鍋爐滅火影響因素的統計分析

張曉磊

由于電站鍋爐內煤粉的燃燒情況復雜，外界因素影響較多，一旦出現波動，容易引起鍋爐滅火，給鍋爐本體和人身安全造成巨大損失。本文通過對洛陽石化2#煤粉爐滅火的影響因素進行統計分析，針對性提出改善措施，減少了鍋爐滅火次數，大大提高了鍋爐系統生產運行穩定性。

鍋爐滅火的危害

電站煤粉爐滅火是影響電廠安全經濟運行的嚴重事故，不僅造成發電量減少和重新點爐時的燃油消耗，還有可能引發其他次生事故。例如，鍋爐滅火后，主要參數、機組負荷迅速下降，除氧器壓力也隨之下降，若調整不及時，給水泵有可能產生汽化，導致鍋爐嚴重缺水；若鍋爐滅火后，不及時切斷入爐燃料，可能會造成滅火放炮，輕則影響鍋爐的使用壽命，重則造成停爐、停機，甚至導致鍋爐或汽輪機的損壞。此外，鍋爐滅火次數較多，會造成鍋爐和汽輪機收到反復熱應力的作用，對設備的壽命會有一定影響。

鍋爐概況

洛陽石化動力部#鍋爐是由北京巴威公司設計并制造，額定負荷220t/h，其型式為兀型布置、自然循環高壓煤粉鍋爐。

鍋爐設計煤種為無煙煤，采用球磨機、中間粉倉、熱風送粉的制粉系統。設計燃料、校核燃料與2015年實際煤種特性見表1。

鍋爐滅火的現象和原因

滅火時的現象

洛陽石化動力部2#鍋爐采用平衡通風、引送風機協調工作，正常情況下鍋爐爐膛壓力低于大氣壓20～70Pa運行，爐內煙氣溫度在800℃以上。發生滅火時，爐膛內-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，使爐膛壓力瞬間下降，爐墻受到由外向內的擠壓而造成一定損傷；如果煤粉繼續輸入，在爐膛內大量集聚，吸卷熱量后析出大量揮發分，揮發分和煤粉被瞬間點燃，溫度瞬間升高，煙氣體積急劇膨脹，引起爐膛壓力瞬間升高，使爐墻受到由內向外的壓力而造成一定損傷。鍋爐滅火時，爐膛壓力急劇減小而后瞬間變大，在-790～1532Pa之間巨幅波動；爐膛溫度下降約80℃；主汽壓力下降約0.4MPa。

引起滅火的原因

煤質影響。燃煤鍋爐的穩定運行與煤質的好壞、匹配程度有關，若煤質與設計或校核煤種偏差較大，特別是揮發分、水分、低位發熱量的影響至關重要。當鍋爐正在穩定運行時，一旦出現煤質波動，如果燃燒調整不及時，就有可能造成燃燒波動，甚至引起滅火。

制粉系統影響。制粉系統漏風嚴重，會造成進入爐膛的三次風（送粉乏氣風）溫度大大降低，影響爐膛內熱量平衡，不利于燃燒；另外，如果制粉系統出粉細度過大，會造成進入爐膛的煤粉揮發分析出時間增加、燃燒時間增加、煤粉燃燒不完全，鍋爐燃燒抗干擾能力變差，燃燒波動次數會大大增加。

爐膛溫度低的影響。爐膛溫度過低不利于燃料著火和穩定燃燒。爐膛溫度低一方面與鍋爐負荷有關，根據統計，鍋爐70%運行負荷時，爐膛溫度比滿負荷運行時低100～150℃；另一方面，鍋爐本體漏風會造成爐內燃燒惡化，也會威脅鍋爐的穩定運行。

爐膛掉焦的影響。燃用易結焦的煤種、爐膛受熱面不足、衛燃帶布置不合理、燃燒調整不及時、燃燒器切圓過大掃墻等，都有可能造成爐膛結焦，當焦塊大量聚集或負荷調整時，受自身重力和熱應力變化的影響，會發生掉焦現象。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，高溫焦塊進入冷灰斗，會造成水汽的產生和水封的破壞，大量冷風和水汽上竄破壞燃燒，造成鍋爐滅火。

鍋爐滅火影響因素統計

2015年初開始，2#鍋爐滅火次數明顯增加，多次造成生產異常及多處設備損壞，嚴重影響經濟效益的提升和安全保供工作。該單位組織攻關，對影響鍋爐滅火的相關指標進行統計分析。

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%，均低于設計值10.7%。水分低于設計值有利于揮發分的析出和煤炭燃燒，可改善鍋爐穩定運行，因此，全水分不是鍋爐滅火的主要原因。

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

2015年1～12月，燃煤低位發熱量最小值24898kJ/kg，最大值25656 kJ/kg，平均值25157 kJ/kg，與設計值25066 kJ/kg基本相符。低位發熱量低于設計值會造成燃煤消耗過大及鍋爐燃燒波動。根據低位發熱量統計值，每月都接近設計值因此，低位發熱量不是鍋爐滅火的主要原因。

2015年1～12月，入爐煤粉細度最小值10.85%，最大值16.35%，平均值12.52%，設計煤粉細度12%。1～3月份，煤粉細度平均高達15.26%，比設計值高3.26個百分點。通過分析認為，煤粉細度過大，制粉系統運行不科學是造成2#鍋爐滅火的主要原因。動力部于3月份開展2#爐煤粉細度攻關活動，攻關目標為煤粉細度小于12%，以滿足鍋爐穩定運行需要。

防止鍋爐滅火的對策

設備運行方面，針對煤粉細度偏大的問題，集中治理了排粉機入口管道漏風、給煤機漏風，更換小篩子篩網，重新配置調整鎖氣器重錘，檢查處理制粉系統24米回粉管鎖氣器草帽，檢修給煤機清掃鏈等，制粉系統設備運行工況有了顯著改善。

工藝優化方面，按設計要求，增加磨煤機鋼球裝載量，甲乙磨煤機鋼球裝載量均22t左存摸索調整粗粉分離器擋板開度，甲乙側粗粉擋板開度為30～35%；控制排粉機電流等制粉系統運行參數。

班組管理方面，制定《2#煤粉爐制粉系統運行調整規定》，對運行參數調整及各項定期工作做出具體要求并進行監督考核，保證煤粉細度穩定可控，鍋爐運行穩定性明顯好轉。

實施效果

鍋爐運行穩定，滅火次數大幅減少。自從4月份煤粉細度下降后，2#爐滅火次數明顯下降，鍋爐運行的安全穩定性大為提高；設備運行更加安全。初步估計動平衡間隔時間不少于6個月，葉輪使用壽命可延長至3年以上；煤粉燃燒完全，排煙溫度下降，鍋爐熱效率提高。煤粉細度下降后，排煙溫度從原來的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%。