì)不達(dá)標(biāo)

受環(huán)保壓力影響，電廠開始組織高揮發(fā)份煤、低硫煤試燒。由于摻配的入爐煤種變化較大，尤其在試燒高揮發(fā)份煤種，且入爐煤摻燒的焦煤比例超過(guò)15%時(shí)，鍋爐結(jié)焦掉焦造成的爐膛負(fù)壓波動(dòng)現(xiàn)象明顯。

根據(jù)GB/T 219—2008《煤灰熔融性的測(cè)定方法》對(duì)所來(lái)高揮發(fā)分煤質(zhì)進(jìn)行了測(cè)量[3]，其灰熔融性結(jié)果如表1所示。摻配部分灰熔點(diǎn)低于設(shè)計(jì)值的煤源（設(shè)計(jì)燃煤軟化溫度不低于1 380℃），實(shí)際部分入爐煤軟化溫度僅為1 184℃，低于設(shè)計(jì)值。由于灰熔點(diǎn)低，導(dǎo)致煤種燃燒時(shí)極易結(jié)焦。

表1 煤灰熔融性檢測(cè)結(jié)果表

4 暴露問(wèn)題

1）運(yùn)行規(guī)程執(zhí)行不嚴(yán)格。如該電廠運(yùn)行規(guī)程中明確機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，投煤操作規(guī)定“給煤以10%的給煤量（脈動(dòng)）給煤，即給煤90 s后（以給煤口下煤為準(zhǔn)），停止給煤，約3 min后觀察床溫的變化，如床溫有所增加而氧量有所減小時(shí)，可證明煤已開始燃燒。再以“90 s給煤，停90 s”的脈沖形式給煤，床溫按溫升率4～6℃／min持續(xù)增加，氧量減小3%～4%，采用“較小的給煤量連續(xù)給煤”。但通過(guò)本次啟動(dòng)過(guò)程分析來(lái)看，并未得到嚴(yán)格執(zhí)行落實(shí)，人員安全意識(shí)不強(qiáng)[4]。

2）防結(jié)焦措施制定不完善、不細(xì)致，對(duì)床溫異常波動(dòng)的處理措施針對(duì)性不強(qiáng)，對(duì)床溫變化的操作不能量化，不能正確指導(dǎo)人員操作。之前該電廠制定的《防止鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中結(jié)焦的措施》中規(guī)定“啟動(dòng)過(guò)程中，嚴(yán)密監(jiān)視回料閥返料情況，注意防范大量回料造成床溫突降。若回料腿的溫度明顯上升而床溫下降，可短時(shí)開大高壓流化風(fēng)泄壓閥進(jìn)行控制”。其中未明確具體規(guī)定參數(shù)變化程度大小及采取的相應(yīng)操作措施。另外，啟動(dòng)過(guò)程中回料閥開始返料，之后出現(xiàn)床溫波動(dòng)大，屬于正?，F(xiàn)象，而此 時(shí)運(yùn)行人員憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，未能規(guī)范調(diào)整。

3）基礎(chǔ)管理不到位。在歷次鍋爐點(diǎn)火中都存在回料閥返料時(shí)床溫降低的情況，技術(shù)管理人員對(duì)運(yùn)行操作是否規(guī)范正確未有明確指導(dǎo)意見(jiàn)，也未對(duì)規(guī)程、防范措施有關(guān)內(nèi)容及時(shí)修訂完善。發(fā)現(xiàn)床溫波動(dòng)大的異常后，未及時(shí)分析判斷爐內(nèi)著火情況并采取有效措施[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

為防止鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中再次發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象，應(yīng)做到：及時(shí)清理爐膛內(nèi)焦塊，疏通結(jié)焦區(qū)域風(fēng)帽；修訂完善細(xì)化防止鍋爐結(jié)焦措施，并納入運(yùn)行規(guī)程，正確指導(dǎo)運(yùn)行人員操作；強(qiáng)化運(yùn)行人員基本業(yè)務(wù)技能培訓(xùn)，切實(shí)提高人員操作水平。嚴(yán)格執(zhí)行措施規(guī)定，全方位、多角度監(jiān)視鍋爐參數(shù)變化，綜合分析參數(shù)異常，保證鍋爐穩(wěn)定燃燒；做好燃煤摻燒工作，科學(xué)摻燒，降低低灰熔點(diǎn)煤粉的比例，盡量選用接近設(shè)計(jì)值的煤種。