600 MW“W”型火焰鍋爐垮灰滅火原因分析及防范措施

代靜軼，戴斌，馬克聰

(云南華電鎮(zhèn)雄發(fā)電有限公司，云南 昭通 657204)

0 引言

云南華電鎮(zhèn)雄發(fā)電有限公司(以下簡稱鎮(zhèn)雄公司)采用兩臺HG1900/25.4-WM10型超臨界鍋爐。該鍋爐引進(jìn)斗巴布科克技術(shù)，由哈爾濱鍋爐廠共同開發(fā)制造的 600 MW 超臨界參數(shù)變壓直流鍋爐。該鍋爐為單爐膛，一次再熱，固態(tài)排渣，平衡通風(fēng)，露天布置，全鋼構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)П型布置，“W”火焰鍋爐。

機(jī)組投產(chǎn)后，兩臺鍋爐多次因水平煙道積灰垮灰而導(dǎo)致鍋爐滅火。為解決鍋爐運(yùn)行過程中垮灰熄火的問題，鎮(zhèn)雄公司從鍋爐運(yùn)行調(diào)整和設(shè)備改造兩方面開展了技術(shù)攻關(guān)工作。

1 事故簡況

2016 年11月21日，#1機(jī)組負(fù)荷500 MW，六臺磨煤機(jī)運(yùn)行，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(CCS)投入正常，機(jī)組各參數(shù)運(yùn)行正常。14:08 爐膛負(fù)壓異常，急劇變化，監(jiān)盤人員解除CCS運(yùn)行；14:09：24爐膛負(fù)壓波動到最大，至-1475 Pa(如圖1所示)，#1機(jī)組MFT保護(hù)動作(首出原因：爐膛壓力低2值)，運(yùn)行人員立即組織機(jī)組恢復(fù)處理；于14:50吹掃完畢，點(diǎn)火成功。

2016年12月6日，#1機(jī)組負(fù)荷 420 MW，六臺磨煤機(jī)運(yùn)行，CCS投入正常，機(jī)組各參數(shù)運(yùn)行正常。01:28爐膛負(fù)壓異常，負(fù)壓急劇加大；01:28爐膛負(fù)壓波動到最大，至-1 563 Pa(如圖2所示)，鍋爐MFT保護(hù)動作(動作首出：爐膛壓力低2值)，#1機(jī)組與系統(tǒng)解列； 01:47吹掃完成重新點(diǎn)火；03:30機(jī)組負(fù)荷恢復(fù)至420 MW。

2 滅火原因分析

查閱#1鍋爐相關(guān)歷史參數(shù)、曲線、SOE記錄和鍋爐受熱面吹灰記錄，結(jié)合對入爐煤質(zhì)、吹灰器布置等方面進(jìn)行的分析，滅火原因如下：

(1)#1機(jī)組長期高煤量運(yùn)行。#1機(jī)組自啟動后，負(fù)荷基本保持在500 MW左右，鍋爐給煤量265～280 t/h，鍋爐設(shè)計(jì)燃煤空干基灰分為20.55%。#1機(jī)組運(yùn)行期間及兩次鍋爐滅火前燃煤空干基灰分為33.23～34.97%，均大大超出設(shè)計(jì)值，即入爐煤質(zhì)灰分遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)煤種。

(2)鍋爐水平煙道折焰角斜坡設(shè)計(jì)由兩段組成，前段傾角為35°，后段傾角為30°。斜坡的角度遠(yuǎn)小于飛灰的安息角(干飛灰安息角35°～45°)，導(dǎo)致水平煙道易積灰(如圖3所示)。尤其在機(jī)組投產(chǎn)初期，水平煙道頻繁垮灰導(dǎo)致鍋爐熄火。2013年水平煙道加裝聲波吹灰器后，積灰現(xiàn)象得到一定緩解，但未徹底解決水平煙道的積灰問題(如圖4所示)。

(3)由于折焰角的存在，爐膛出口折焰角下部的煙氣在該處發(fā)生急劇轉(zhuǎn)向，并在折焰角斜坡處形成回流區(qū)?；亓鲄^(qū)是造成折焰角斜坡積灰的重要原因，積灰程度與折焰角傾角有關(guān)[1]。

(4)在灰槍吹灰過程中，鍋爐受熱面的左右兩側(cè)存在一定的死區(qū)(中間有約1.6 m寬的區(qū)域吹不到)。

綜上所述，#1機(jī)組長期高負(fù)荷運(yùn)行，運(yùn)行人員雖嚴(yán)格按照鍋爐吹灰管理相關(guān)制度對鍋爐受熱面進(jìn)行吹灰，但鑒于以上4點(diǎn)原因，折焰角斜坡易產(chǎn)生積灰，大量積灰易失穩(wěn)垮落，將鍋爐火焰直接撲滅，導(dǎo)致鍋爐MFT動作，機(jī)組解列。

