大容量锅炉掉焦灭火原因分析及对策

大容量锅炉掉焦灭火原因分析及对策

李晓杰

（浙江大唐乌沙山发电有限责任公司 浙江宁波 315722）

摘 要：在大容量燃煤锅炉发生一起炉膛掉焦灭火事故后，通过对入炉煤煤质、炉膛压力变化情况、锅炉制粉系统运行方式等方面进行深入分析得出，焦渣进入下层易燃气体滞止区产生爆燃（未灭火），以及落入捞渣机船体的焦渣产生的大量水蒸汽，共同引起下层燃烧器火焰短暂失去，局部可燃物积聚后造成锅炉爆燃灭火。在采取优化机组配煤掺烧措施、提高锅炉燃烧稳定性的措施后，解决了因锅炉掉焦引起的爆燃灭火事故。

关键词：掉焦；灭火；配煤掺烧；燃烧稳定性；爆燃

0 引言

当前燃煤锅炉发生灭火事故有明显增多情况，即使是大容量稳燃能力较强的锅炉也屡屡出现，其中因燃煤质量引起的锅炉掉焦灭火事故是主要的原因之一【1】。锅炉结焦不但影响锅炉的传热效率，引起排烟温度升高，同时焦渣掉落后会引起炉膛压力剧烈波动，砸坏水冷壁等异常，甚至导致锅炉灭火等异常事故。本文针对一起掉焦灭火事故进行原因分析并制定针对性措施，解决因机组掉焦引起的爆燃灭火事故。

1设备概述

锅炉为哈尔滨锅炉厂设计，额定负荷600MW，最大蒸发量1890吨/小时，固态湿式排渣、单炉膛、平衡通风、Π型布置。配置6台中速磨煤机，前后墙对冲燃烧方式，燃烧器共计分上、中、下三层布置，每层5只，共计30只，B层燃烧器配等离子点火装置。设计煤种为神府东胜煤种，设计煤种热值为5442kcal/kg。

2 事故过程及原因分析

2.1锅炉灭火前工况

负荷360MW，机组协调投入，总风量1381t/h，总煤量170t/h，双侧送、引风机、一次风机运行，A、B、D、F磨煤机运行，C磨原煤仓篷煤退备，E磨堵煤退备。其中A、B磨煤机对应下层燃烧器（运行），C、E磨煤机对应中层燃烧器（退备），D、F磨煤机对应上层燃烧器（运行）。机组主汽温度564℃、排烟温度116℃、烟气氧量5.4%，锅炉正常定期吹灰。

2.2锅炉灭火过程现象

事故发生前，中层燃烧器因磨煤机缺陷全部停运，炉膛负压正常保持在-100Pa。炉膛负压突然升高至+842Pa，未达到MFT保护动作定值，9s后锅炉A1、A2、A3、A4、A5、B3燃烧器火检消失，32s后锅炉A1、A2、A3、A4、A5、B3火检相继恢复，同时炉膛负压突升至+2517Pa，炉膛负压高三值保护动作（保护定值+2500Pa），锅炉MFT动作，发电机跳闸，详见图1。机组跳闸后检查捞渣机排出大量碎渣，随后捞渣机过载跳闸。

           a）MFT信号动作情况                    b）A、B磨煤机火检

图1 A、B磨煤机火检及MFT信号动作情况

2.3原因分析

2.3.1大量掺烧易结焦煤种

制定配煤掺烧方案时，考虑不全面，大量掺烧易结焦（灰熔点小于1350℃）的煤种，仅在A磨煤机掺烧高灰熔点煤种，其他煤种均为易结焦煤种，从而引起锅炉短时间严重结焦，是异常发生的最主要诱因。

2.3.2 中层磨均退备，下层燃烧不稳

A磨燃用3626kcal/kg的低热值煤，B磨燃用4553kcal/kg，均严重偏离设计煤热值（5442kcal/kg）。中层磨煤机退备后，没有及时采取稳定锅炉燃烧的有效措施。当中间层两台磨煤机因篷煤和堵磨退备时，运行值班员仅调整一、二次风配风，没有采取投入等离子拉弧助燃措施，导致下层煤粉燃尽率较低，形成高浓度的可燃气体滞止区，也为灭火的发生埋下隐患。

