600MW機組臨界火焰保護動作原因分析及預防

文川++王奮進

摘 要：從火檢的安裝和結焦情況、燃煤的煤質、磨煤機的運行配置、運行人員的經驗等方面對四川華電珙縣發電有限公司#2機組發生的臨界火焰保護動作MFT事故進行分析，并提出相應的預防措施。

關鍵詞：臨界火焰；W型火焰鍋爐；火檢；煤質；磨煤機

中圖分類號：TK227 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）20-0097-02

四川華電珙縣發電有限公司（以下簡稱珙縣電廠）一期工程為2×600MW超臨界機組，鍋爐采用東方鍋爐（集團）股份有限公司制造的DG-1950/25.4-Ⅱ8型超臨界參數、W型火焰燃燒、垂直管圈水冷壁變壓直流、一次再熱、平衡通風、固態排渣、全鋼架、全懸吊結構П型鍋爐。鍋爐配套有6臺雙進雙出磨煤機，24只雙旋風煤粉濃縮燃燒器，每臺磨煤機帶4只煤粉燃燒器，雙旋風煤粉燃燒器順列布置在下爐膛的前后墻爐拱上，前、后墻各12只。制粉系統配置6套冷一次風機正壓直吹式制粉系統，每套系統由1臺雙進雙出磨煤機、兩臺電子稱重給煤機、2臺動態煤粉分離器組成。

珙縣電廠#2機組于2011年8月投產。2016年11月21日，珙縣電廠#2機組發生一起因鍋爐臨界火焰保護動作導致的機組非停事件。這是珙縣電廠投產以來第一次因為臨界火焰保護動作而發生的機組非停事件，本文通過對這起事件發生的原因進行分析，提出對應的預防措施，防止此類事件再次發生。

1 臨界火焰保護動作過程及原因分析

1.1 臨界火焰保護動作過程

11月21日22：00，#2號機組發電負荷365MW，磨煤機A、B、C、E運行，爐膛負壓-141Pa，燃燒穩定。22：10，脫硫值班人員通知值長脫硫E漿液循環泵減速機溫度高已停運需檢修，同時煤質較差，原煙氣含硫量10030mg/m3（脫硫設計值上限為9062mg/m3）無法滿足SO2達標排放。22：19，值長下令機組發電負荷由365MW減到330MW。22：47發電負荷減到330MW，爐膛負壓-158Pa。23：12，發電負荷330MW，爐膛負壓-153Pa。23：12：27，#2機組跳閘，事故首出為鍋爐“臨界火焰”保護動作，MFT動作。

1.2 臨界火焰保護動作原因分析

臨界火焰是指在一定時間內，爐膛內熄火燃燒器的數量與總的運行燃燒器數量之比達到某百分數，爐膛燃燒不穩，出現滅火前的“臨界火焰”[1]。出現了臨界火焰時，如果不觸發MFT則會在爐膛中形成可燃性混合物的積累，進而引起爐膛爆燃事故的發生。

珙縣電廠鍋爐主保護中臨界火焰的定義為：鍋爐負荷>35%BMCR；無RB動作；A-F組（包括油和煤燃燒器）9s內無火焰數量>2個；A-F組（包括油和煤燃燒器）9s內無火焰數量，在運行的燃燒器火焰數量中占比>0.5，四個條件同時滿足則臨界火焰動作觸發MFT。

通過調用DCS系統歷史趨勢和SOE記錄追蹤確認：運行的A、B、C、E四臺磨煤機對應A1—A4、B1—B4、C1—C4、E1—E4火檢，其火檢信號在機組減負荷前，相對較為穩定，波動較小；減負荷后，信號相應減弱，部分信號波動較大。在“臨界火焰”保護動作前9秒內16支煤火檢中有8支（A1、A4、B1、B2、B4、C1、C2、E2，如圖1）檢測到無火信號（熄火數量占50%），“臨界火焰”保護動作，鍋爐MFT，聯動汽機ETS保護動作，發電機解列。

1.2.1 火檢的影響

如果火檢安裝位置不合適，將會影響火檢對火焰的測量。歷史經驗表明，在365MW的基本發電負荷下，煤質較好，燃燒情況穩定，運行磨煤機對應的火檢都能檢測到火焰，說明火檢安裝位置是合適的。如果火檢結焦，也會影響對火焰的測量，據觀察當時火檢不存在結焦情況。如果火檢故障，將有可能導致臨界火焰動作誤動。臨界火焰動作后，對火檢測量系統檢查，結果表明火檢測量系統均正常。同時對機組DCS系統的工作情況檢查也正常，表明此次 “臨界火焰”保護動作是正確的，不存在誤動情況。

