電站鍋爐燃燒器改造后MFT事件分析

河南華潤電力首陽山有限公司 吳澤沛 郭 亮 楊新杰 王芳振

某電廠2號鍋爐為某公司的超臨界變壓運(yùn)行帶內(nèi)置式再循環(huán)泵啟動系統(tǒng)的本生直流鍋爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、Π型鍋爐。型號為HG-1987/25.4-YM1。燃燒系統(tǒng)為前后墻對沖燃燒，從上至下共設(shè)置四層燃燒器分別為A、B、C、D，每層燃燒器前后墻各四支燃燒器。除渣系統(tǒng)采用濕式除渣，由刮板撈渣機(jī)連續(xù)撈出輸送至渣倉。2019年6月，為了降低鍋爐出口NOx濃度，將燃燒器改造為某公司設(shè)計(jì)的低氮煤粉燃燒器。燃燒器改造后出現(xiàn)爐渣含碳量升高現(xiàn)象，經(jīng)燃燒器廠家多次調(diào)整優(yōu)化，改善效果不明顯。

1 事件經(jīng)過

10月6日白班，2號爐撈渣機(jī)開始出現(xiàn)爐渣較細(xì)，爐渣刮出困難，細(xì)渣回流，在撈渣機(jī)東側(cè)斜坡底部逐漸堆積，18時(shí)28分出現(xiàn)細(xì)渣從撈渣機(jī)水封槽東側(cè)溢流至地面，撈渣機(jī)水封補(bǔ)水口堵塞，無法正常補(bǔ)水。為了保證撈渣機(jī)水位正常，在撈渣機(jī)西側(cè)尾部臨時(shí)接消防水為撈渣機(jī)補(bǔ)水，并加強(qiáng)關(guān)注撈渣機(jī)水封水位。運(yùn)行人員每隔1個(gè)小時(shí)檢查撈渣機(jī)兩側(cè)水封水位均正常。

17時(shí)35分2號機(jī)組負(fù)荷530MW，2A、2B、2C、2D 磨煤機(jī)運(yùn)行。19時(shí)36分降負(fù)荷至385MW，吹空停運(yùn)2B磨煤機(jī)，安排2B磨煤機(jī)分離器清理工作。21時(shí)54分2B磨煤機(jī)分離器清理工作結(jié)束后，啟動2B磨煤機(jī)并吹空停運(yùn)2A磨煤機(jī)，保持2B、2C、2D磨煤機(jī)連層運(yùn)行方式。

23時(shí)40分2號機(jī)組負(fù)荷322MW，機(jī)組INFIT CCS投入，鍋爐燃料優(yōu)化專家系統(tǒng)投入，2A、2B吸/送風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，氧量自動投入，2B、2C、2D磨煤機(jī)運(yùn)行，2A磨煤機(jī)備用。主要運(yùn)行參數(shù)：主汽溫537℃/538℃，再熱汽溫554℃/561℃；再熱器事故減溫水兩側(cè)均為0t/h；一級過熱器減溫水兩側(cè)分別為18t/h、32t/h；二級過熱器減溫水兩側(cè)分別為2.3t/h、0t/h；爐膛壓力-75Pa/-62Pa；一次風(fēng)環(huán)管壓力5.8kPa；二次風(fēng)箱母管壓力0.72kPa/0.77kPa；鍋爐運(yùn)行氧量6.0%/5.9%；鍋爐出口CO濃度為38ppm/64ppm；撈渣機(jī)運(yùn)行正常，負(fù)載油路壓力13MPa。

23時(shí)41分52秒，監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)一次風(fēng)環(huán)管壓力異常升高，爐膛壓力瞬間升高到+800Pa左右，集控主值立刻查看火檢，發(fā)現(xiàn)多個(gè)火檢快速消失，準(zhǔn)備投入油槍時(shí)，23時(shí)42分04秒2號鍋爐MFT動作報(bào)警，首出為“全爐膛火焰喪失”。23時(shí)42時(shí)17秒，2號撈渣機(jī)負(fù)載油壓開始由13.5MPa逐漸升高，23時(shí)46分02秒最高升至22.02MPa，撈渣機(jī)停轉(zhuǎn)，23時(shí)46分38秒撈渣機(jī)斷鏈保護(hù)動作跳閘，經(jīng)多次試啟動，2號撈渣機(jī)啟動失敗。

2 原因分析

2.1 爐膛內(nèi)各部位壓力變化情況

23時(shí)41分47秒，2號鍋爐末過出口右側(cè)煙氣壓力由-0.13kPa升高至0.06kPa，升高190Pa；末再出口右側(cè)煙氣壓力由-0.13kPa升高至0.07kPa，升高200Pa，爐膛其他區(qū)域壓力無變化。

23時(shí)41分48秒，爐膛右側(cè)壓力測點(diǎn)1由-53.3 2Pa升高至-17.4Pa，升高36Pa；爐膛右側(cè)壓力2由 -90.68Pa升高至33.04Pa，升高123Pa；爐膛左側(cè)壓力1由-27.86Pa升高至1.7Pa，升高29Pa；爐膛左側(cè)壓力2為-10.93Pa無變化。