2.3.3 局部发生爆燃，炉膛负压动作

锅炉焦渣集中脱落，携带着炉膛上部高氧量的烟气尾迹落至炉膛下部高浓度可燃气体滞止区，引起可燃气体爆燃，造成炉膛负压大幅升高至+842Pa，气体体积的急剧膨胀和快速扩散的压力波可能瞬间移位【2】，吹灭下层燃烧器煤粉气流的火焰，之前掉落的高温细碎焦渣和炉内动力场扰动导致的大量高温细碎焦渣进入捞渣机船体，产生大量水蒸汽，同时也造成了A层、B层燃烧器局部短时熄火，在水蒸汽逐渐消失后，局部积聚的未燃煤粉被重新点燃后发生爆燃，造成炉膛负压迅速升高至+2517Pa，炉膛压力高三值动作，触发锅炉MFT。

3 采取对策

3.1 配煤掺烧管理

加强配煤掺烧管理。做好入厂煤质管控，掌握煤质特性，细化配煤方案，综合考虑热值、硫份含量、灰熔点等指标，科学合理掺烧。入炉煤高灰熔点比例不低于50%，下层磨掺烧热值不能偏离设计煤种热值过多。尽可能保持合理的存煤结构，做好煤场分区、分煤种堆放，确保精准配煤。对于新煤种，原则上应单独堆放，取得煤质化验报告后制定试烧方案，试烧正常后方能正常使用。要对当日配煤情况可能造成影响提前研判，做好预想。

3.2 优化运行管理

细化专业技术管理。尽量避免制粉系统隔层运行，因设备缺陷导致隔层运行期间投入等离子助燃。做好日常监督，加强锅炉燃烧调整，严禁缺氧燃烧，针对燃用灰熔点温度较低的燃烧层，应适当增大相应的二次风量。一次风压按规定进行调整，防止风压过高或过低。低负荷时应提高机组稳燃能力。严禁锅炉超出力运行。定期执行锅炉吹灰，结合结焦情况，调整不同部位吹灰频次，严禁炉膛和水平烟道吹灰器长期退出，避免锅炉严重结焦

【3-5】。

3.3 加强设备管理

对现场锅炉燃烧监视调整重要设备如氧量计、CO测量装置、火焰监测装置、风量测量装置及二次风门等，加强管理和维护，形成定期校验制度，以确保其指示准确，动作正确。锅炉检修时，应对燃烧器进行维护校验，修复磨损严重的部件。

4 结论

锅炉掉焦灭火的主要原因是炉膛下部可燃气体爆燃，同时大量的高温焦渣进入捞渣机船体后产生大量水蒸气降低炉膛的稳燃能力甚至是造成局部灭火。锅炉燃烧过程中应精细配煤，优化运行措施，加强设备管理，避免造成严重结焦异常，影响锅炉稳定运行。

参考文献

[1]王春昌．燃煤锅炉常见灭火事故分类研究[J]．中国电力，2007，40（5）：39－42．

[2]阎维平，高宝桐．燃煤电站锅炉塌灰落渣引发灭火的爆燃机理分析[J]．热能动力工程，1999，14（4）：302－303．

[3]苗长信．灰渣塌落引发的锅炉灭火故障案例分析及对策[J]．热力发电，2009，38（10）：43－45．

[4]胡志宏，郝卫东，刘恩生，等．超超临界1000ＭＷ机组锅炉结焦原因分析及对策[J]．热力发电，2009，38（3）：66－68．

[5]孟志东.因煤质变化导致锅炉灭火的应对措施[J].电力学报,2007(04):549-552.

作者简介：

李晓杰(1986)，男，硕士学位，工程师，从事燃煤电厂锅炉运行管理工作。

单位：浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，地址：浙江省宁波市西周镇大唐乌沙山电厂