鍋爐滅火影響因素的統(tǒng)計(jì)分析

張曉磊

由于電站鍋爐內(nèi)煤粉的燃燒情況復(fù)雜，外界因素影響較多，一旦出現(xiàn)波動(dòng)，容易引起鍋爐滅火，給鍋爐本體和人身安全造成巨大損失。本文通過(guò)對(duì)洛陽(yáng)石化2#煤粉爐滅火的影響因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，針對(duì)性提出改善措施，減少了鍋爐滅火次數(shù)，大大提高了鍋爐系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定性。

鍋爐滅火的危害

電站煤粉爐滅火是影響電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的嚴(yán)重事故，不僅造成發(fā)電量減少和重新點(diǎn)爐時(shí)的燃油消耗，還有可能引發(fā)其他次生事故。例如，鍋爐滅火后，主要參數(shù)、機(jī)組負(fù)荷迅速下降，除氧器壓力也隨之下降，若調(diào)整不及時(shí)，給水泵有可能產(chǎn)生汽化，導(dǎo)致鍋爐嚴(yán)重缺水；若鍋爐滅火后，不及時(shí)切斷入爐燃料，可能會(huì)造成滅火放炮，輕則影響鍋爐的使用壽命，重則造成停爐、停機(jī)，甚至導(dǎo)致鍋爐或汽輪機(jī)的損壞。此外，鍋爐滅火次數(shù)較多，會(huì)造成鍋爐和汽輪機(jī)收到反復(fù)熱應(yīng)力的作用，對(duì)設(shè)備的壽命會(huì)有一定影響。

鍋爐概況

洛陽(yáng)石化動(dòng)力部#鍋爐是由北京巴威公司設(shè)計(jì)并制造，額定負(fù)荷220t/h，其型式為兀型布置、自然循環(huán)高壓煤粉鍋爐。

鍋爐設(shè)計(jì)煤種為無(wú)煙煤，采用球磨機(jī)、中間粉倉(cāng)、熱風(fēng)送粉的制粉系統(tǒng)。設(shè)計(jì)燃料、校核燃料與2015年實(shí)際煤種特性見表1。

鍋爐滅火的現(xiàn)象和原因

滅火時(shí)的現(xiàn)象

洛陽(yáng)石化動(dòng)力部2#鍋爐采用平衡通風(fēng)、引送風(fēng)機(jī)協(xié)調(diào)工作，正常情況下鍋爐爐膛壓力低于大氣壓20～70Pa運(yùn)行，爐內(nèi)煙氣溫度在800℃以上。發(fā)生滅火時(shí)，爐膛內(nèi)-由于失去煤粉燃燒所釋放的大量輻射熱量而造成溫度迅速下降、煙氣體積急劇縮小，使?fàn)t膛壓力瞬間下降，爐墻受到由外向內(nèi)的擠壓而造成一定損傷；如果煤粉繼續(xù)輸入，在爐膛內(nèi)大量集聚，吸卷熱量后析出大量揮發(fā)分，揮發(fā)分和煤粉被瞬間點(diǎn)燃，溫度瞬間升高，煙氣體積急劇膨脹，引起爐膛壓力瞬間升高，使?fàn)t墻受到由內(nèi)向外的壓力而造成一定損傷。鍋爐滅火時(shí)，爐膛壓力急劇減小而后瞬間變大，在-790～1532Pa之間巨幅波動(dòng)；爐膛溫度下降約80℃；主汽壓力下降約0.4MPa。

引起滅火的原因

煤質(zhì)影響。燃煤鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行與煤質(zhì)的好壞、匹配程度有關(guān)，若煤質(zhì)與設(shè)計(jì)或校核煤種偏差較大，特別是揮發(fā)分、水分、低位發(fā)熱量的影響至關(guān)重要。當(dāng)鍋爐正在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，一旦出現(xiàn)煤質(zhì)波動(dòng)，如果燃燒調(diào)整不及時(shí)，就有可能造成燃燒波動(dòng)，甚至引起滅火。

制粉系統(tǒng)影響。制粉系統(tǒng)漏風(fēng)嚴(yán)重，會(huì)造成進(jìn)入爐膛的三次風(fēng)（送粉乏氣風(fēng)）溫度大大降低，影響爐膛內(nèi)熱量平衡，不利于燃燒；另外，如果制粉系統(tǒng)出粉細(xì)度過(guò)大，會(huì)造成進(jìn)入爐膛的煤粉揮發(fā)分析出時(shí)間增加、燃燒時(shí)間增加、煤粉燃燒不完全，鍋爐燃燒抗干擾能力變差，燃燒波動(dòng)次數(shù)會(huì)大大增加。

爐膛溫度低的影響。爐膛溫度過(guò)低不利于燃料著火和穩(wěn)定燃燒。爐膛溫度低一方面與鍋爐負(fù)荷有關(guān)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，鍋爐70%運(yùn)行負(fù)荷時(shí)，爐膛溫度比滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)低100～150℃；另一方面，鍋爐本體漏風(fēng)會(huì)造成爐內(nèi)燃燒惡化，也會(huì)威脅鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。

