李衍平

（華電國(guó)際萊城發(fā)電廠，山東 萊蕪 271100）

300 MW煤粉鍋爐結(jié)焦原因分析

李衍平

（華電國(guó)際萊城發(fā)電廠，山東 萊蕪 271100）

鍋爐滅火時(shí)，鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)會(huì)發(fā)生一系列連鎖反應(yīng)，引發(fā)爐膛壓力的波動(dòng)。針對(duì)鍋爐滅火時(shí)爐膛壓力的變化過程，分析了鍋爐滅火事故，研究了鍋爐結(jié)焦、掉焦的影響因素和提高鍋爐穩(wěn)燃能力的運(yùn)行操作方式、燃煤摻配方法，并對(duì)鍋爐掉焦滅火的防治措施進(jìn)行了分析總結(jié)，為遇到相似問題的機(jī)組提供借鑒。

爐膛；灰熔點(diǎn)；給粉機(jī)；結(jié)焦

某廠2號(hào)爐于2010年投產(chǎn)，為上海鍋爐廠有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)制造的1 025 t／h亞臨界參數(shù)、一次中間再熱自然循環(huán)鍋爐，單爐膛四角切向燃燒，采用中儲(chǔ)式鋼球磨熱風(fēng)送粉、冷一次風(fēng)系統(tǒng)，燃用70%陽泉煤和30%昔陽煤的混煤，半露天布置。原燃燒器采用北京普瑞博納燃燒技術(shù)有限公司PPR燃燒技術(shù)和上海鍋爐廠有限責(zé)任公司專有的燃燒系統(tǒng)配風(fēng)技術(shù)，布置在爐膛下部四角切圓上。因配置燃燒器存在先天性缺陷，導(dǎo)致投產(chǎn)后鍋爐結(jié)焦嚴(yán)重和頻繁滅火，2011年6月利用小修機(jī)會(huì)將D、E、F層燃燒器更換為水平濃淡式帶周界風(fēng)的燃燒器［1］。

2013年9—10月，利用機(jī)組大修機(jī)會(huì)對(duì)燃燒器進(jìn)行了低氮燃燒技術(shù)改造，改造后運(yùn)行基本正常，沒有發(fā)生鍋爐結(jié)焦掉焦造成的爐膛負(fù)壓大幅波動(dòng)、影響火檢的情況。

1 事件經(jīng)過

2013年5月9日19：59，2號(hào)機(jī)組負(fù)荷為260 MW，AGC模式運(yùn)行，主汽壓力為16.7 MPa，氧量為3.8%，A、B、C、D、E層給粉機(jī)運(yùn)行，2A、 2B、2C制粉系統(tǒng)運(yùn)行，總給煤量為142 t／h。2A、2B引風(fēng)機(jī)處于變頻自動(dòng)模式運(yùn)行。

19：59：18，2號(hào)爐膛負(fù)壓突變?yōu)椋?95 Pa后迅速下降，19：59：26最低降至－1 541.9 Pa，然后又急劇上升，19：59：34最高升至＋3 310 Pa。19：59：35，鍋爐MFT，主要原因?yàn)闋t膛壓力較低。檢查處理后啟動(dòng)機(jī)組，并于5月9日22：46并網(wǎng)恢復(fù)。

2 檢查情況

檢查事件報(bào)警記錄，19：59：32，右側(cè)爐膛壓力低三值壓力開關(guān)HNA10CP002、HNA10CP003動(dòng)作；19：59：36，右側(cè)爐膛壓力低三值壓力開關(guān)HNA10CP002、HNA10CP003復(fù)位，共保持4 s。19：59：33，左側(cè)爐膛壓力高三值壓力開關(guān)HNA20CP002、右側(cè)爐膛壓力高三值壓力開關(guān)HNA10CP004、左側(cè)爐膛壓力高三值HNA20CP004動(dòng)作；19：59：35，左側(cè)爐膛壓力高三值壓力開關(guān)HNA20CP002、右側(cè)爐膛壓力高三值壓力開關(guān)HNA10CP004、左側(cè)爐膛壓力高三值HNA20CP004復(fù)位，共保持2 s。因爐膛壓力高觸發(fā)MFT的條件是“爐膛壓力高三值三取二且延時(shí)3 s”。

