300 MW循環(huán)流化床鍋爐高溫結(jié)焦與落煤管堵塞事故原因分析

徐振偉

(中國華電集團白音華金山發(fā)電有限公司，錫林郭勒盟 026000)

0 引 言

當前，燃煤機組尤其是流化床機組受上游煤價影響，發(fā)電成本居高不下，各燃煤機組紛紛尋求低成本劣質(zhì)替代燃料，如生物秸稈、污泥、煤泥、高爐燃氣等。其中污泥、煤泥若進行適當脫水后可使用鍋爐原有給煤系統(tǒng)送入鍋爐燃燒[1]。循環(huán)流化床鍋爐由于其流態(tài)化燃燒方式，可燃用不同類型燃料，但相應(yīng)給煤系統(tǒng)必須進行升級改造[2]。以下就某電廠摻燒低含水率煤泥導(dǎo)致鍋爐高溫結(jié)焦與緊急停運進行溯源分析，進而說明給煤系統(tǒng)升級改造必要性。

1 高溫結(jié)焦與鍋爐非停

近期，某電廠300 MW循環(huán)流化床鍋爐(型號：DG1058/17.5-Ⅱ 1)在運行過程中突然出現(xiàn)床溫過低、床壓過高、流化無法維持等異?，F(xiàn)象，鍋爐被迫進入緊急停爐檢查狀態(tài)。停爐放料后，技術(shù)人員通過人孔門發(fā)現(xiàn)鍋爐內(nèi)部有結(jié)焦現(xiàn)象。進入鍋爐后發(fā)現(xiàn)爐膛床面上層有大量結(jié)焦產(chǎn)物，體積大小不一，主要集中在鍋爐左側(cè)，如圖1所示。

2 原因排查及重點分析

經(jīng)現(xiàn)場勘查，焦塊均為高溫焦，循環(huán)流化床鍋爐高溫焦生成原因主要分為以下4點：

(1)急劇給煤，導(dǎo)致給煤口附近煤料燃燒不充分，高溫結(jié)焦；

(2)風(fēng)帽大量脫落，布風(fēng)板阻力過低，鍋爐底渣逐漸在在風(fēng)帽附近結(jié)焦，最終堵塞風(fēng)眼；

(3)在降負荷過程中，一次風(fēng)量降低過快，返料不穩(wěn)，最終導(dǎo)致鍋爐爐膛結(jié)焦；

(4)冷渣機故障，鍋爐床壓急劇上升，可能存在結(jié)焦現(xiàn)象。

為摸清高溫結(jié)焦的主要成因，現(xiàn)場人員直接刨開風(fēng)帽附近床料，現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，鍋爐風(fēng)帽附近床料松軟，無結(jié)焦塊，風(fēng)帽風(fēng)眼無堵塞現(xiàn)象，爐膛風(fēng)帽可正常安裝及拆卸，如圖2所示。因此，可判斷風(fēng)帽并非結(jié)焦現(xiàn)象的成因。若是由風(fēng)帽導(dǎo)致結(jié)焦，結(jié)焦應(yīng)由風(fēng)帽向上結(jié)焦，風(fēng)帽眼均會被堵塞卡死。

為分析排除其它結(jié)焦因素，技術(shù)人員現(xiàn)場調(diào)取停爐前運行數(shù)據(jù)，經(jīng)逐一觀察給煤量、負荷、床壓、一次風(fēng)量、床溫等項的時間曲線，發(fā)現(xiàn)床壓無大幅度波動現(xiàn)象，可排除冷渣機故障起因；發(fā)現(xiàn)一次風(fēng)量及返料壓力均無明顯波動，可排除鍋爐返料不穩(wěn)起因。

觀察鍋爐停爐前5小時給煤曲線，如圖3所示，可發(fā)現(xiàn)鍋爐給煤量波動十分劇烈，而此時機組負荷基本維持不變，因此初步分析由給煤系統(tǒng)波動劇烈引發(fā)鍋爐高溫結(jié)焦非停。

3 落煤管堵煤現(xiàn)象

根據(jù)初步分析結(jié)果，技術(shù)人員現(xiàn)場勘查鍋爐給煤系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)鍋爐輸煤系統(tǒng)堵塞十分嚴重，爐前煤倉、給煤皮帶均有大量燃煤漏出，最終排查原因發(fā)現(xiàn)落煤管堵塞現(xiàn)象嚴重，落煤不暢導(dǎo)致爐前煤倉及給煤皮帶均堵塞泄漏，如圖4所示。

該鍋爐配置8臺給煤機及給煤口，由于落煤管堵塞，8個給煤量長時間有4個處于輪換檢修模式，堵塞嚴重時，鍋爐僅有左側(cè)兩個給煤系統(tǒng)可正常投運。該現(xiàn)象直接導(dǎo)致鍋爐給煤嚴重不均，同時由于系統(tǒng)頻發(fā)切換，鍋爐給煤量存在劇烈的波峰及波谷，直接導(dǎo)致鍋爐落煤口附近形成高溫焦塊，最終迫使鍋爐緊急停運。停爐后，技術(shù)人員也檢查了鍋爐內(nèi)落煤口狀態(tài)，如圖5所示，高溫焦塊已完全堵塞落煤口，撥煤風(fēng)已無法發(fā)揮作用。

4 煤質(zhì)化驗結(jié)果

該循環(huán)流化床鍋爐落煤管采用扁平方形外殼，傾斜角度為65°，相比于大直徑圓形落煤管，該類型落煤管主要適用于低含水率煤種?，F(xiàn)場取樣入爐煤種后進行工業(yè)分析及元素分析，結(jié)果見表1，為便于對比同時列入鍋爐設(shè)計煤種。

表1 煤質(zhì)化驗結(jié)果

分析表1數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，入爐煤種相較設(shè)計煤種含水率由12%增加至24.9%，同比增加約100%，煤中灰分由44.42%降至18.1%，同比降低59.2.%。入爐煤種變化較大，而鍋爐給煤系統(tǒng)尚不適應(yīng)該類型燃煤。實際詢問得知，電廠為降低燃料成本，在燃煤中摻入大量低含水率(約30%)煤泥，直接導(dǎo)致燃料水分變化較大。

綜合分析可得，煤質(zhì)嚴重偏離設(shè)計煤種導(dǎo)致該循環(huán)流化床鍋爐高溫結(jié)焦與非計劃停運。

5 結(jié)束語

經(jīng)過溯源分析可得，循環(huán)流化床鍋爐高溫結(jié)焦與煤質(zhì)變化直接相關(guān)。因此，盡管循環(huán)流化床鍋爐本體燃料適應(yīng)性較強，但若相配套的燃料配給系統(tǒng)無法提高煤種適應(yīng)性，循環(huán)流化床鍋爐也無法適應(yīng)各類型煤種。因此，提升給煤系統(tǒng)燃料適應(yīng)性對于燃煤機組十分重要，相對應(yīng)給煤線改造及落煤管改造市場前景廣闊。