火電機組爐膛壓力異常分析及對策研究

叢錫龍，袁德權(quán)

（華電電力科學(xué)研究院有限公司，浙江 杭州 310030）

火電機組鍋爐爐膛壓力反映了燃燒過程中進入爐膛的送風(fēng)量與爐膛煙氣量的工質(zhì)平衡關(guān)系，爐膛壓力過大，爐內(nèi)會向外噴火或噴灰，而爐膛壓力過小將會導(dǎo)致爐內(nèi)漏風(fēng)量增加，爐膛溫度降低，增大引風(fēng)機電耗和排煙熱損失。當(dāng)爐膛壓力異常嚴重時，將導(dǎo)致爐膛“內(nèi)爆”、“外爆”現(xiàn)象。本文針對某電廠爐膛壓力異常升高導(dǎo)致機組MFT的原因進行分析，并提出相應(yīng)防范措施。

1 事件概況

某電廠號鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的HG-1025/17.5-YM36型亞臨界壓力一次中間再熱自然循環(huán)汽包鍋爐，鍋爐為單爐膛四角布置擺動式燃燒器、切向燃燒，固態(tài)除渣、平衡通風(fēng)。磨煤機為ZGM95N型中速磨煤機，正壓冷一次風(fēng)直吹式制粉系統(tǒng)。

16時32分，1號機組負荷119MW，主蒸汽壓力11.05MPa，主蒸汽流量477t/h，ABCDE磨運行，爐膛壓力在-50～-100Pa。16時33分，B磨開始間斷性斷煤，現(xiàn)場疏通處理。16時35分02～29秒，為穩(wěn)定燃燒快投AB層1～4號角油槍，4號角油槍檢測無火自動退出。16時35分48秒 為控制B磨出口溫度，誤將A磨入口一次風(fēng)快速關(guān)斷門關(guān)閉，A磨入口風(fēng)量迅速降低。16時36分02～20秒，關(guān)閉B磨入口一次風(fēng)快速關(guān)斷門，恢復(fù)A磨入口一次風(fēng)。16時36分11秒，AB層3號角油槍檢測無火自動退出。16時36分05～12秒，爐膛燃燒出現(xiàn)異常，B～E磨相繼跳閘，爐膛壓力出現(xiàn)大幅波動，爐膛壓力降至-1991 Pa，16時36分12秒快投DE層1～4號角油槍，2、4號角油槍檢測無火先后退出。16時36分16～41秒，再次快投AB層3、4號角油槍未成功。16時37分08秒，鍋爐“MFT”保護動作，爐膛壓力最高達到3321Pa，汽輪機跳閘，發(fā)電機解列，SOE首出“爐膛壓力高”。

2 檢查情況

2.1 鍋爐本體設(shè)備

檢查現(xiàn)場鍋爐本體設(shè)備外觀，各人孔門、看火孔無打開現(xiàn)象，打開人孔后檢查鍋爐內(nèi)部水冷壁受熱面無變形現(xiàn)象，尾部受熱面完好，引風(fēng)機擋板狀態(tài)正常，現(xiàn)場無汽水外漏現(xiàn)象發(fā)生，鍋爐本體設(shè)備無損壞。檢查煤場，發(fā)現(xiàn)來煤均露天堆放在煤場，在冬春季且遇大雪天氣，煤場結(jié)凍、濕粘煤較多，B磨煤斗落煤口存有結(jié)凍、濕粘煤。

2.2 熱工保護邏輯

檢查保護邏輯，爐膛壓力高保護設(shè)定為開關(guān)量三取二邏輯判斷延時1s保護動作，爐膛壓力高定值為3230Pa，爐膛壓力低定值為-2490Pa。查看DCS歷史趨勢，16時37分08秒DCS顯示爐膛壓力模擬量最高達到3321Pa，達到保護設(shè)定的爐膛壓力高定值3230Pa，延時1s鍋爐MFT動作，保護動作情況正常。

2.3 鍋爐火檢

在16時36分關(guān)閉B磨入口一次風(fēng)快速關(guān)斷門后，B磨給煤量為0t/h時，1、2號角煤火檢顯示為有火狀態(tài)，燃燒器未運行時火檢仍檢測到有火狀態(tài)，火檢檢測結(jié)果失真，無法準(zhǔn)確反應(yīng)本噴嘴燃燒情況。違反了《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求》中的要求：“火焰檢測裝置應(yīng)當(dāng)精細調(diào)整，保證鍋爐在高、低負荷以及適用煤種下都能正確檢測到火焰”。

2.4 燃油系統(tǒng)

在爐膛AB層、DE層8支油槍可遠控投入，但AB層3、4號角、DE層2、4號角油槍先后因燃燒不穩(wěn)退出，油槍助燃系統(tǒng)運行可靠性較差。助燃油槍日常檢修維護不到位，驗收不嚴格，未按要求開展油槍冷態(tài)試驗。違反了《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求》中要求：“鍋爐點火系統(tǒng)應(yīng)能可靠備用。定期對油槍進行清理和投入試驗，確保油槍動作可靠、霧化良好，能在鍋爐低負荷或燃燒不穩(wěn)時及時投油助燃”。