2.1 相關(guān)參數(shù)歷史數(shù)據(jù)

a.爐膛壓力

查閱事件發(fā)生前爐膛壓力平穩(wěn)［2］，19：59：18，2號(hào)爐負(fù)壓為＋395 Pa，19：59：26后降至－1 541.9 Pa，19：59：34后升至3 310 Pa（保持1 s）。爐膛壓力先正后負(fù)，又變正，與以往掉焦導(dǎo)致爐膛壓力波動(dòng)的現(xiàn)象相符合，但爐膛壓力到達(dá)跳閘值的持續(xù)時(shí)間與邏輯保護(hù)不符。

查閱鍋爐爐膛壓力高三值動(dòng)作值為＋3 240 Pa，鍋爐爐膛壓力低三值動(dòng)作值為－2 490 Pa。在爐膛出口左、右兩側(cè)布置爐膛壓力開關(guān)，用于爐膛壓力報(bào)警保護(hù)功能，見圖1。

圖1 爐膛壓力報(bào)警保護(hù)壓力開關(guān)布置

本次鍋爐MFT，主要原因?yàn)闋t膛壓力低。于21：52：00退出2號(hào)爐鍋爐負(fù)壓保護(hù)，檢修人員對(duì)2號(hào)爐8套爐膛壓力開關(guān)進(jìn)行逐一傳動(dòng)和校驗(yàn)檢查，壓力開關(guān)定值正常［3］，但發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)安裝在爐膛右側(cè)的“爐膛壓力低三值壓力開關(guān)HNA10CP002、HNA10CP003”引壓管接至正側(cè)（應(yīng)接負(fù)側(cè)），壓力開關(guān)校驗(yàn)定值為－2 490 Pa。壓力開關(guān)引壓管正側(cè)、負(fù)側(cè)接反，造成壓力開關(guān)的動(dòng)作值變?yōu)椋? 490 Pa，當(dāng)爐膛壓力因掉焦爆燃升至＋2 490 Pa但未達(dá)到爐膛壓力高三值3 240 Pa時(shí)，爐膛壓力低三值壓力開關(guān)HNA10CP002、HNA10CP003動(dòng)作，并延時(shí)3 s觸發(fā)鍋爐MFT動(dòng)作。

b.給粉機(jī)火檢動(dòng)作和邏輯保護(hù)

負(fù)壓波動(dòng)時(shí)檢查燃燒器火檢開關(guān)量情況：1A降至0%、3A降至0%、4A降至0%（判斷為A層燃燒器滅火）；3B降至0%；3C降至0%；2D降至0%、3D降至0%、4D降至0%（判斷為D層燃燒器滅火）；1F降至0%、4F降至0%。通過上述火檢情況，說明A層、D層燃燒器滅火。B、C、F層燃燒受到擾動(dòng)，燃燒弱化。

給粉機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)如下：在少油模式時(shí)，C層給粉機(jī)火檢消失，聯(lián)鎖跳閘相應(yīng)給粉機(jī)；2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)均停運(yùn)，給粉機(jī)對(duì)應(yīng)一次風(fēng)門檔板在關(guān)位時(shí)，DCS邏輯聯(lián)鎖跳閘相應(yīng)給粉機(jī)；鍋爐MFT時(shí)，DCS邏輯聯(lián)鎖跳閘給粉機(jī)。這種保護(hù)設(shè)計(jì)最大限度防止了鍋爐滅火，但大大提高了鍋爐在燃燒不穩(wěn)時(shí)發(fā)生爐膛爆燃的幾率，存在設(shè)備損壞隱患［4］。

