基于“貧改煙”基礎上的制粉系統乏氣管溫度高原因分析

國能神皖馬鞍山有限責任公司 繆榮華

某電廠鍋爐型式為亞臨界壓力、一次中間再熱、自然循環、單爐膛Π型、全鋼架懸吊結構、露天布置、平衡通風、尾部雙煙道、四角切圓燃燒、煙氣擋板調節再熱汽溫、燃煤汽包爐。每臺鍋爐配置4臺負壓式單進單出低速鋼球磨，制粉系統運行狀態分為乏氣轉移位及非轉移位，排粉機出口乏氣可通過轉移管到達一次風箱或乏氣風箱（乏氣轉移位），也可通過乏氣管直接進入爐膛燃燒（非乏氣轉移位），制粉系統為中間儲倉式，“貧改煙”改造后鍋爐粉倉增設鄰爐放粉系統，由布置在給粉機下面的4根放粉管道和1根總輸粉管道組成，放粉管一頭與大氣相通、一頭與輸粉總管相連。一個放粉管與4個給粉機的下粉管聯通，4根放粉管匯集成輸粉總管，輸粉總管另一頭與鄰爐的細粉分離器進口相連，中間用手動擋板隔離。

1 乏氣管溫度高出現的過程、現象及原因分析

2022年4月12日11點05分，#3爐A制粉系統（非乏氣轉移位）停用后，#3爐A乏氣管截止門后測點溫度快速上升，溫度瞬時最高上升至151.37℃（圖1），現場對該管壁測溫確認溫度上升，且該制粉系統停用后整個制粉系統出現壓力異常現象（排粉機出口壓力負1400Pa左右），明顯異常。啟動#3爐A排粉機對制粉系統重新吹掃后乏氣管截止門后測點溫度快速下降至正常值。

2022年4月13日9點04分，#1爐進行乏氣轉移切換操作（#1爐D制粉系統乏氣轉移切至#1爐C制粉系統）結束。切換結束后#1爐D制粉系統為非乏氣轉移位，11點51分#1爐D排粉機停用后其乏氣管溫度快速上升，溫度最高上升至184.63℃（圖2）。現場對管道測溫確認管壁溫度上升，隨后該點溫度又出現快速回落現象（期間并未啟動#1爐D排粉機進行吹掃，查看歷史曲線發現該測點溫度回落前值班員操作關閉了#1爐D乏氣管調整門及截止門）。

#1爐D制粉系統運行時，#1爐在低負荷階段制粉系統冷風門未開啟的情況下過量空氣系數高于正常值，通過降低送風量及一次風量效果不明顯，現場檢查未見爐膛區域及風煙系統有明顯漏風現象；#3爐制粉系統放粉管末端有倒吸空氣現象；上述現象在不同鍋爐制粉系統中產生，但現象有相同之處：發生的位置相同，均為乏氣管至爐膛的輸送管道中發生。發生的現象相同，均為非乏氣轉移位制粉系統停用后乏氣管溫度出現快速上升現象，且溫升速度較快。

原因分析：停用制粉系統時因通風量過小或磨煤機停用后排粉機停用前對乏氣管吹掃壓力不足及吹掃時間過短，乏氣管內煤粉因流速降低、逐漸沉積，制粉系統停用后積存的煤粉發生自燃，燃盡后溫度逐步回落；#3爐A排粉機停用且#3爐B排粉機運行時，#3爐A防逃逸風門狀態異常，因運行排粉機入口為負壓狀態，通過兩個相鄰防逃逸風門間形成通路對相鄰制粉防逃逸風系統形成抽吸造成異常負壓；#3爐放粉管末端倒吸空氣說明輸粉母管中心處于負壓狀態，#3爐A制粉系統異常負壓應受鄰爐排粉機入口大負壓影響，鄰爐制粉系統與輸粉總管相連，任意兩個擋板關閉不嚴或狀態異常將造成相互連接的制粉系統間形成影響，結合#3爐A制粉系統產生的各種現象，判斷#3爐A制粉系統與整個輸粉母管導通相連。

