超臨界鍋爐塌灰滅火原因分析及應(yīng)對(duì)措施

李有信 陳英武 朱家英 虞昊天

摘 要：? 某電廠#2機(jī)組長時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行，造成折焰角水平煙道積灰嚴(yán)重，積灰大面積掉落，引起鍋爐MFT動(dòng)作，深入探索MFT動(dòng)作原因，并提出通過低負(fù)荷吹灰、負(fù)壓擾動(dòng)方式等有效對(duì)策，從而防止大面積塌灰的發(fā)生，穩(wěn)定了機(jī)組運(yùn)行，起到了良好的效果。

關(guān)鍵詞： 塌灰;滅火;擾動(dòng)

中圖分類號(hào)：TK 227.7? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

隨著風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源的發(fā)展，火力發(fā)電擔(dān)負(fù)著越來越重的調(diào)峰任務(wù)，時(shí)常長時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行，對(duì)于Π型爐，部分機(jī)組存在水平煙道積灰及塌灰情況，嚴(yán)重時(shí)造成鍋爐滅火。對(duì)塌灰導(dǎo)致MFT的機(jī)理進(jìn)行研究，并制定出有效的應(yīng)對(duì)措施，對(duì)機(jī)組的穩(wěn)定安全運(yùn)行顯得尤為重要。

1 設(shè)備概況

某電廠鍋爐是由上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。鍋爐型號(hào)：SG-1938/29.3-M6015。采用中速磨煤機(jī)冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)。采用微油點(diǎn)火，安裝在鍋爐下層燃燒器上（對(duì)應(yīng)A磨）。爐膛上部的折焰角與水平煙道直接相連接，折焰角上部呈30o、水平煙道底部呈15o共同向爐膛傾斜。

2 MFT發(fā)生前工況及過程

機(jī)組負(fù)荷334.2MW、總?cè)剂狭?50.5t/h、A、B、C、D制粉系統(tǒng)運(yùn)行、爐膛壓力-183Pa、總風(fēng)量1457t/h、A/B引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度48%/46%，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定。

19：47：03 爐膛壓力突然由-83Pa波動(dòng)至-1124Pa，A、B引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度指令下降至43%/41%，通過少油圖像火檢電視及爐膛火焰電視觀察到火焰突然由明亮變暗，并大幅波動(dòng)。撈渣機(jī)附近就地巡檢人員聽見渣井發(fā)出響聲，然后又看見大量灰從爐膛溢出，判斷爐膛有大量積灰或焦塊掉落。

19：47：03 運(yùn)行人員投入AB1油槍;

19：47：06 A1、A4、B3、C4火檢突然下降，4s后從99%下降至0%，其他火檢均有小幅下降;

19：47：07 運(yùn)行人員增投AB3油槍。

19：47：08 爐膛壓力-1167Pa，并開始回頭上升，此時(shí)A、B引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度41.5%/40.6%;

19：47：10 爐膛壓力升至-160Pa，AB1大油槍點(diǎn)火成功;

19：47：12 爐膛壓力升至+1622Pa，A/B引風(fēng)機(jī)動(dòng)壓開度45%/42%，爐膛壓力高（保護(hù)定值：+1520Pa）MFT保護(hù)動(dòng)作，爐膛壓力最大升至+2021Pa;

19：56：22 就地發(fā)現(xiàn)除渣系統(tǒng)渣量較大，A/B斗提機(jī)相繼過載跳閘，造成干渣機(jī)聯(lián)鎖跳閘。

3 MFT滅火原因分析

3.1 滅火原因判斷

MFT后8分鐘，發(fā)現(xiàn)斗提機(jī)過載跳閘，造成干渣機(jī)聯(lián)鎖跳閘。打開斗提機(jī)檢修孔，發(fā)現(xiàn)斗提機(jī)已堵塞，對(duì)堵塞物進(jìn)行人工清理。清理物灰白色，粉末狀，判斷為鍋爐飛灰。之后停爐機(jī)會(huì)對(duì)水平煙道進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)在斜坡角度為15°的水平煙道處存在大量積灰，深度達(dá)到2～3m。由此判斷造成此次滅火的起因是鍋爐水平煙道積灰踏落造成。

3.2 積灰原因分析

3.2.1 折焰角斜坡角度較小

折焰角設(shè)計(jì)下部斜坡角度為30°，上部斜坡角度為15°，而一般堆灰自然流動(dòng)角為30°～45°，上部斜坡實(shí)際角度遠(yuǎn)小于堆灰自然流動(dòng)角，外加煙氣流動(dòng)的附加力的作用，會(huì)使得沉積下來的飛灰很難及時(shí)從爐膛掉落，致使飛灰堆積嚴(yán)重。