c.氧量

滅火前氧量平均值為3.8%，之前1 h氧量基本穩(wěn)定在4%左右（規(guī)定值3.5%～6.0%），即該負(fù)荷下氧量控制符合要求。

d.一次風(fēng)管壓力及三次風(fēng)管壓力

兩側(cè)空預(yù)器后一次風(fēng)壓維持在3.0～3.1 kPa，A、B、C、D、E層給粉機(jī)出粉正常，風(fēng)溫、風(fēng)速曲線正常；2A、2B、2C制粉系統(tǒng)正常運(yùn)行，排粉機(jī)入口壓力均在正常范圍內(nèi)，未發(fā)生制粉系統(tǒng)異常造成負(fù)壓波動(dòng)現(xiàn)象。

e.送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)

鍋爐MFT前，送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)指令與反饋跟蹤正常，各風(fēng)機(jī)電流、風(fēng)壓、擋板開度均無異常變化，排除了風(fēng)煙系統(tǒng)不平衡引發(fā)的爐膛壓力異常變化。

f.鍋爐吹灰

鍋爐吹灰按照鍋爐吹灰優(yōu)化技術(shù)措施執(zhí)行，每日負(fù)荷在210 MW以上的鍋爐進(jìn)行全爐膛吹灰一次，爐膛吹灰器投運(yùn)率100%。2號(hào)鍋爐于5月7—9日均對(duì)爐膛進(jìn)行了全面吹灰。因燃燒主區(qū)域未安裝吹灰器，對(duì)鍋爐結(jié)焦的處理效果不明顯。

2.2 入爐煤摻配摻燒情況

查看近期參與摻配的各煤種、入爐煤化驗(yàn)結(jié)果，基本在公司摻配摻燒規(guī)定指標(biāo)范圍內(nèi)。查看近期摻配摻燒情況如下：2014年4月12日—5月9日，2號(hào)爐負(fù)壓波動(dòng)20次，其中13次負(fù)壓波動(dòng)造成鍋爐燃燒器火檢變化，每次負(fù)壓波動(dòng)時(shí)，撈渣機(jī)渣量明顯增加，但沒有大焦塊，屬酥軟結(jié)構(gòu)。其中4月17日和19日，公司2次試燒高揮發(fā)分煤種（神華煤），之前按照新煤種試燒措施，將神華煤、安泰煤、平舒末煤、煤泥按1∶4∶1∶1摻配，化驗(yàn)符合入爐指標(biāo)后，單獨(dú)從汽車卸煤溝上煤入爐。試燒后2號(hào)鍋爐爐膛結(jié)焦、掉焦明顯，爐膛負(fù)壓波動(dòng)范圍較大（－1 697～2 706 Pa），立即停止該煤種試燒工作，剩余神華煤在煤場(chǎng)單獨(dú)存放。其他11次負(fù)壓波動(dòng)劇烈的情況中有10次摻配煤種中含有焦煤，由于焦煤不是新進(jìn)煤種，單獨(dú)進(jìn)入1號(hào)筒倉儲(chǔ)存，在分析到其可能與鍋爐結(jié)焦有關(guān)后，摻配摻燒小組立即調(diào)整了摻配比例，由之前配入50%調(diào)整到15%，但由于分析時(shí)間過長(zhǎng)，處理效果不佳，鍋爐結(jié)焦趨勢(shì)緩解較慢。

3 原因分析

a.摻配煤種變化大

4月以來，公司受環(huán)保壓力影響開始組織高揮發(fā)分煤、低硫煤試燒工作，由于參與摻配的入爐煤種變化較大，尤其在試燒高揮發(fā)分煤種（神華煤）、入爐煤摻燒的焦煤比例超過15%時(shí)，鍋爐結(jié)焦掉焦造成的爐膛負(fù)壓波動(dòng)現(xiàn)象明顯劇烈。