2 對鍋爐各子系統的影響分析及處理過程

2.1 放粉管倒吸空氣對鄰爐制粉系統安全性影響

造成運行中的負壓式制粉系統氧量長期超限，對制粉系統運行安全構成嚴重威脅，一旦發生原煤倉斷煤、給煤機故障磨煤機出口溫度快速上升需開啟冷風門時，若運行操作磨煤機進口冷卻風門不當開啟速度過快，造成擾動加劇，此時系統含氧量容易大于15%，達到煤粉爆炸所需含氧量，這也是制粉系統運行中發生爆炸的原因之一。

2.2 放粉管倒吸空氣對鍋爐安全及效率影響

大量冷風漏入爐膛會引起爐膛中心溫度下降，影響燃燒安全，嚴重時將造成鍋爐熄火事故；當鍋爐燃燒所需的風量基本保持不變時，若制粉系統的冷風量增加，通過空氣預熱器風量將減少，從而鍋爐排煙溫度升高、熱效率下降，最終導致機組供電煤耗上升、經濟性下降；低負荷氧量過高會造成折算后的NOx排放超標，折算后的NOx濃度值隨過量空氣系數增大而增大[1]，可見過量空氣系數是一個不容忽視的重要參數，其數值的大小直接影響到折算后的NOx排放濃度。為控制NOx排放在合格范圍內、被迫大量噴氨來控制其排放合格，長期大量噴氨造成的氨逃逸加大引起硫酸氫銨生成量增加，會加速空預器的腐蝕及堵塞。

2.3 制粉系統通過輸粉母管與臨爐長期相通影響

制粉系統停運后，乏氣管道上全部擋板在開啟狀態下，受鄰爐制粉系統大負壓抽吸影響，乏氣管內負壓遠高于爐膛負壓，高溫煙氣會逆向流動進入乏氣管，乏氣管材質為普通碳鋼材質，管道及燃燒器噴口長期處于高溫狀態得不到冷卻，管道會產生變形甚至燒損燃燒器噴口，煙氣逆流同時會造成煙氣偏斜并影響四角切圓的穩定性；相鄰制粉系統的出力變化直接影響臨爐制粉系統的運行穩定性。排粉機出口壓力以及電流會呈現跳躍式上升及下降現象，制粉系統處于乏氣轉移位時，制粉系統排粉機出口壓力的波動會直接影響一次風管動壓穩定，甚至出現多個給粉機同時“沖粉”現象，對鍋爐燃燒穩定構成最直接威脅，并間接影響協調控制系統的穩定性。

2.4 處理過程

2.4.1 對乏氣管路進行徹底吹掃確保管路無煤粉沉積

發現乏氣管溫度快速升高后，立即投入相應制粉系統蒸汽滅火，10分鐘后啟動排粉機對溫度快速上升的乏氣管重新吹掃15分鐘；復緊全部放粉管末端擋板，掛“禁止操作”警示牌，只有在臨爐有放粉需要時才操作該擋板。對#3爐制粉系統放粉管路末端隔離擋板復緊后倒吸氣空氣現象徹底消失。舉一反三，排查其他鍋爐輸放粉系統末端有無負壓現象產生。

2.4.2 防逃逸風擋板狀態核查

相鄰排粉機防逃逸風擋板狀態核實確認遠方指令與實際反饋位置相同，擋板啟閉時制粉系統負壓無明顯變化，排除制粉系統通過防逃逸風門相互串風影響；確認鄰爐放粉公共母管所接用戶。經過對全廠輸放粉系統逐一檢查，確認#1D、#2A、#2D、#3A、#3D、#4A制粉系統細粉分離器入口處有管路接至公共輸粉母管，其中#2A制粉系統在大修維護、系統已隔絕，直接排除，在其余相連制粉系統中尋找關聯。

2.4.3 系統關聯排查

#3爐A制粉系統停用狀態下關閉#3爐A乏氣管截止門、調整門后#3爐A乏氣管溫度回落，對#3爐A乏氣管進行重新吹掃，重新打開#3爐A乏氣管截止門、調整門后乏氣管溫度會繼續上升，管道溫度上升現象未徹底根除；#3爐A排粉機啟動后，#1爐D排粉機電流同步下降約3.5安培，反之#3爐A排粉機停用后#1爐D排粉機電流則上升（圖3），期間兩套制粉系統無其他任何操作，同時#3爐A排粉機停用后#1爐D乏氣管溫度出現快速下跌現象（#1爐D乏氣管調整門、截止門在開啟狀態）。制粉系統負壓也相應發生變化。經過檢查連續多日曲線均是此現象，說明#3爐A制粉系統和#1爐D制粉系統存在互擾，相互間形成擾動關聯。