圖2 12月6日 #1鍋爐滅火歷史曲線

圖3 加裝聲波吹灰器前折焰角積灰情況

圖4 加裝聲波吹灰器后折焰角積灰情況

3 防范措施

3.1 短期防范措施[2]

(1)將折焰角上斜面處，長伸縮式吹灰器的吹灰次數(shù)由原來的每日三次改為每日五次。

(2)設(shè)備維護(hù)部門每10天，對鍋爐本體吹灰器(長吹、聲波吹灰)、管道、控制部分等進(jìn)行一次全面檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)消除，確保吹灰器運(yùn)行正常。

(3)兩機(jī)大負(fù)荷運(yùn)行期間，在調(diào)度負(fù)荷總指令為1 000 MW時(shí)，#1機(jī)組負(fù)荷不得超過510 MW，#2機(jī)組負(fù)荷不得超過500 MW，以防積灰、結(jié)焦速度過快。

(4)若#1機(jī)組負(fù)荷大于等于500 MW且連續(xù)運(yùn)行72小時(shí)以上，當(dāng)班值長應(yīng)申請調(diào)減負(fù)荷至400 MW以下運(yùn)行2小時(shí)，以增加爐內(nèi)擾動，促使積灰、結(jié)焦掉落。

(5)檢查聲波吹灰器安裝位置和出力情況。有出力不足的情況，應(yīng)立即進(jìn)行檢修、維護(hù)，以保持聲波吹灰器運(yùn)行正常。

(6)運(yùn)行人員摸索鍋爐高負(fù)荷防結(jié)焦調(diào)整方法，減輕鍋爐結(jié)焦。在水冷壁超溫可控的前提下，推薦采用爐膛兩側(cè)燃燒器低一次風(fēng)速運(yùn)行，適當(dāng)開大其對應(yīng)的二次風(fēng)量。

(7)加強(qiáng)對機(jī)組非停技術(shù)預(yù)防措施的學(xué)習(xí)和執(zhí)行，加強(qiáng)運(yùn)行人員的技術(shù)培訓(xùn)，做好機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行中鍋爐垮灰、垮焦的事故預(yù)想，提升應(yīng)急處理能力。

(8)深刻吸取事故教訓(xùn)，在機(jī)組運(yùn)行期間加強(qiáng)爐內(nèi)結(jié)焦的檢查和清理，探索調(diào)整鍋爐高負(fù)荷下防結(jié)焦的措施，減輕鍋爐結(jié)焦。在水冷壁超溫可控的前提下，采用爐膛兩側(cè)燃燒器低一次風(fēng)速運(yùn)行，適當(dāng)開大其對應(yīng)的二次風(fēng)量。

3.2 技術(shù)改造措施

加裝聲波吹灰器效果雖然比較明顯，但還未徹底根除水平煙道斜包墻中部區(qū)域積灰問題。增加蒸汽吹灰頻率也取得了一定效果但不明顯，且蒸汽吹灰頻次增加也加劇了受熱面的磨損，帶來新的安全隱患。針對長期使用偏離設(shè)計(jì)值的燃煤，產(chǎn)生積灰垮灰而導(dǎo)致鍋爐熄火的問題，經(jīng)過對比分析，決定在鍋爐水平煙道底部包墻加裝4只聲波吹灰器。

改造初期只在水平煙道側(cè)墻加裝聲波吹灰器，聲波吹灰器到爐中心線的距離達(dá)13 m。由于鍋爐水平煙道寬度為26 m，聲波吹灰器吹灰有效距離(約8 m)無法覆蓋吹掃爐中心線區(qū)域的積灰，故采取在水平煙道內(nèi)部區(qū)域加裝的方案(如圖5所示)

圖5 新加聲波吹灰器示意圖

因鍋爐水平煙道高溫再熱器前屏入口區(qū)域的煙氣溫度為1033℃，出口為850℃，選擇使用材為310不銹鋼的聲波吹灰器，同時(shí)設(shè)置壓縮空氣冷卻氣源對其冷卻。該吹灰器可長時(shí)間在1 050℃以內(nèi)的環(huán)境下工作。

4 結(jié)束語

鍋爐垮灰滅火是火電廠運(yùn)行中較為嚴(yán)重的事故，會給發(fā)電企業(yè)造成重大損失。通過對鍋爐垮灰滅火進(jìn)行分析，采取運(yùn)行控制和技術(shù)改造相結(jié)合的防范措施，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性有了明顯改善，未再發(fā)生因燃用偏離設(shè)計(jì)煤種而產(chǎn)生的同類事故，值得同類機(jī)組借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]岑可法,周昊,池作和.大型電站鍋爐安全及優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)[M].中國電力出版社,2003.

[2]黃新元.電站鍋爐運(yùn)行與燃燒調(diào)整[M].中國電力出版社,2007.