一起噴燃器改造導(dǎo)致鍋爐泄漏事件分析

吳聯(lián)國(guó)

(華電國(guó)際電力股份有限公司萊城發(fā)電廠，山東 萊蕪 271100)

近年來(lái)，國(guó)家對(duì)節(jié)能環(huán)保的要求越來(lái)越高，特別是對(duì)燃煤火電廠的排放要求越來(lái)越嚴(yán)格。為了降低氮氧化合物的排放，許多電廠進(jìn)行了鍋爐低氮燃燒改造，因此，如何在改造后既達(dá)到環(huán)保排放要求又不降低鍋爐的可靠性就顯得尤為重要。

1 事件經(jīng)過(guò)

某電廠共有4 臺(tái)300 MW 燃煤發(fā)電機(jī)組，鍋爐為上海鍋爐廠制造的SG-1025-17.44-M844 型亞臨界、中間一次再熱、正壓直吹四角切圓、固態(tài)排渣、平衡通風(fēng)、控制循環(huán)汽包型燃煤鍋爐。制粉系統(tǒng)配置3 臺(tái)BBD4060 雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)系統(tǒng)，每臺(tái)磨煤機(jī)帶2 層一次風(fēng)噴嘴，每一端帶四角1 層一次風(fēng)噴嘴，共帶6 層一次風(fēng)噴嘴，正常工況下3 臺(tái)磨煤機(jī)帶MCR 工況。

以A 磨煤機(jī)為例，風(fēng)噴嘴分為A1-1、A1-2、A1-3、A1-4，A2-1、A2-2、A2-3、A2-4。其中，3 號(hào)機(jī)組鍋爐于2012年12月份進(jìn)行了低氮燃燒改造，主要對(duì)燃燒器(包括相連的煤粉管道)、油槍、水冷壁、二次風(fēng)道、二次風(fēng)門(mén)和風(fēng)箱等主設(shè)備及其附件進(jìn)行了改造，特別是將鍋爐燃燒器改造為穩(wěn)燃功能燃燒器+濃淡燃燒器+偏置周界風(fēng)+SOFA燃燒器。對(duì)原有燃燒器一、二次風(fēng)噴嘴進(jìn)行改進(jìn)，A2 層為微油點(diǎn)火燃燒器，A1、B1、B2、C1、C2層一次風(fēng)燃燒器均為濃淡燃燒器，用以減少氮氧化合物排放。

2013-03-09 T08:30，3 號(hào)機(jī)組負(fù)荷236 MW，機(jī)組總煤量為127 t/h。運(yùn)行人員檢查發(fā)現(xiàn)，3 號(hào)爐3 號(hào)角B1 層燃燒器區(qū)域有異音，DCS 指示兩側(cè)煙溫偏差、蒸汽流量與給水流量均正常。

09:00，經(jīng)確認(rèn)，水冷壁管子泄漏，匯報(bào)值長(zhǎng)，經(jīng)請(qǐng)示，中調(diào)同意停機(jī)處理。

2013-03-10 T01:15，解列發(fā)電機(jī)。

2 檢查處理過(guò)程

2013-03-11，搭設(shè)3 號(hào)爐膛升降平臺(tái)進(jìn)入3號(hào)爐膛內(nèi)仔細(xì)查看，在高、低位SOFA 區(qū)域水冷壁未發(fā)現(xiàn)吹損點(diǎn)；檢查主燃燒器，發(fā)現(xiàn)存在噴燃器四周水冷壁管吹損現(xiàn)象，被吹損管的位置均在兩層噴燃器之間的未加防磨護(hù)板處，其中3 號(hào)角B1 層煤粉噴嘴與B 層油槍之間爐右側(cè)第2 根水冷壁管被吹損泄漏，泄漏點(diǎn)大小約2 mm×2.5 mm，左側(cè)第1 根水冷壁管被嚴(yán)重吹損、減薄，3 號(hào)角B1、B2 層煤粉燃燒器的噴嘴均出現(xiàn)裂紋，所有二次風(fēng)門(mén)開(kāi)關(guān)正常。

根據(jù)專(zhuān)家意見(jiàn)，對(duì)泄漏部位焊補(bǔ)后增加防磨護(hù)板，對(duì)所有存在磨損的噴燃器四周水冷壁部位均安裝防磨護(hù)板。3月16日，拆除3 號(hào)角B1 層燃燒器外護(hù)板和B1-3 噴燃器彎頭，檢查一次風(fēng)室的磨損情況，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)煤粉泄漏現(xiàn)象。3月17日，調(diào)整校對(duì)所有的二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度和噴燃器擺角。3月18日09:40，3 號(hào)爐上水，達(dá)到備用條件。

3 原因分析

針對(duì)3 號(hào)爐水冷壁管子泄漏的問(wèn)題，電廠、某電科院金屬和鍋爐專(zhuān)業(yè)小組、設(shè)備廠家都進(jìn)行了多角度的分析，并對(duì)燃燒器改造圖紙進(jìn)行了研究，但均未發(fā)現(xiàn)明顯的設(shè)計(jì)缺陷。拆除3 號(hào)角B1 層燃燒器外護(hù)板和B1-3 噴燃器彎頭，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一次風(fēng)室煤粉泄漏的現(xiàn)象，排除煤粉泄漏磨損的原因。根據(jù)泄漏處管壁磨損和泄漏點(diǎn)的形狀，對(duì)此次泄漏的原因分析如下。

