300MW 循環(huán)流化床鍋爐嚴(yán)重結(jié)焦問(wèn)題分析

郭宗林 王 哲 馬琳琳

（1.河北省電力公司電力科學(xué)研究院，河北 石家莊050021；2.中鐵三局集團(tuán)第二工程有限公司，河北 石家莊050021）

1 鍋爐概況

河北南網(wǎng)某電廠鍋爐為東方鍋爐有限公司生產(chǎn)制造的型號(hào)為DG1100/17.4－Ⅱ3 型亞臨界自然循環(huán)、循環(huán)流化燃燒、一次中間再熱、汽冷式旋風(fēng)分離器、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣循環(huán)流化床鍋爐。采用床上及床下聯(lián)合點(diǎn)火和助燃協(xié)同，以及兩側(cè)進(jìn)風(fēng)的一次風(fēng)布風(fēng)方式，在每側(cè)的一次風(fēng)道內(nèi)各安裝1臺(tái)風(fēng)道點(diǎn)火燃燒器。

2 問(wèn)題經(jīng)過(guò)

2013－01－06 T15：30左右，機(jī)組負(fù)荷297 MW，機(jī)組掉閘首出為汽機(jī)DEH 掉閘。

16：12，機(jī)組恢復(fù)啟動(dòng)，在啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)右側(cè)一次風(fēng)量驟降，檢查后發(fā)現(xiàn)右側(cè)一次風(fēng)出口16M 處膨脹節(jié)泄漏。

2013－01－07 T03：15，停機(jī)消缺；10：30，機(jī)組再次啟動(dòng)。

12：31，機(jī)組并網(wǎng)；15：24，負(fù)荷升至150 MW。

15：00，#3給煤機(jī)發(fā)堵煤信號(hào)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)其為燃煤堵至給煤機(jī)出口所致。

15：30，發(fā)現(xiàn)#1、#5、#6給煤機(jī)相繼發(fā)出堵煤信號(hào)。在升負(fù)荷過(guò)程中發(fā)現(xiàn)爐左后2 點(diǎn)床溫測(cè)點(diǎn)由646 ℃逐步下降至256 ℃，爐左后3點(diǎn)床溫測(cè)點(diǎn)由564℃逐步下降至349℃，一次風(fēng)機(jī)壓力由16.21kPa 上升至17.4kPa，水冷風(fēng)室壓力由14.1kPa上升至15.1kPa，一次風(fēng)總風(fēng)量由38萬(wàn)Nm3/h逐步下降至34萬(wàn)Nm3/h，右側(cè)爐膛床層壓力2點(diǎn)由6.68kPa下降至4.69kPa，右側(cè)爐膛內(nèi)部溫度2、4測(cè)點(diǎn)溫度最高至1 200℃，平均床溫由518 ℃逐步下降至360 ℃，各冷渣機(jī)排渣均不順暢。根據(jù)床溫、床壓、爐膛溫度及給煤機(jī)下煤情況對(duì)機(jī)組進(jìn)行調(diào)整，期間多次采取大風(fēng)量擾動(dòng)，風(fēng)量最大調(diào)至47 萬(wàn)Nm3/h，最小降至35 萬(wàn)Nm3/h。平均床壓最大時(shí)7.8kPa，最小時(shí)5.21kPa，床溫變化不明顯，持續(xù)呈下降趨勢(shì)。

18：00，為維持床溫分別投入左右點(diǎn)火風(fēng)道各一只油槍，其后發(fā)現(xiàn)左右風(fēng)道存在燒紅現(xiàn)象，進(jìn)而采取減小油槍出力的方法，以維持風(fēng)道風(fēng)溫不超過(guò)600 ℃。