根據(jù)GB／T 219—2008《煤灰熔融性的測(cè)定方法》，對(duì)神華煤質(zhì)進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果如表1所示。摻配部分灰熔點(diǎn)低于設(shè)計(jì)值（設(shè)計(jì)燃煤軟化溫度不低于1 350℃），實(shí)際部分入爐煤軟化溫度僅為1 184℃，遠(yuǎn)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

b.鍋爐掉焦脫落

由于鍋爐水冷壁結(jié)焦（渣）大量脫落至撈渣機(jī)，形成的水汽對(duì)爐內(nèi)燃燒造成擾動(dòng)，致使局部燃燒不穩(wěn)、爐膛負(fù)壓波動(dòng)大，同時(shí)給粉機(jī)和火檢的邏輯保護(hù)設(shè)置不太合理，也會(huì)造成爐膛負(fù)壓波動(dòng)大時(shí)，進(jìn)入爐膛內(nèi)的燃料量突然增加，直接導(dǎo)致后期爐膛爆燃現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致爐膛負(fù)壓瞬間急劇升高。

4 防范措施

a.暫?？赡茉斐慑仩t結(jié)焦煤種（神華煤、焦煤）的采購和入爐摻配。從燃料采購源頭抓起，盡量減少入廠煤中混煤的比例，持續(xù)把灰熔點(diǎn)作為燃煤采購的重要考核指標(biāo)，對(duì)新進(jìn)煤源和現(xiàn)存可疑煤種，要嚴(yán)控?fù)脚浔壤鸩綗谩?/p>

b.進(jìn)一步加強(qiáng)完善燃煤摻配摻燒管理工作，修訂完善的摻配摻燒措施，對(duì)出現(xiàn)的異常問題及時(shí)分析并采取對(duì)策。根據(jù)采購煤源和廠內(nèi)存煤情況確定合適的摻配方案，對(duì)新進(jìn)煤種試燒必須單獨(dú)制定摻配摻燒措施，做到科學(xué)組織摻配摻燒工作，加強(qiáng)全過程監(jiān)控。

c.要繼續(xù)完善防止鍋爐結(jié)焦掉焦技術(shù)措施，認(rèn)真嚴(yán)格執(zhí)行到位，同時(shí)研究?jī)?yōu)化燃燒器火檢和給粉機(jī)投切的保護(hù)邏輯，兼顧防鍋爐滅火誤動(dòng)，避免鍋爐爆燃現(xiàn)象發(fā)生。

d.加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)檢修工藝紀(jì)律執(zhí)行情況的管理，嚴(yán)格規(guī)范質(zhì)檢驗(yàn)收程序。

［1］張春玲，孫紹增，王正陽.復(fù)合分級(jí)低NOx燃燒改造方案技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性分析［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（5）：17－20.

［2］劉 爽，趙永寧，劉天佐，等.超臨界670 MW機(jī)組高溫過熱器爆管原因分析［J］.熱力發(fā)電，2010，39（9）：103－105.

［3］趙慧傳，賈建民，陳吉?jiǎng)?，?超臨界鍋爐末級(jí)過熱器爆管原因的分析［J］.動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2011，31（5）：69－74.

［4］趙洪躍，李海濤，陳 曦，等.220 t／h鍋爐結(jié)焦原因分析及治理［J］.東北電力技術(shù)，2013，34（2）：23－24.

Cause Analysis of 300 MW Coking of Boiler in Thermal Power Plant

LI Yan?ping
（China Huadian Laicheng Power Plant，Laiwu，Shandong 271100，China）

When boiler extinguishing，air and flue gas system has a chain reactions which can lead to the fluctuation of furnace pres?sure.The reasons of the boiler extinguishing are introduced in this paper.Influencing factor of boiler coking，operation mode for impro?ving boiler combustion capability and coal blending method are studied.Measures for preventing and controlling are summarized.This paper offers a reference for similar unit.

Boiler；Ash fusion point；Pulverized fuel feeder；Coking

TK227.2

A

1004－7913（2016）09－0038－03

李衍平（1979—），男，學(xué)士，工程師，從事火力發(fā)電廠集控運(yùn)行方面工作。

2016－04－28）