23時(shí)41分48秒，二次風(fēng)箱母管壓力0.68kPa/ 0.77kPa無變化，部分層二次風(fēng)箱壓力發(fā)生如下變化：前墻C層二次風(fēng)箱壓力由0.47kPa升高至0.74kPa，升高270Pa；后墻B層二次風(fēng)箱壓力由0.61kPa升高至0.89kPa，升高270Pa；后墻A層二次風(fēng)箱壓力由-0.06kPa升高至0.15kPa，升高210Pa；前墻A層二次風(fēng)箱壓力由-0.06kPa升高至0.16kPa，升高220Pa；前墻燃盡風(fēng)層風(fēng)壓由0.16kPa升高至0.39kPa，升高230Pa；后墻燃盡風(fēng)層風(fēng)壓由0.3kPa升高至0.59kPa，升高290Pa；D層二次風(fēng)箱壓力此刻無變化。

23時(shí)41分48秒，一次環(huán)管壓力5.8kPa無變化，部分磨煤機(jī)分離器出口風(fēng)壓發(fā)生如下變化：B磨非驅(qū)動端分離器壓力由2.7kPa升高至3.05kPa，升高350Pa；B磨驅(qū)動端分離器壓力由2.74kPa升高至3.09kPa，升高350Pa；D磨驅(qū)動端分離器壓力由1.81kPa升高至2.04kPa，升高170Pa；其他磨煤機(jī)分離器壓力此刻無變化。

2.2 2號鍋爐爐膛冒正壓的可能原因分析

鍋爐受熱面掉大焦，導(dǎo)致?lián)圃鼨C(jī)水封產(chǎn)生大量蒸汽引起爐膛壓力突升。根據(jù)爐膛內(nèi)壓力變化情況，不符合從下向上的變化規(guī)律，同時(shí)在清理2號爐撈渣機(jī)內(nèi)部積渣時(shí)，2號爐撈渣機(jī)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)大焦塊。因此可以排除鍋爐受熱面掉大焦的可能。

撈渣機(jī)水封破壞，引起爐膛壓力突升。根據(jù)鍋爐運(yùn)行參數(shù)分析，主、再熱汽溫、排煙溫度、吸風(fēng)機(jī)出力穩(wěn)定在爐膛壓力異常升高前無異常變化，并且運(yùn)行人員多次現(xiàn)場確認(rèn)2號爐撈渣機(jī)兩側(cè)水封水位正常。因此可以排除撈渣機(jī)水封破壞的可能。

爐膛內(nèi)爆燃，引起爐膛壓力突升。根據(jù)上圖爐膛壓力的變化情況，右側(cè)末過出口煙氣壓力、右側(cè)末再出口煙氣壓力首先變化，且爐內(nèi)壓力升高最高點(diǎn)位置位于B層燃燒器附近，同時(shí)結(jié)合鍋爐吹掃過程中出現(xiàn)氧量濃度異常降低、且CO濃度升高且濃度值超量程，判斷在爐膛上部右側(cè)存在爆燃發(fā)生。根據(jù)停爐后撈渣機(jī)的渣量異常增大，撈渣機(jī)阻力增大跳閘，說明爐內(nèi)存在大量落灰發(fā)生。

綜合以上分析判斷直接原因?yàn)椋?號爐膛內(nèi)發(fā)生爆燃，引起爐內(nèi)大量落灰，導(dǎo)致2號鍋爐燃燒惡化，2號鍋爐全爐膛火焰喪失，2號鍋爐MFT動作。

3 結(jié)論及建議

為了降低鍋爐出口NOx濃度，將2號鍋爐燃燒器進(jìn)行改造。燃燒器改造后出現(xiàn)爐渣含碳量升高，燃盡性差，且調(diào)試中發(fā)現(xiàn)2D8粉管煤粉濃度偏大的問題。經(jīng)燃燒器廠家多次調(diào)整優(yōu)化，改善效果不明顯，尤其是磨煤機(jī)隔層運(yùn)行時(shí)燃盡效果更差，導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行中產(chǎn)生未燃盡煤粉并在爐內(nèi)聚集，在煤粉濃度達(dá)到極限時(shí)發(fā)生爆燃。

建議：2D磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，保持2D8燃燒器退出，2D8清掃風(fēng)開啟連續(xù)吹掃；盡量減少2D磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)間，減少2B磨煤機(jī)停運(yùn)時(shí)間，三臺磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，保持2A、2B、2C磨煤機(jī)連層運(yùn)行，當(dāng)安排磨煤機(jī)分離器清理時(shí)，分離器清理結(jié)束后及時(shí)切換至2A、2B、2C磨煤機(jī)組合方式運(yùn)行；與2D磨煤機(jī)分離器廠家溝通進(jìn)行現(xiàn)場協(xié)同診斷D磨粉管濃度偏差大原因，并設(shè)法改善2D磨煤機(jī)的煤粉均勻性；與燃燒器廠家溝通，制定2號鍋爐燃燒器優(yōu)化方案。