回轉式空預器二次燃燒事故分析與應對措施

張書位，申 旭

（山東中實易通集團公司，山東 濟南 250002）

0 引言

鍋爐空氣預熱器是利用鍋爐尾部的煙氣余熱來加熱空氣的換熱設備?；剞D式空預器是目前我國大容量機組采用的主要型式?；剞D式空預器的蓄熱元件被緊密的放置在扇形隔倉內，由于流通空間狹小很容易造成可燃物的沉積，發(fā)生二次燃燒。特別對于新安裝的鍋爐，由于需要做各種試驗或進行長時間的低負荷運行，更容易發(fā)生二次燃燒[1]。

某電廠300 MW機組鍋爐空氣預熱器在鍋爐吹管過程中發(fā)生二次燃燒事故，造成大部分蓄熱元件被燒壞，機組投產(chǎn)工期受到嚴重影響，現(xiàn)就事故發(fā)生過程原因分別進行分析，并提出應對措施以防止類似事件再次發(fā)生。

1 設備概述

機組鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的1 027 t/h亞臨界參數(shù)自然循環(huán)汽包爐、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風、半露天布置、固態(tài)排渣。

鍋爐爐膛斷面尺寸為12 801.6mm×12801.6mm，爐膛高熱負荷區(qū)域水冷壁采用內螺紋管水冷壁。鍋爐為單爐膛四角布置的擺動式直流燃燒器切圓燃燒方式，采用5套中速磨直吹式送粉系統(tǒng)，5層一次風噴嘴布置，燃用設計煤種時4層運行帶B-MCR，布置3層點火油槍，并在下層一次風噴口設有微油點火系統(tǒng)。

2 鍋爐空預器二次燃燒事故原因分析

2.1 鍋爐點火能量不足

鍋爐點火能量不足，油和煤粉均燃燒不完全，未燃盡的可燃物在空預器蓄熱元件內沉積。

機組進行鍋爐吹管工作時，鍋爐采用微油點火方式投A套制粉系統(tǒng)運行，點火初期通過就地看火孔觀察，煤粉著火距離較遠，煙囪冒不正常的黑煙，A煤層4只火檢信號波動大，經(jīng)常出現(xiàn)2只火檢信號同時小于10%。隨即進行磨入口一次風和二次風調整：降低磨煤機一次風量，關小上層輔助風風門及周界風風門，增大分離器轉速，使煤粉變細。同時開大微油點火暖風器氣源門開度，從而提高磨出口一次風溫度使煤粉更容易燃燒。但從就地觀火孔和火焰電視觀察，燃燒情況沒有明顯改善。

鍋爐設計用煤為貧煤（低位發(fā)熱量20.54MJ/kg，干燥無灰基揮發(fā)份為14%），而4只微油點火油槍（單只油槍出力為250 kg/h）根本無法滿足本機組入爐貧煤的點火能量要求，造成爐內燃燒不良，并且由于爐內為油煤混燃，煤油搶風導致油和煤粉燃燒均不完全，殘油粘附未燃盡煤粉沉積在水平煙道、受熱面和預熱器波紋板上。表1為點火初期入爐煤質和在煙道尾部取樣的灰樣工業(yè)分析結果對比，可以證實當時大量未燃盡煤粉的存在。

表1 點火初期入爐煤和飛灰工業(yè)分析結果對比

鍋爐點火約3 h以后，由于爐內燃燒狀況沒有明顯好轉，煙囪持續(xù)冒黑煙，投入微油點火系統(tǒng)輔助油槍 （單只輔助油槍出力200 kg/h）。投入4只微油點火的輔助油槍，此后無論是圖像火檢電視、還是就地看火孔，燃燒情況大有改觀，微油點火4只火檢信號穩(wěn)定，強度均維持在90以上。但半個小時內，鍋爐汽側的參數(shù)急劇上升過熱器出口蒸汽溫度最高至504℃，分析原因為當時爐內燃燒良好，隨著爐膛溫度的升高，積聚在水平煙道和受熱面上的煤油混合物氧化燃燒引起汽側參數(shù)的急劇上升?？梢姶藭r尾部煙道已經(jīng)發(fā)生二次燃燒。