(1)二次風(fēng)攜帶灰顆粒，運(yùn)行過(guò)程中磨損迎風(fēng)面的水冷壁管子，是造成泄漏的直接原因。

(2)二次風(fēng)風(fēng)向改變：對(duì)3 號(hào)爐低氮燃燒器進(jìn)行改造，沒(méi)有改動(dòng)主燃燒器殼體和隔板，只是更換了煤粉燃燒器和二次風(fēng)噴嘴，減少了二次風(fēng)噴嘴的通風(fēng)面積，因此，新的燃燒器與殼體、隔板的間隙的匹配性發(fā)生變化，使含灰顆粒的二次風(fēng)通過(guò)這些通道時(shí)流場(chǎng)發(fā)生改變，導(dǎo)致二次風(fēng)的路徑發(fā)生變化沖向水冷壁管，灰顆粒磨損水冷壁管。此外，在此次檢查中發(fā)現(xiàn)，為防止B1 層煤粉燃燒器擺動(dòng)卡澀，安裝過(guò)程中將B1 層煤粉燃燒器和B 層油槍之間的隔板端部進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)切割，也造成二次風(fēng)向的變化。此次處理中恢復(fù)該隔板，調(diào)整所有的二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度和噴燃器擺角。

(3)二次風(fēng)風(fēng)速增大：在運(yùn)行氧量一定的情況下，如果SOFA 風(fēng)擋板開(kāi)度較小或不開(kāi)，二次風(fēng)速也會(huì)較大幅度提高，而含灰顆粒的二次風(fēng)對(duì)管子的吹損與風(fēng)速的3 次方成正比，即使風(fēng)速稍提高，也會(huì)使管子的吹損強(qiáng)度增加很多。由于3 號(hào)機(jī)組改造后，燃燒器調(diào)整試驗(yàn)沒(méi)有提供正式報(bào)告，因此投運(yùn)以來(lái)，燃燒器一直未投入自動(dòng)控制；二次風(fēng)調(diào)整慢，為保證燃燒穩(wěn)定，SOFA 風(fēng)一直開(kāi)度較小或不開(kāi)。通過(guò)PI 系統(tǒng)檢查發(fā)現(xiàn)，風(fēng)箱壓差較改造前降低幅度小，而噴燃器四周增加了6 mm 的防磨護(hù)板，減少了二次風(fēng)通過(guò)水冷壁與噴燃器之間的流通面積，使風(fēng)速提高，加速磨損，從而造成泄漏。

4 防范措施

(1)搭設(shè)爐內(nèi)升降平臺(tái)，檢查3 號(hào)爐所有噴燃器四周水冷壁管的吹損情況，特別是此次泄漏點(diǎn)類(lèi)似部位。如發(fā)現(xiàn)多處類(lèi)似位置的水冷壁管吹損嚴(yán)重，則在焊補(bǔ)后采取防磨噴涂處理措施；如被吹損的水冷壁管子數(shù)量少，或吹損面積較小，則在焊補(bǔ)后采取堆焊處理措施。

(2)進(jìn)行噴燃器擺動(dòng)和二次風(fēng)門(mén)開(kāi)、關(guān)試驗(yàn)，對(duì)存在卡澀的噴燃器和開(kāi)關(guān)不正常的風(fēng)門(mén)及時(shí)進(jìn)行處理。

(3)開(kāi)機(jī)后，及時(shí)聯(lián)系設(shè)備廠家對(duì)燃燒器進(jìn)行調(diào)整試驗(yàn)，提供正式試驗(yàn)報(bào)告，出具合適的二次風(fēng)箱壓差和風(fēng)門(mén)特性，投入燃燒自動(dòng)調(diào)節(jié)。通過(guò)對(duì)SOFA 風(fēng)擋板開(kāi)度、送風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓和二次風(fēng)、周界風(fēng)的擋板開(kāi)度的調(diào)整，控制二次風(fēng)風(fēng)箱與爐膛的壓差，合理降低二次風(fēng)的風(fēng)速。

(4)利用機(jī)組大修機(jī)會(huì)，調(diào)整燃燒器與殼體、隔板的間隙均勻，消除二次風(fēng)流向改變因素，對(duì)噴燃器區(qū)域水冷壁管進(jìn)行防磨噴涂處理。

(5)聯(lián)系3 號(hào)爐噴燃器改造廠家對(duì)噴燃器結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究分析，進(jìn)一步優(yōu)化，探討避免水冷壁管吹損的防范措施。

(6)利用低氮燃燒器改造機(jī)會(huì)，對(duì)其他機(jī)組噴燃器區(qū)域水冷壁布置進(jìn)行改造，消除水冷壁管被吹損的隱患。

5 結(jié)束語(yǔ)

該電廠采取以上防范措施后，3 號(hào)機(jī)組鍋爐未再發(fā)生噴燃器周?chē)浔诠艽祿p泄漏事件。

在燃煤鍋爐噴燃器改造過(guò)程中，超前預(yù)想改造對(duì)爐膛內(nèi)風(fēng)場(chǎng)的影響，提高了安裝質(zhì)量，保證了鍋爐運(yùn)行的可靠性。通過(guò)此次事件的分析，可以對(duì)類(lèi)似鍋爐的噴燃器改造提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。