古交電廠#1爐掉焦滅火分析處理

張 強

(山西興能發電有限責任公司)

古交電廠#1爐掉焦滅火分析處理

張 強①

(山西興能發電有限責任公司)

在電站鍋爐運行中,鍋爐結渣、積灰是個長期存在的問題。本文介紹了古交電廠300 MW鍋爐設備,研究分析了鍋爐結焦的原因,提出綜合治理的措施。防止了鍋爐掉焦滅火事故的發生,提高了機組運行的經濟性和安全性。

鍋爐;結焦;分析;措施;安全、經濟運行

古交電廠#1鍋爐頻繁掉焦滅火,并且投用了大量助燃用油,這不僅嚴重影響了鍋爐機組的安全經濟運行,也給設備安全、人身安全帶來了許多隱患,因此,亟需找到引起爐膛結焦和鍋爐燃燒穩定性差、頻繁掉焦滅火的主要原因,以便采取相應的措施,從而保證機組的安全、穩定、經濟運行。該廠從煤質特性及設備狀況著手進行了相應的改進及運行調整,達到了預期的效果。

1 鍋爐設備簡介

山西古交發電廠一期工程2×300 MW鍋爐是采用美國燃燒工程公司(CE)的引進技術設計和制造的。鍋爐為亞臨界參數、一次中間再熱、自然循環汽包爐,采用平衡通風、直流式燃燒器、四角切圓燃燒方式,固態排渣煤粉鍋爐。型號為:HG-1025/17.5-YM17,燃用山西煙煤。鍋爐為單爐膛、Π型布置,采用擺動式直流燃燒器、四角布置、切向燃燒方式,每角燃燒器為5層一次風噴口,7層二次風噴口和2層燃盡風噴口。制粉系統為正壓直吹式制粉系統,配5臺ZGM-95中速輥式磨煤機。在BMCR工況時,4臺磨煤機運行,1臺備用,燃燒器為直流燃燒器正四角布置切向燃燒方式。在尾部煙道豎井下設置有2臺容克式三分倉回轉式空氣預熱器。鍋爐輔機配有2臺沈陽風機廠生產的靜葉可調軸流式引風機、2臺沈陽風機廠生產的動葉可調軸流式送風機、2臺湘譚風機廠生產的離心式一次風機。

2 灰渣的熔融特性

灰渣的軟化溫度越高,其結焦的可能性就越小,反之可能性就越大。另外,不同成分的灰渣之間的相互混合也有可能使灰渣的軟化溫度、融化溫度大大的降低。該廠通過化驗班的化驗得出:灰渣的變形溫度(DT),軟化溫度(ST),熔融溫度(FT)都大于1 500℃,屬于比較難結焦的煤種。

3 鍋爐掉焦滅火情況

#1爐滅火的表現形式一般都是機組從高負荷吹灰期間,鍋爐突然發生掉焦情況,造成鍋爐爐膛首先正壓(正壓1 500 Pa左右),保護動作聯跳1臺送風機,然后立即大負壓(2 600 Pa左右)導致MFT動作鍋爐滅火。為了減輕鍋爐掉焦,電廠運行人員采取了增大燃燒器內外調風擋板開度等措施,但效果不明顯。

4 掉焦原因及處理

經分析認為,#1爐結焦、掉焦的主要原因有以下幾個方面:

1)燃燒器燃燒區域存在煤粉火焰刷墻的情況,造成局部區域高溫,形成一定的結焦氣氛(還原性氣氛CO),導致鍋爐局部區域結焦。該廠#1、#2爐為同型號鍋爐,燃用同樣的煤種,分析燃用煤的灰熔點均大于1 500℃。#1爐的結焦情況明顯,而#2爐結焦情況較輕微,由此判定#1爐煤粉可能存在刷墻情況。通過對鍋爐溫度場的測量數據對比發現鍋爐#1角,#4角的溫度明顯比#2角,#3角的溫度低,使火焰中心產生一定程度的偏斜,造成一次風煤粉火焰刷墻并結焦。在山西電科院專家及該廠鍋爐專工的統一指揮下,先后對每臺鍋爐的5臺磨煤機出口的#2角,#3角一次風管的可調縮孔進行了調整:#2角,#3角的每個可調縮孔都開大了3圈,提高了被調的一次風管的風速,增加了風的剛度。這就使爐膛火焰中心向#1角和#4角方向移動了。又通過對爐膛溫度場的測量,對比各個角的溫度都差不多了,各個溫度測量見表1:

表1 爐膛溫度測量結果 ℃

2)負荷的變化是導致#1爐掉較大焦塊的直接原因。在機組高負荷下,由于爐膛溫度較高,為刷墻的煤粉結焦創造了有利條件,結焦的面積和厚度都較大,當機組降到180 MW左右的低負荷以后,隨著爐膛溫度的降低和鍋爐運行參數的降低,積聚在水冷壁表面的灰渣由于溫度下降導致其由高負荷下的熔融狀態向固態化方向轉變,并且對水冷壁的附著力也大大下降,從而在鍋爐吹灰情況下發生掉焦。鍋爐的大焦塊掉在撈渣機后,瞬間產生大量的水蒸氣,破壞撈渣機的水封,同時使爐底漏入大量冷風,造成燃燒器區域(尤其是下排燃燒器區域)煤粉火焰著火狀況的嚴重惡化,使爐膛負壓產生劇烈波動(超限)而引起鍋爐滅火。

