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。回轉式空預器是目前我國大容量機組采用的主要型式。回轉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生二次燃燒事故，造成大部分蓄熱元件被燒壞，機組投產工期受到嚴重影響，現就事故發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生。

1 設備概述

機組鍋爐為東方鍋爐廠生產的1 027 t/h亞臨界參數自然循環汽包爐、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風、半露天布置、固態排渣。

鍋爐爐膛斷面尺寸為12 801.6mm×12801.6mm，爐膛高熱負荷區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，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。

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，經常出現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（低位發熱量20.54MJ/kg，干燥無灰基揮發份為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，煙囪持續冒黑煙，投入微油點火系統輔助油槍 （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只火檢信號穩定，強度均維持在90以上。但半個小時內，鍋爐汽側的參數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的急劇上升。可見此時尾部煙道已經發生二次燃燒。

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失靈，鍋爐點火至事故發生期間，盡管報警系統一直投入，火報警系統始終未發著火信號，從而錯失及時發現空預器著火的時機。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，在發現空預器發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

該爐微油點火系統不能達到冷態點爐的要求，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，根據燃料性質、鍋爐過剩空氣系數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。

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。發現預熱器二次燃燒，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，關閉油系統的所有閥門，停止油循環；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生，一些電廠可能從未發生過，對它的防范往往掉以輕心，但空預器一旦發生二次燃燒，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視煙氣溫度、空預器電流和前后壓差等重要參數，加強對二次燃燒事故的防范。一旦事故發生，必須果斷按規章制度進行處理[3]。