300 MW煤粉鍋爐結(jié)焦原因分析

李衍平

（華電國際萊城發(fā)電廠，山東 萊蕪 271100）

300 MW煤粉鍋爐結(jié)焦原因分析

李衍平

（華電國際萊城發(fā)電廠，山東 萊蕪 271100）

鍋爐滅火時，鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)會發(fā)生一系列連鎖反應(yīng)，引發(fā)爐膛壓力的波動。針對鍋爐滅火時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)燃能力的運行操作方式、燃煤摻配方法，并對鍋爐掉焦滅火的防治措施進行了分析總結(jié)，為遇到相似問題的機組提供借鑒。

爐膛；灰熔點；給粉機；結(jié)焦

某廠2號爐于2010年投產(chǎn)，為上海鍋爐廠有限責(zé)任公司設(shè)計制造的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月利用小修機會將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，利用機組大修機會對燃燒器進行了低氮燃燒技術(shù)改造，改造后運行基本正常，沒有發(fā)生鍋爐結(jié)焦掉焦造成的爐膛負壓大幅波動、影響火檢的情況。

1 事件經(jīng)過

2013年5月9日19：59，2號機組負荷為260 MW，AGC模式運行，主汽壓力為16.7 MPa，氧量為3.8%，A、B、C、D、E層給粉機運行，2A、 2B、2C制粉系統(tǒng)運行，總給煤量為142 t／h。2A、2B引風(fēng)機處于變頻自動模式運行。

19：59：18，2號爐膛負壓突變?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，主要原因為爐膛壓力較低。檢查處理后啟動機組，并于5月9日22：46并網(wǎng)恢復(fù)。

2 檢查情況

檢查事件報警記錄，19：59：32，右側(cè)爐膛壓力低三值壓力開關(guān)HNA10CP002、HNA10CP003動作；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號爐負壓為＋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，又變正，與以往掉焦導(dǎo)致爐膛壓力波動的現(xiàn)象相符合，但爐膛壓力到達跳閘值的持續(xù)時間與邏輯保護不符。

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

圖1 爐膛壓力報警保護壓力開關(guān)布置

本次鍋爐MFT，主要原因為爐膛壓力低。于21：52：00退出2號爐鍋爐負壓保護，檢修人員對2號爐8套爐膛壓力開關(guān)進行逐一傳動和校驗檢查，壓力開關(guān)定值正常［3］，但發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場安裝在爐膛右側(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)接負側(cè)），壓力開關(guān)校驗定值為－2 490 Pa。壓力開關(guān)引壓管正側(cè)、負側(cè)接反，造成壓力開關(guān)的動作值變?yōu)椋? 490 Pa，當(dāng)爐膛壓力因掉焦爆燃升至＋2 490 Pa但未達到爐膛壓力高三值3 240 Pa時，爐膛壓力低三值壓力開關(guān)HNA10CP002、HNA10CP003動作，并延時3 s觸發(fā)鍋爐MFT動作。

b.給粉機火檢動作和邏輯保護

負壓波動時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，燃燒弱化。

給粉機保護設(shè)計如下：在少油模式時，C層給粉機火檢消失，聯(lián)鎖跳閘相應(yīng)給粉機；2臺一次風(fēng)機均停運，給粉機對應(yīng)一次風(fēng)門檔板在關(guān)位時，DCS邏輯聯(lián)鎖跳閘相應(yīng)給粉機；鍋爐MFT時，DCS邏輯聯(lián)鎖跳閘給粉機。這種保護設(shè)計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)正常運行，排粉機入口壓力均在正常范圍內(nèi)，未發(fā)生制粉系統(tǒng)異常造成負壓波動現(xiàn)象。

e.送風(fēng)機、引風(fēng)機、一次風(fēng)機

鍋爐MFT前，送風(fēng)機、引風(fēng)機、一次風(fēng)機指令與反饋跟蹤正常，各風(fēng)機電流、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，每日負荷在210 MW以上的鍋爐進行全爐膛吹灰一次，爐膛吹灰器投運率100%。2號鍋爐于5月7—9日均對爐膛進行了全面吹灰。因燃燒主區(qū)域未安裝吹灰器，對鍋爐結(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號爐負壓波動20次，其中13次負壓波動造成鍋爐燃燒器火檢變化，每次負壓波動時，撈渣機渣量明顯增加，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，化驗符合入爐指標(biāo)后，單獨從汽車卸煤溝上煤入爐。試燒后2號鍋爐爐膛結(jié)焦、掉焦明顯，爐膛負壓波動范圍較大（－1 697～2 706 Pa），立即停止該煤種試燒工作，剩余神華煤在煤場單獨存放。其他11次負壓波動劇烈的情況中有10次摻配煤種中含有焦煤，由于焦煤不是新進煤種，單獨進入1號筒倉儲存，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%，但由于分析時間過長，處理效果不佳，鍋爐結(jié)焦趨勢緩解較慢。

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，鍋爐結(jié)焦掉焦造成的爐膛負壓波動現(xiàn)象明顯劇烈。

根據(jù)GB／T 219—2008《煤灰熔融性的測定方法》，對神華煤質(zhì)進行測量，結(jié)果如表1所示。摻配部分灰熔點低于設(shè)計值（設(shè)計燃煤軟化溫度不低于1 350℃），實際部分入爐煤軟化溫度僅為1 184℃，遠低于設(shè)計值。由于灰熔點低，導(dǎo)致煤種燃燒時極易結(jié)焦。

表1 煤灰熔融性檢測結(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，形成的水汽對爐內(nèi)燃燒造成擾動，致使局部燃燒不穩(wěn)、爐膛負壓波動大，同時給粉機和火檢的邏輯保護設(shè)置不太合理，也會造成爐膛負壓波動大時，進入爐膛內(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)把灰熔點作為燃煤采購的重要考核指標(biāo)，對新進煤源和現(xiàn)存可疑煤種，要嚴(yán)控摻配比例逐步燒用。

b.進一步加強完善燃煤摻配摻燒管理工作，修訂完善的摻配摻燒措施，對出現(xiàn)的異常問題及時分析并采取對策。根據(jù)采購煤源和廠內(nèi)存煤情況確定合適的摻配方案，對新進煤種試燒必須單獨制定摻配摻燒措施，做到科學(xué)組織摻配摻燒工作，加強全過程監(jiān)控。

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

d.加強現(xiàn)場檢修工藝紀(jì)律執(zhí)行情況的管理，嚴(yán)格規(guī)范質(zhì)檢驗收程序。

［1］張春玲，孫紹增，王正陽.復(fù)合分級低NOx燃燒改造方案技術(shù)和經(jīng)濟性分析［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，陳吉剛，等.超臨界鍋爐末級過熱器爆管原因的分析［J］.動力工程學(xué)報，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)電廠集控運行方面工作。

2016－04－28）