3.2.2 煙氣流速設(shè)計(jì)較低

該鍋爐折焰角30°斜坡上部和15°斜坡積灰區(qū)上部分別布置了高溫過熱器和高溫再熱器。積灰區(qū)域在50%THA和75%THA負(fù)荷下設(shè)計(jì)的平均煙氣流速分別為5.9m/s和8.3m/s，明顯偏低。對(duì)于燃煤鍋爐，該區(qū)流速在10.5～12.0m/s較為合理，且高溫再熱器管屏后未布置受熱面，流速較低的含塵煙氣在經(jīng)過凈空間是時(shí)煙速進(jìn)一步降低。再加上煙氣流過折焰角時(shí)，在此區(qū)域產(chǎn)生低速回流區(qū)和機(jī)組在70%THA負(fù)荷下運(yùn)行一周，沒有高負(fù)荷運(yùn)行，因此在該區(qū)域積灰產(chǎn)生大量積灰。

3.2.3 積灰掉落分析

隨著灰分的不斷積累，就造成了積灰更大的堆積角（遠(yuǎn)大于粉末堆積的自流角）。一旦出現(xiàn)擾動(dòng)，就會(huì)打破原先的相對(duì)平衡狀態(tài)，引起塌灰。折焰角為積灰的部位，但所積灰量及落灰的情況都不一樣，所以折焰角每次落灰對(duì)爐內(nèi)燃燒的影響也有所差異。

3.2.4 塌灰滅火分析

由于爐內(nèi)煤粉的燃燒主要依靠上下運(yùn)動(dòng)煙氣流和煤粉之間的傳熱來維持，而從折焰角落入爐內(nèi)的大量積灰隨著下落會(huì)逐漸擴(kuò)散，擴(kuò)散的落灰雖不致造成爐膛溫度的急劇下降，但在下落過程中隔離或者屏蔽上下運(yùn)動(dòng)煙氣流和煤粉之間的傳熱，直接沖擊爐膛火焰中心，阻擋風(fēng)粉的混合。當(dāng)煙氣流和煤粉間傳熱突然受阻時(shí)，將導(dǎo)致傳熱惡化、燃燒不穩(wěn)[1]。塌灰流剛形成過程中，爐膛負(fù)壓由-83Pa波動(dòng)至-1124Pa，A/B引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度由48%/46%指令下降至43%/41%，煤粉在爐膛內(nèi)積聚，未有效點(diǎn)燃，并影響到其他煤粉的點(diǎn)燃及燃燒，這種情況在持續(xù)惡化，燃燒持續(xù)變差。此時(shí)投入AB1油槍，加上爐膛內(nèi)溫度還比較高，被沖散的煤粉區(qū)域集聚到一定程度后被重新點(diǎn)燃，出現(xiàn)了較小規(guī)模的爆燃，對(duì)爐內(nèi)本來就越來越不穩(wěn)定燃燒造成了較大的沖擊。引風(fēng)機(jī)負(fù)壓自動(dòng)來不及調(diào)節(jié)，所以爆燃使?fàn)t膛壓力高而未發(fā)生MFT。

4 應(yīng)對(duì)措施及實(shí)施

4.1 低負(fù)荷吹灰

此鍋爐設(shè)計(jì)吹灰負(fù)荷為460MW以上，但機(jī)組實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷不高，常在300MW～400MW負(fù)荷運(yùn)行。

觀察鍋爐的燃燒工況穩(wěn)定。嘗試在400MW以下負(fù)荷進(jìn)行吹灰，以清除折焰角上積灰。并采取如下措施：

（1）只投運(yùn)距離積灰位置最近L10、R10吹灰器，1～2天一次，逐個(gè)進(jìn)行。

（2）吹灰時(shí)引風(fēng)機(jī)負(fù)壓自動(dòng)切除，改為手動(dòng)操作，減少引風(fēng)機(jī)的干擾。

吹灰器投運(yùn)后，負(fù)壓最大由-405Pa波動(dòng)至376Pa。吹灰過程中負(fù)壓波動(dòng)比投運(yùn)前也稍大。說明吹灰中有持續(xù)的積灰掉落。

4.2 負(fù)壓變動(dòng)除灰

在水平煙道的積灰過多，造成了積灰更大的堆積角。當(dāng)煙氣流擾動(dòng)時(shí)，積灰的平衡狀態(tài)會(huì)打破，引起落灰。負(fù)壓的擾動(dòng)，特別是負(fù)壓變化過程中，煙氣流的流速會(huì)變化，煙氣流的托扶力也會(huì)變化，造成積灰平衡破壞，積灰塌灰。鍋爐負(fù)荷330MW，提前投入2只少油燃燒器，兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉自動(dòng)狀態(tài)，負(fù)壓設(shè)定-30Pa，手動(dòng)負(fù)壓自動(dòng)設(shè)定改為-200Pa，引起折焰角落灰，負(fù)壓最大變化由-1057Pa到+616Pa。

5 結(jié)論

通過低負(fù)荷吹灰、爐膛負(fù)壓擾動(dòng)等措施，使折焰角積灰在低負(fù)荷時(shí)提前掉落，有效地克服了鍋爐折焰角大量塌灰的產(chǎn)生，確保了設(shè)備的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]周校平，張曉男.燃燒理論基礎(chǔ)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2001.

作者簡介： 李有信（1981—），男，本科，河南鄭州人，工程師，研究方向：電廠鍋爐。