空氣預熱器運行風險及其預防技術

趙 毅

(國網天津市電力公司電力科學研究院，天津 300384)

空氣預熱器運行風險及其預防技術

趙 毅

(國網天津市電力公司電力科學研究院，天津 300384)

介紹了空氣預熱器在電站鍋爐中的作用，指出空氣預熱器著火和主燃料跳閘事故的原因，提出了相應的防范措施，并總結了在緊急情況下的3種處理方案，確保輔機的安全運行，有效避免各種重特大事故的發生。

空氣預熱器；主燃料跳閘；可燃物

1 概述

空氣預熱器多用于燃煤電廠鍋爐，主要是利用鍋爐尾部煙道中的煙氣通過其內部散熱片，將進入鍋爐前的空氣預熱到一定的溫度，用于提高鍋爐的熱效率，降低能量消耗。

空氣預熱器是電廠鍋爐的重要輔機，會因鍋爐燃燒參數調整不當所造成的燃料聚集而發生著火，造成安全事故；若其密封結構不當或者受熱膨脹，容易發生電機出力受限或者傳動部分抱死等現象，造成空氣預熱器停運。一旦發生空氣預熱器單臺停運，若運行人員處理或操作不當，將會直接造成機組主燃料跳閘(MFT)，導致機組非計劃停機事故。

2 空氣預熱器常見事故及原因

2.1 空氣預熱器尾部煙道著火或爆炸

作為熱交換設備，空氣預熱器包含了大量蓄熱元件，若熱量與能量結合必然會造成燃燒或爆炸。其中，空氣預熱器尾部煙道著火是一種較為普遍的事故，其產生的主要原因如下。

(1) 大量未燃燼的可燃物沉積在傳熱元件上是空氣預熱器尾部煙道著火的必要條件，也是關鍵所在。空氣預熱器的傳熱元件由薄板組成，排列緊密，單位體積受熱面大，而其下部金屬溫度低，很容易積灰。

(2) 最初調試階段，鍋爐在點火(油點火)以及長期低負荷運行的情況下(投油)，因燃燒不完全，從爐膛帶來的凝結油霧和未燃燼的可燃物堆積在空氣預熱器中層下部及冷端傳熱元件上，也是引起空氣預熱器著火的主要原因。

(3) 燃燒調整不當造成的風量不足或者配風不合理，以及煤粉過粗等原因造成的燃燒不完全；低負荷運行時間長、燃燒不穩定等情況帶來的未燃燼可燃物在波紋板上的聚集，也是造成著火的原因。

(4) 空氣預熱器吹灰未按啟動規程要求啟用。①在空氣預熱器啟動初期，吹灰介質的汽壓和汽溫不足，過熱度低，吹灰效果不理想；②按規定空氣預熱器吹灰應在25 %額定負荷以下連續運行，或者在25 %額定負荷以上至少8 h運行1個循環，而部分運行人員因不熟悉啟動初期運行規程或違規操作，造成吹灰效果不夠理想。

2.2 空氣預熱器停運造成MFT

空氣預熱器投運初期，因密封結構不當或受熱膨脹等原因造成電機出力受限或傳動部分抱死，導致空氣預熱器停止工作。空氣預熱器單臺停運后，直接觸發快速減負荷(RB)，同時將聯鎖本側一次風機、本側送風機、本側引風機跳閘。若運行人員事故處理或操作不當，將會直接導致機組MFT，造成非計劃停機。其主要原因如下：

(1) RB邏輯未經過實際驗證，造成機組發生RB后未能實現設計功能；

(2) 運行人員采取了反向干預措施，如空預器跳閘后機組汽包可能會出現虛假水位，若操作給水勺管不當，將造成機組嚴重缺水，導致機組因水位低而發生MFT；

(3) 機組設備不可靠，發生誤動、拒動，從而造成機組主燃料跳閘。

3 采取的措施

3.1 防止空氣預熱器尾部煙道著火

(1) 防止可燃物的沉積。運行中按照燃料性質調整燃燒，防止出現燃燒物的殘留。

(2) 調整油燃燒器霧化質量。避免因霧化不佳，存在漏油、角度不對等缺陷，造成燃料爆燃，引發重大事故。

(3) 加強對空氣預熱器的監視。機組啟動前，應進行全面檢查，發現或判斷空氣預熱器有較多未燃燼的可燃物堆積時，嚴禁投入熱態運行，而要先進行水清洗并烘干。同時，要保證吹灰器能正常投入，吹灰介質參數合格。