2.2 空預器吹灰效果不好

空預器的吹灰器和水沖洗裝置是為消除空預器堵灰和防止發(fā)生二次燃燒而專門設置的，當空預器蓄熱元件內沉積了未燃盡的可燃物時，如果吹灰器能夠正常投入使用并且效果良好，將不至于造成可燃物長時間的大量積存。而水沖洗在吹灰器不能達到理想效果時，將成為唯一積極的和行之有效的防止發(fā)生二次燃燒的方法[2]。

該爐吹管階段空預器吹灰蒸汽來自臨爐輔助蒸汽，吹灰器前母管壓力約在0.7 MPa，而設計空預器吹灰壓力為1.0 MPa左右。吹灰蒸汽壓力不足，吹灰效果不良，引起了大量未燃盡燃料在空預器蓄熱元件的沉積。空氣預熱器著火報警系統(tǒng)失靈，鍋爐點火至事故發(fā)生期間，盡管報警系統(tǒng)一直投入，火報警系統(tǒng)始終未發(fā)著火信號，從而錯失及時發(fā)現(xiàn)空預器著火的時機。由于該爐處于建設安裝階段，鍋爐水沖洗設備不能正常投用，在發(fā)現(xiàn)空預器發(fā)生二次燃燒的初期沒有有效的滅火手段，失去了預熱器沖水滅火的最假時機，造成事故的進一步加劇。

2.3 對二次燃燒判斷不及時

鍋爐在著火不良、煙囪持續(xù)冒黑煙的情況下運行3 h，未投大油槍助燃，造成點火初期大量未燃盡燃料在尾部煙道的沉積。后來空預器入口煙溫不正常升高、空預器電機電流快速上漲至跳閘，空預器抱死。運行人員立即關閉空預器前后所有煙氣、空氣擋板，防止受熱不均勻引起空預器變形，燜預熱器。此后空預器入口煙溫開始緩慢回落，可見空預器的二次燃燒得到了有效的控制。但是后來運行人員為了冷卻預熱器，開啟引風機出入口擋板讓其自然通風，結果入口煙溫急劇升高，空氣進入預熱器補充了燃燒用的氧氣，加劇了空預器的二次燃燒。

3 事故處理及預防措施

該爐微油點火系統(tǒng)不能達到冷態(tài)點爐的要求，今后鍋爐點火啟動時應先投大油槍運行，建立起一定的爐膛溫度及二次風溫度時再投入制粉系統(tǒng)運行。

鍋爐啟動點火前進行主油槍、微油油槍的霧化試驗，確保油槍霧化良好，對存在漏油、霧化不良的油嘴應及時予以更換。鍋爐在投油或低負荷運行階段，尤其應注意油的完全燃燒，根據(jù)燃料性質、鍋爐過剩空氣系數(shù)及霧化顆粒及霧化角度調整好燃燒工況，保持最佳的霧化狀態(tài)。

鍋爐再點火前，檢查了電除塵極板、灰斗積灰情況，并進行大風量爐膛吹掃，確保極板清潔、輸灰管道暢通，待煙囪內排出的空氣干凈無灰時方才進行點火工作。

定期檢查空預器火災報警裝置和水沖洗設備，確保其可靠性。發(fā)現(xiàn)預熱器二次燃燒，應立即手動MFT，立即停用所有吸風機、送風機和一次風機運行。如出現(xiàn)空氣預熱器抱死情況，在燜空氣預熱器的過程中，關閉油系統(tǒng)的所有閥門，停止油循環(huán)；關閉所有煙風通道上的門和擋板，盡可能地避免空氣進入預熱器。打開蒸汽吹灰裝置對空預器吹掃，同時打開水沖洗系統(tǒng)閥門進行水沖洗，打開空預器下部灰斗排水口排水。為防止導向軸承油室著火，應采取措施對導向軸承油室進行水澆降溫。只有確認二次燃燒已被徹底撲滅后，才能停止蒸汽吹掃和關閉水沖洗閥門。在進入空預器內部檢查時，應手持滅火器材，撲滅殘存火源。

4 結語

空預器二次燃燒事故不會頻繁發(fā)生，一些電廠可能從未發(fā)生過，對它的防范往往掉以輕心，但空預器一旦發(fā)生二次燃燒，往往造成設備的巨大損壞。因此，運行中電廠的運行人員要嚴密監(jiān)視煙氣溫度、空預器電流和前后壓差等重要參數(shù)，加強對二次燃燒事故的防范。一旦事故發(fā)生，必須果斷按規(guī)章制度進行處理[3]。