3)爐內空氣動力工況組織比較混亂。檢查發現鍋爐掉焦滅火頻繁時,燃燒器的內、外二次風調風擋板開度位置比較混亂并且開度普遍偏大,大部分沒有在冷態空氣動力場推薦的開度值附近,造成直流燃燒器的射流強度偏小,其卷吸高溫煙氣的能力減弱,燃燒器的自穩燃性能下降,從而導致一次風煤粉火焰燃燒推遲,增大了煤粉刷墻結焦的可能性,同時鍋爐抗外界擾動(如掉焦)的能力也大幅度下降。

4)爐膛下部漏風大,使下排燃燒器的燃燒穩定性下降,著火推遲,造成爐膛火焰中心升高,而下排燃燒器延遲著火的煤粉在中、上排燃燒器區域充分燃燒,使該部位爐膛溫度較高,促使中、上排燃燒器著火提前,該區域的爐膛溫度進一步提高,從而增大了在中、上排燃燒器區域間及分割屏過熱器的結焦幾率。

5 采取的措施

為有效解決#1爐頻繁掉焦滅火問題,采取了以下綜合治理措施:

1)嚴把鍋爐燃燒器的檢修質量關。利用機組中修的機會,對燒損變形、發生偏斜的燃燒器噴口每層燃燒器四角的風速及時進行了修整和校正,以防止燃燒器一次風噴口處煤粉分布不均和煤粉火焰發生偏斜而引起爐膛局部結焦。

2)機組啟動前,對鍋爐進行冷態空氣動力場試驗。通過試驗找出燃燒器合理的配風方式和最佳的內、外調風擋板位置,使爐內組織起良好的空氣動力工況,確保鍋爐的安全、穩定、經濟運行。

3)消除爐膛底部的漏風。重點檢查鍋爐水封槽插板與水封結合處是否存在漏風,并對水封槽內存在的積灰進行清理,同時在運行中盡量提高水封槽水位,使爐底密封更嚴密。

4)保證鍋爐氧量表指示準確、可靠。及時對氧量表進行了標定,便于運行人員合理控制鍋爐運行氧量,優化鍋爐燃燒,減少因缺風造成的鍋爐結焦積灰問題。

5)控制較為合適的一次風煤粉濃度和保持合適的煤粉細度,以保持爐膛溫度場分布的均勻性。

6)保證所有吹灰器能夠正常投入。吹灰時間間隔嚴格按規定執行,在鍋爐升降負荷及爐膛吹灰時加強對爐膛負壓的監視,以防止鍋爐掉焦塌灰滅火。

7)降低火焰中心位置。爐膛出口的煙氣溫度太高并且大于灰渣的軟化溫度(ST)而使爐膛出口的受熱面結焦。爐膛火焰中心位置太高導致結焦,只要降低火焰中心位置就可以消除該鍋爐結焦問題。因此,制做了單臺制粉系統最大出力試驗,通過試驗得出,再追大負荷時運行4臺制粉系統就可以滿足負荷的需要。這樣就可以使鍋爐火焰中心降低,大大地降低結焦的幾率。

8)適當降低一次風速度。一次風速度調整必須根據煤質的變化來進行,在額定負荷下,當燃用優質煙煤時,將一次風速度降低到30 m/s;當燃用一般煙煤時,將一次風速度降低到26 m/s。降低一次風速度可降低一次風射流的剛性,防止煤粉氣流沖擊爐墻,從而防止爐膛結渣。

9)增大爐內的過量空氣系數。將爐膛出口氧量提高到不低于3.5%。

10)調整四角燃燒器風粉動量分配,使之達到均勻狀態,保持高溫火焰中心位于爐膛斷面的幾何中心處。

11)在高、低過熱器、省煤器等處加裝聲波吹灰器,嚴格進行吹灰操作,使水冷壁和過熱器表面保持基本干凈,防止出現結焦、積灰,影響傳熱。

6 結 論

根據目前的設備狀況和煤質條件保證4臺磨煤機滿足機組帶300 MW電負荷。這樣就避免了啟動第5臺磨煤機使鍋爐火焰中心升高而導致鍋爐再熱器和過熱器管壁超溫、鍋爐受熱面結渣現象,經過分析、研究、調整后,該廠的鍋爐機組連續運行了3個月,沒有再出現過因為鍋爐掉焦而滅火的事故,大大提高了鍋爐運行的經濟性和安全性。

[1] 國家電力公司華東公司.發電廠集控運行技術問答[M].北京:中國電力出版社,2002:82-85.

[2] 電力行業職業技能鑒定指導中心.鍋爐運行值班員[M].北京:中國電力出版社,2001:53-55.

[3] 樊泉桂,魏 鐵,王 軍.火電廠鍋爐設備及運行[M].北京:中國電力出版社,2001:39-41.

Analysis and Process on Slag Dropping and Outfire of No.1 Boiler in Gujiao Power Plant

Zhang Qiang

In operation of power plant boiler,the boiler slagging,fouling is a long-standing problem. This article introduces 300 MW boiler equipment of Gujiao power plant,researches and analyzes the reasons of the boiler slagging,puts forward comprehensive control measures.Prevents the accident of boiler slag dropping and outfire,improves the economy and safety of unit operation.

Boiler;Slagging;Analysis;Measures;Safe and economic operation

book=3,ebook=73

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1672-0652(2010)03-0004-03

2010-01-23

張 強 男 1980年出生 2004年畢業于西安電力高等專科學校 助理工程師 古交 030206