(4) 設置著火探測系統。在空氣預熱器空氣側入口或出口安裝數個紅外線探頭。若空氣預熱器尾部煙道局部著火，發出的紅外線超出正常水平時，系統就會發出報警信號。

(5) 有效吹灰。通常在空氣預熱器出口煙氣側安裝吹灰器。一般而言，在空氣預熱器正常運行期間，每8 h吹灰1次；在空氣預熱器啟動期間，每4 h吹灰1次；在空氣預熱器停運前，也應先進行1次吹灰。當鍋爐點火、長期低負荷運行或空預器堵灰嚴重時，應增加吹灰次數。

3.2 防止空氣預熱器停運時MFT

單臺空氣預熱器跳閘，必然觸發RB動作信號。在RB動作瞬間，爐膛壓力瞬間為正壓或負壓，取決于一次風機、送風機及引風機的跳閘速度。如果引風機第一時間跳閘，必然造成爐膛正壓，若此時處理不當，爐膛壓力會不斷升高，最終導致鍋爐MFT。空氣預熱器單臺跳閘后RB能否成功動作，很大程度上也取決于爐膛壓力的波動情況。因此，必須采取有效的預防措施防止空氣預熱器停運時的MFT。

(1) 在機組投運前進行試驗時，必須進行RB動作模擬試驗，保證靜態試驗邏輯正確并能按照預想的設備動作順序完成試驗，不發生超時或誤動的情況。

(2) 機組啟動前，必須按照動作真實性，依次啟動、停止主要相關設備，保證事故狀態下的設備可靠性。

(3) 機組啟動前，必須將相關擋板逐一進行開關試驗，并進行嚴密性檢查，保證擋板不錯位、不跑風、不漏風。

4 緊急處理方案

空氣預熱器內的著火常起源于中間層下部和冷端傳熱元件，從局部極小面積著火到大面積燃燒通常至少需2 h或更長時間。為減少損失，應盡早判斷是否著火。一般可根據空氣預熱器溫度的高低或通過觀察孔觀測，判斷是否著火；若發現著火，應立即關閉觀察孔。

4.1 防火措施

空氣預熱器尾部煙道一旦發生著火，應立即采取相關應對措施。因此，必須確保消防系統及設備一直處于正常狀態；同時確保空氣預熱器空氣側和煙氣側擋板工作可靠、關閉嚴密，盤車裝置正常、可靠運行。

當發現空氣預熱器尾部煙道著火時，應立即手動MFT，停止引風機運行，隔離空氣預熱器并關閉其進、出口擋板。同時，應保持空氣預熱器轉動，立即投入消防水和清洗水滅火且保證消防水量充足，并打開煙風道上的排水口。經驗表明：用泡沫、化學物或蒸汽悶熄火焰的方法進行滅火，其效果均不好。應特別注意，空氣預熱器著火后絕不能打開入孔，以防空氣進入助燃。只有在消防水和清洗水管道故障而無水滅火時，才可打開入孔用電廠消防水進行滅火。同時必須將火情徹底消除，滅火后認真檢查，不留隱患。

4.2 空氣預熱器跳閘的處理

單臺空氣預熱器跳閘造成RB動作時，會影響一次風壓和爐膛壓力，進而影響爐內燃燒情況，因此必須有效控制機組主要參數，并根據數據變化的趨勢預先進行調整。

正常運行時，由于空氣預熱器的入口煙氣溫度(約為340 ℃)和一、二次風入口風溫(20～40 ℃)相差較大，為防止因各煙風擋板漏風造成空氣預熱器各部位變形不均，避免發生動靜卡死現象，在空氣預熱器跳閘后應迅速投入空氣預熱器氣動馬達。若氣動馬達暫時無法投入，要及時進行手動盤車。當氣動馬達無法投入且無法手動盤車時，應立即停爐，并關閉所有煙風擋板。

僅因外部原因造成空氣預熱器跳閘的，如電氣、熱工等引起的空氣預熱器跳閘，可在檢查確認無問題后，允許鍋爐繼續運行。

5 結束語

空氣預熱器跳閘后機組能否保持正常運行，在很大程度上取決于機組控制系統的完善程度，因此應盡量提高機組的自動化水平。同時，要嚴格落實上述安全技術措施，保證空氣預熱器的安全運行，避免各種重特大事故的發生。

1 彭木生．火力發電廠調試過程熱控的幾個安全隱患[J]．河北電力職業技術學院學報，2004(3)．

2 商文霞，幸莉仙．火電廠基建項目調試中的安全管理研究[J]．中國電力教育，2009(1).

3 徐連榮，王 宏，向夏楠，等．循環流化床鍋爐風道與空氣預熱器爆炸的原因及對策[J]．電力安全技術，2011(7)．

2014-11-30。

趙 毅(1979-)，男，高級工程師，主要從事電力自動控制技術研究及火電機組基建、調試工作，email:zhaoyihiss@163.com。