爐膛掉焦的影響。燃用易結(jié)焦的煤種、爐膛受熱面不足、衛(wèi)燃帶布置不合理、燃燒調(diào)整不及時(shí)、燃燒器切圓過(guò)大掃墻等，都有可能造成爐膛結(jié)焦，當(dāng)焦塊大量聚集或負(fù)荷調(diào)整時(shí)，受自身重力和熱應(yīng)力變化的影響，會(huì)發(fā)生掉焦現(xiàn)象。焦塊掉下后可能直接破壞燃燒切圓，造成短暫的燃燒中斷，另外，高溫焦塊進(jìn)入冷灰斗，會(huì)造成水汽的產(chǎn)生和水封的破壞，大量冷風(fēng)和水汽上竄破壞燃燒，造成鍋爐滅火。

鍋爐滅火影響因素統(tǒng)計(jì)

2015年初開始，2#鍋爐滅火次數(shù)明顯增加，多次造成生產(chǎn)異常及多處設(shè)備損壞，嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)效益的提升和安全保供工作。該單位組織攻關(guān)，對(duì)影響鍋爐滅火的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2015年1～12月，燃煤全水分最小值5.87%，最大值7.88%，平均值6.81%，均低于設(shè)計(jì)值10.7%。水分低于設(shè)計(jì)值有利于揮發(fā)分的析出和煤炭燃燒，可改善鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行，因此，全水分不是鍋爐滅火的主要原因。

2015年1～12月，燃煤揮發(fā)分最小值10.13%，最大值11.67%，平均值10.94%，均高于設(shè)計(jì)值8.67%。揮發(fā)分在煤粉燃燒初期首先析出燃燒，其高于設(shè)計(jì)值有利于燃燒穩(wěn)定性，因此，揮發(fā)分不是鍋爐滅火的主要原因。

2015年1～12月，燃煤低位發(fā)熱量最小值24898kJ/kg，最大值25656 kJ/kg，平均值25157 kJ/kg，與設(shè)計(jì)值25066 kJ/kg基本相符。低位發(fā)熱量低于設(shè)計(jì)值會(huì)造成燃煤消耗過(guò)大及鍋爐燃燒波動(dòng)。根據(jù)低位發(fā)熱量統(tǒng)計(jì)值，每月都接近設(shè)計(jì)值因此，低位發(fā)熱量不是鍋爐滅火的主要原因。

2015年1～12月，入爐煤粉細(xì)度最小值10.85%，最大值16.35%，平均值12.52%，設(shè)計(jì)煤粉細(xì)度12%。1～3月份，煤粉細(xì)度平均高達(dá)15.26%，比設(shè)計(jì)值高3.26個(gè)百分點(diǎn)。通過(guò)分析認(rèn)為，煤粉細(xì)度過(guò)大，制粉系統(tǒng)運(yùn)行不科學(xué)是造成2#鍋爐滅火的主要原因。動(dòng)力部于3月份開展2#爐煤粉細(xì)度攻關(guān)活動(dòng)，攻關(guān)目標(biāo)為煤粉細(xì)度小于12%，以滿足鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行需要。

防止鍋爐滅火的對(duì)策

設(shè)備運(yùn)行方面，針對(duì)煤粉細(xì)度偏大的問(wèn)題，集中治理了排粉機(jī)入口管道漏風(fēng)、給煤機(jī)漏風(fēng)，更換小篩子篩網(wǎng)，重新配置調(diào)整鎖氣器重錘，檢查處理制粉系統(tǒng)24米回粉管鎖氣器草帽，檢修給煤機(jī)清掃鏈等，制粉系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行工況有了顯著改善。

工藝優(yōu)化方面，按設(shè)計(jì)要求，增加磨煤機(jī)鋼球裝載量，甲乙磨煤機(jī)鋼球裝載量均22t左存摸索調(diào)整粗粉分離器擋板開度，甲乙側(cè)粗粉擋板開度為30～35%；控制排粉機(jī)電流等制粉系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。

班組管理方面，制定《2#煤粉爐制粉系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整規(guī)定》，對(duì)運(yùn)行參數(shù)調(diào)整及各項(xiàng)定期工作做出具體要求并進(jìn)行監(jiān)督考核，保證煤粉細(xì)度穩(wěn)定可控，鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定性明顯好轉(zhuǎn)。

實(shí)施效果

鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定，滅火次數(shù)大幅減少。自從4月份煤粉細(xì)度下降后，2#爐滅火次數(shù)明顯下降，鍋爐運(yùn)行的安全穩(wěn)定性大為提高；設(shè)備運(yùn)行更加安全。初步估計(jì)動(dòng)平衡間隔時(shí)間不少于6個(gè)月，葉輪使用壽命可延長(zhǎng)至3年以上；煤粉燃燒完全，排煙溫度下降，鍋爐熱效率提高。煤粉細(xì)度下降后，排煙溫度從原來(lái)的180℃下降到了162℃左右（給水溫度相同情況下），鍋爐熱效率可提高約1.2%。