2.4.4 隔離擋板狀態檢查

詢問運行人員，在查找#3爐制粉系統放粉管路末端倒吸空氣時操作改變過#3爐A細粉分離器進口相連的手動擋板狀態，操作后該擋板機械指示在關閉狀態，通過對該擋板操作方向及卡齒位置比對，懷疑其機械指示安裝錯誤，利用鍋爐調停契機解體擋板后發現，輸粉母管與#3爐A細粉分離器進口相連接的手動擋板機械指示與實際位置相反，關閉該擋板實際上為開啟狀態，造成運行人員操作該擋板后#3爐A制粉系統與整個輸粉總管相通，另檢查發現#1爐D細粉分離器進口相連的手動擋板檢查內部腐蝕不嚴密。

3 防范措施及效果檢查

鍋爐值班人員在停用制粉系統時嚴格執行制粉系統停運操作卡，操作一項勾選一項，不跳步操作，保持足夠的風壓，抽粉時間要嚴格遵守規定，排粉機停用前磨煤機停用后對乏氣管吹掃時間要保持5分鐘以上；巡檢時加強對乏氣管及噴燃器附近管道水平段、膨脹節處測溫，發現粉管有漏粉、積粉現象及時聯系消缺堵漏，發現不正常溫升立即投入蒸汽滅火后重新吹掃管路，確認不因積粉自燃引起管道超溫。

在輸粉母管至相連的制粉系統上實施硬隔離，利用停爐消缺時機，在公共輸粉管路與細粉分離器進口相連的手動門隔離擋板處裝設堵板，只有在鄰爐粉倉需要放粉時才抽掉堵板；利用機組停運檢修契機消除制粉系統其余風門擋板不嚴密缺陷，嚴格執行技改項目驗收流程，不留設備安全隱患至升爐階段；雖然負壓抽粉裝置是檢修煤粉倉的輔助設備，但與制粉系統相連接，抽粉時需和相應制粉系統同步運行，因此熟悉有關系統、設備，正確掌握操作規定及步驟，必不可少。

停爐后粉倉需放粉檢修時嚴格執行粉倉檢修安全措施，辦理工作票開工后方可抽出相應制粉系統至放粉公共母管堵板，放粉結束時及時恢復堵板；“貧改煙”后系統較改造前復雜，系統關聯性增強，需對鍋爐各子系統及相鄰鍋爐間出現的互擾的問題做深入思考。

效果檢查：低負荷165MW及深度調峰至132MW階段鍋爐過量空氣系數未見異常升高現象。SCR裝置進口NOx濃度未見異常升高，排放濃度能有效控制在標準值范圍內，氨耗量恢復至正常值；制粉系統停用后，乏氣管氣動截止門及電動調整門全開狀態下制粉系統負壓恢復為微負壓狀態、與爐膛負壓接近，乏氣管溫度未見異常溫升；實踐證明，在輸粉母管至各用戶處實施硬隔離可有效避免制粉系統通過輸粉母管形成互擾。

4 結語

由于制粉系統實施“貧改煙”改造時輸放粉用擋板機械指示安裝錯誤、誤導運行人員，造成操作后實際狀態異常，加之鄰爐關聯擋板內部缺陷的存在，造成停用的制粉系統被鄰爐負壓式制粉系統抽吸、乏氣管及燃燒器噴口附近產生大負壓現象，對主燃燒區上方燃燒器噴口周圍煙氣形成抽吸，“煙氣倒流”是造成該公司制粉系統停用后乏氣管溫度高的主因。“貧改煙”制粉系統輸放粉管路原先設計的擋板為翻板式，建議優化為插板式，可提高關閉的嚴密性，以確保機組運行時鍋爐制粉系統、燃燒系統、脫硝系統運行穩定，同時保證停爐后粉倉需放粉檢修時不對其他鍋爐制粉系統形成干擾。