20：30，根據(jù)床溫下降情況分別投入床上前墻1、4號(hào)油槍。

21：27，停止所有給煤機(jī)，滑壓停爐期間維持風(fēng)道油槍運(yùn)行，控制床溫下降速率。

22：09，鍋爐手動(dòng)BT 停爐。

3 停爐檢查

停爐冷卻后檢查發(fā)現(xiàn)爐膛及回料器存在大量焦塊，入孔門處完全結(jié)焦封堵；前墻結(jié)焦全部覆蓋下二次風(fēng)口、給煤口、床上油槍口；后墻結(jié)焦全部覆蓋回料器、下二次風(fēng)口；爐右上二次風(fēng)口被覆蓋。前墻兩側(cè)靠近油槍附近結(jié)焦情況尤為突出。經(jīng)估算，爐內(nèi)結(jié)焦體積約為500 m3。回料器內(nèi)大部分為低溫板結(jié)塊，約占總體積80%，高溫結(jié)焦塊約占20%；回料腿全部結(jié)焦；回料器上部旋風(fēng)分離器直段部分全部堵塞，大部分為粉煤灰顆粒。

4 問(wèn)題原因分析

（1）入廠煤煤質(zhì)不穩(wěn)定，煤矸石及雜質(zhì)較多，且未進(jìn)行灰熔點(diǎn)檢測(cè)。

（2）入爐煤粒徑不符合設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求，由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況，無(wú)法及時(shí)對(duì)入爐煤進(jìn)行篩分檢驗(yàn)。

（3）入爐煤雜質(zhì)較多且存在較大煤矸石，原因?yàn)?013 年1月5日細(xì)碎旁路篦子斷條后未能及時(shí)修復(fù)，使大量入爐煤在未經(jīng)過(guò)細(xì)碎、粒徑不合格的情況下進(jìn)入爐膛，致使存在局部流化不良現(xiàn)象。

（4）在施工過(guò)程中對(duì)工藝要求不嚴(yán)格、監(jiān)督不到位，澆注料施工及養(yǎng)護(hù)工藝較差，致使鍋爐在較短的運(yùn)行周期下出現(xiàn)澆注料脫落現(xiàn)象。停爐清理床料時(shí)，發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)風(fēng)帽根部存在規(guī)格不等的較大石塊及澆注料，脫落的澆注料存積至各風(fēng)帽之間，堵塞通風(fēng)孔使局部存在流化不良的現(xiàn)象。

（5）對(duì)床料的分布均勻性問(wèn)題重視程度不夠，在機(jī)組點(diǎn)火吹管結(jié)束后爐膛內(nèi)出現(xiàn)較大的低溫焦塊時(shí)，應(yīng)對(duì)床料進(jìn)行徹底篩分，對(duì)風(fēng)帽重新進(jìn)行檢查。

（6）機(jī)組168 期間，因入爐煤煤質(zhì)情況，爐內(nèi)燃燒工況較差，后墻多處床溫超限運(yùn)行，雖采取措施但效果甚微，168結(jié)束后未及時(shí)停爐徹底檢查風(fēng)帽清除雜物，在保持高負(fù)荷運(yùn)行期間，爐內(nèi)局部形成高溫焦塊。

（7）2013年1月6日機(jī)組DEH 失電恢復(fù)過(guò)程中，右側(cè)一次風(fēng)管道膨脹節(jié)破裂，在恢復(fù)過(guò)程中啟動(dòng)鍋爐未及時(shí)啟動(dòng)，為維持輔汽壓力以保證汽泵正常運(yùn)行強(qiáng)行帶負(fù)荷，在一次風(fēng)總風(fēng)量偏小時(shí)給煤量較大，使料層中含煤量過(guò)多，燃燒氣氛趨于還原性氣氛，加上粗顆粒份額較多，嚴(yán)重影響了床層的流化，導(dǎo)致流化不良而結(jié)焦。

（8）機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中部分關(guān)鍵參數(shù)不準(zhǔn)確，致使運(yùn)行人員無(wú)法對(duì)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)做出準(zhǔn)確判斷。