2.5 運行操作

查看運行操作記錄，發(fā)現(xiàn)在B磨開始間斷性斷煤后，運行人員為控制B磨出口溫度，準(zhǔn)備關(guān)閉B磨入口一次風(fēng)快速關(guān)斷門時，誤將A磨入口一次風(fēng)快速關(guān)斷門關(guān)閉，導(dǎo)致A磨入口一次風(fēng)量迅速降低，見圖1。在A磨入口一次風(fēng)快速關(guān)斷門關(guān)閉后，磨煤機一次風(fēng)量仍有26.5t/h漏量，入口一次風(fēng)快速關(guān)斷門嚴密性差，漏風(fēng)嚴重。在B～E磨跳閘后，僅剩A磨1、2角燃燒器與AB層1、2角油槍著火，鍋爐處于局部滅火狀態(tài)時，仍投入DE層油槍助燃，違反了《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求》中要求：“當(dāng)爐膛已經(jīng)滅火或已局部滅火并瀕臨全部滅火時，嚴禁投助燃油槍、等離子點火槍等穩(wěn)燃槍”。

圖1 制粉系統(tǒng)布置圖

2.6 煤質(zhì)化驗

查閱近期煤質(zhì)化驗報告，燃用煤質(zhì)收到基低位發(fā)熱量較設(shè)計煤質(zhì)偏低23%左右，煤質(zhì)較差，燃用煤質(zhì)偏離設(shè)計煤種較大，未開展相關(guān)摻燒試驗從而確定最佳摻燒方式。當(dāng)入爐燃料與設(shè)計燃料有較大差異時，應(yīng)開展燃燒調(diào)整試驗，以確定一、二次風(fēng)量、風(fēng)速、合理的過剩空氣量等運行參數(shù)。

查閱近期煤粉細度分析報告，各磨煤粉細度R90在38%左右，根據(jù)《火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)設(shè)計計算技術(shù)規(guī)定》要求：“固態(tài)排渣煤粉爐燃用無煙煤、貧煤和煙煤時，煤粉細度按R90=0.5nVdaf選取”，經(jīng)計算各磨所配煤質(zhì)推薦煤粉細度R90在14%左右，煤粉細度明顯偏粗。

3 原因分析

當(dāng)B磨發(fā)生斷煤后，運行人員增加了其他4臺磨給煤量，并投入AB層油槍穩(wěn)燃。在處理B磨煤機斷煤過程中，誤將A磨煤機一次風(fēng)快速關(guān)斷門關(guān)閉，造成A磨3、4角煤火檢無火，雖再次開啟A磨煤機入口一次風(fēng)快速關(guān)斷門，因爐內(nèi)著火能量迅速下降，且D～E磨燃用煤質(zhì)差、煤粉較粗，D～E磨煤火檢相繼檢測無火，先后跳閘。為穩(wěn)定燃燒，運行人員投入DE層油槍和AB層3、4角油槍，A磨持續(xù)、大量向爐膛輸送煤粉，煤油混燒期間瞬間燃燒加劇，造成鍋爐發(fā)生爆燃，爐膛壓力升高，導(dǎo)致鍋爐MFT動作。

磨煤機堵煤原因一方面是來煤均露天堆放在煤場，無防雨雪和防凍措施，加之近期降雪量較大，環(huán)境溫度降低后造成原煤結(jié)凍、濕粘，導(dǎo)致原煤倉落煤口蓬煤。另外摻配煤工作不細致，未根據(jù)煤場存煤情況合理混配，煤場儲煤結(jié)凍、濕粘時，未采取有效措施及時處理。

4 處理及防范措施

（1）生產(chǎn)各級應(yīng)強化履職盡責(zé)意識和能力，嚴格按照安全生產(chǎn)相關(guān)要求，舉一反三，吸取經(jīng)驗教訓(xùn)，確保反措、隱患排查治理等工作做實，各項要求、防范措施落到實處，人員素質(zhì)、設(shè)備健康水平得到根本性的提升。

（2）加強運行人員的技術(shù)培訓(xùn)和事故應(yīng)急處理能力。提升運行人員的專業(yè)技能、分析、判斷能力，確保在各類異常情況下能夠操作正確、及時、平穩(wěn)完善運行管理工作。加強運行人員理論學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，提高運行操作技能。

（3）根據(jù)當(dāng)前煤質(zhì)摻配情況，及時開展制粉系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)調(diào)整試驗，選擇合理煤粉細度、燃燒器配風(fēng)方式以及摻配方式。

（4）嚴格執(zhí)行運行規(guī)程和反措有關(guān)要求，落實應(yīng)對原煤斗篷堵煤、煤質(zhì)變化引起燃燒不穩(wěn)、鍋爐滅火等事故預(yù)想和應(yīng)對措施。制定嚴寒天氣及入廠量不足影響機組安全穩(wěn)定運行的應(yīng)對措施。

（5）嚴格開展助燃油槍定期試驗工作，提高助燃油槍日常檢修維護質(zhì)量，及時整改設(shè)備存在的安全隱患。

（6）加強磨煤機入口熱風(fēng)調(diào)節(jié)門及關(guān)斷門等設(shè)備的日常檢修維護工作，確保檢修及時到位并保證檢修質(zhì)量。

5 結(jié)語

燃燒煤粉鍋爐爐膛壓力是評價煤粉鍋爐燃燒穩(wěn)定性的一個重要指標(biāo)。通過對鍋爐本體設(shè)備、熱工保護邏輯、鍋爐火檢、燃油系統(tǒng)、運行記錄和鍋爐煤質(zhì)等方面進行檢查，分析爐膛壓力異常引發(fā)鍋爐MFT事故的原因，結(jié)合檢查過程中暴露的問題，提出相應(yīng)的處理和防范措施，為同類型機組控制鍋爐爐膛壓力提供一定的參考。