（9）啟動(dòng)時(shí)投煤過(guò)早，在床溫未滿足要求的情況下，誤認(rèn)為揮發(fā)分提前燃燒時(shí)造成的床溫與氧量變化情況符合煤燃燒的現(xiàn)象，致使投煤后大量碳粒燃燒不完全，從而形成低溫焦塊。

（10）投入床上油槍初期對(duì)角后墻床溫先上升較快后下降，后期前墻1、4號(hào)二次風(fēng)口出現(xiàn)柴油味，是由于床上油槍霧化較差且火檢效果不明顯，造成后期燃油貼壁燃燒，使?fàn)t內(nèi)床料直接與燃油混燃形成結(jié)焦。

5 針對(duì)問(wèn)題的措施

（1）完善爐膛床溫、床壓、風(fēng)量等關(guān)鍵參數(shù)的準(zhǔn)確性。

（2）制定燃料相應(yīng)監(jiān)管制度，完善燃煤各種特性的報(bào)告機(jī)制，保證良好而穩(wěn)定的入爐煤質(zhì)，嚴(yán)格控制入爐燃煤粒徑，保證入爐煤粒度符合設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范的要求。

（3）機(jī)組啟動(dòng)前認(rèn)真檢查風(fēng)帽、風(fēng)室、床料，清理雜物，進(jìn)行冷態(tài)流化試驗(yàn)，確認(rèn)床層布風(fēng)均勻、流化良好。

（4）優(yōu)化啟動(dòng)方案，縮短油煤混燒時(shí)間。點(diǎn)火初期當(dāng)床溫達(dá)到投煤溫度時(shí)，應(yīng)立即投煤，燃燒穩(wěn)定后果斷斷油，且盡量不使用床上油槍。在事故處理過(guò)程中，也應(yīng)注意及時(shí)斷油，使煤油混燃時(shí)間縮短，防止結(jié)焦。

（5）計(jì)劃停爐前燒空煤倉(cāng)，為下次啟動(dòng)補(bǔ)充高揮發(fā)分煤種，以降低投煤溫度。啟動(dòng)點(diǎn)火過(guò)程中，在床溫達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的投煤溫度以上時(shí)，方可進(jìn)行間斷性試投煤，不可過(guò)快、過(guò)量。在保證煤粉燃燒的情況下，方可大量投煤斷油。

（6）優(yōu)化澆注料施工工藝，確保爐內(nèi)澆注料及耐火耐磨材料質(zhì)量及施工質(zhì)量，防止因澆注料等材料塌落而引起結(jié)焦。

（7）優(yōu)化機(jī)組保護(hù)配置，減少不必要停機(jī)保護(hù)動(dòng)作帶來(lái)的事故擴(kuò)大。

（8）運(yùn)行期間綜合考慮結(jié)焦和控制NOx的關(guān)系，床溫應(yīng)控制在850～950 ℃之間，通過(guò)調(diào)整風(fēng)煤配比及返料量控制。如因煤粒變粗或煤質(zhì)變差等原因引起床溫波動(dòng)，應(yīng)視情況適當(dāng)提高一次風(fēng)量來(lái)加強(qiáng)流化，維持床溫穩(wěn)定，以免出現(xiàn)大顆粒沉積，造成局部或整體超溫結(jié)焦現(xiàn)象。

（9）運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)保持合理的風(fēng)煤及一、二次風(fēng)配比。運(yùn)行中一次風(fēng)量不得低于對(duì)應(yīng)料層厚度下的最低臨界流化風(fēng)量，以保證床料流化正常。啟動(dòng)初期可適當(dāng)減少二次風(fēng)量以便于盡快提高床溫，正常運(yùn)行時(shí)二次風(fēng)總風(fēng)量根據(jù)含氧量進(jìn)行合理調(diào)整。

6 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)300 MW 循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的嚴(yán)重結(jié)焦問(wèn)題進(jìn)行了全面分析，并提出了有針對(duì)性的預(yù)防措施，為同類型機(jī)組的運(yùn)行提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。