1.2.2 煤質的影響

珙縣電廠設計燃用煤種為無煙煤，收到基低位發熱量19.2MJ/kg、空干基全硫2.8%。11月1-20日，進汽車煤4.01萬噸，收到基平均低位發熱量15.74MJ/kg，干燥基平均硫分 2.98%；進火車煤4.18萬噸，收到基平均低位發熱量16.665MJ/kg。燃煤摻配采取分時段方式進行（當日上煤情況：13：35-15：30向原煤倉上汽車混煤1250噸，平均熱值16.37兆焦/千克，平均硫分2.92%；19：00-20：35向原煤倉上火車混煤850噸，平均熱值17.58兆焦/千克，平均硫分3.2%），只考慮了平均熱值和硫分，沒做到全時段上煤熱值、硫分的合理均勻，各煤斗之間進煤煤質不一樣，同一煤斗也存在不同煤質分層情況，摻配摻燒效果差。在低至330MW負荷情況下出現爐膛底部燃燒氣氛不好、著火推遲的現象，致使部分火檢信號出現大幅波動，達到“臨界火焰”保護動作條件，這是此次臨界火焰保護動作的主要原因。

1.2.3 磨煤機運行情況的影響

珙縣電廠煤粉燃燒器布置型式如圖1，從圖中可以看出，為了較好的形成W火焰使燃燒穩定，同時也為了確保爐膛熱負荷均勻，4臺磨煤機運行時，最好在A、B、C三臺磨中選兩臺，在D、E、F三臺磨中選兩臺。當班因為D2、F1、F2原煤倉不下煤，無法運行D、F磨煤機，被迫只能運行A、B、C、E磨煤機，導致無法形成良好的W火焰，同時前墻左側和后強右側燃燒較弱。在發電負荷降至330MW后，爐膛燃燒減弱，為臨界火焰保護動作埋下了隱患，這是臨界火焰保護動作的原因之一。

1.2.4 運行人員經驗的影響

對運行值班人員而言，經驗是十分重要的，但過分的依賴經驗也容易出現問題。機組歷年曾多次降負荷至發電負荷330MW左右，都燃燒穩定且沒有投油穩燃。此次減負荷前后，爐膛負壓、氧量和全爐膛火焰工業電視均正常，雖然DCS屏幕下方報警滾動條中有煤火檢無火報警，但因為數量多頻率快而且還有誤發報警信號，所以沒有引起值班人員的足夠重視，沒有重點觀察煤火檢情況，這是臨界火焰保護動作的原因之一。endprint

2 預防措施及建議

2.1 加強火檢清焦工作

從長期運行觀察來看，火檢經常出現結焦的情況，這將降低火檢的檢測性能，從而引起臨界火焰保護誤動。在機組運行期間，當發現某一臺磨的4只煤火檢中有一只煤火檢模擬量顯示低于20%且另一只煤火檢模擬量顯示低于50%時，應聯系檢修對結焦火檢清焦。由于B、E磨煤機原來裝設了微油點火裝置，導致這兩臺磨煤機對應煤火檢因為設備擋住無法清焦，一旦結焦，將嚴重威脅機組安全，建議盡快拆除這兩套目前沒有使用的設備。另外，由于各種原因，目前#1機組已經有12只火檢無法清焦，占了總共24只火檢的一半，使得臨界火焰保護誤動的機率大幅上升，這需要引起重視。

2.2 加強燃料管理

修訂完善燃煤入場管理、煤場管理、摻配摻燒等管理制度，嚴格執行，確保鍋爐燃料燃燒穩定性。嚴格執行入場煤管理制度，對不合格的電煤拒收；依據精細化煤場管理要求，科學規劃分區堆放，確保煤場各堆放點煤質數據準確可靠，有效指導摻配摻燒；合理安排輸卸煤設備的檢修計劃，保證系統可靠性，為摻配摻燒提供基礎保障。

2.3 合理安排磨煤機運行

當基本發電負荷365MW時，最少4臺磨煤機運行，此時最好在A、B、C三臺磨中選兩臺，在D、E、F三臺磨中選兩臺，確保燃燒穩定和熱負荷均勻。高負荷當5臺磨煤機或6臺運行時，運行磨煤機的燃燒器比較對稱，在煤質良好、合理配風的情況下均能較好的形成W火焰，一般不存在燃燒不穩的情況。因此，要注意基本負荷和低負荷情況下，磨煤機合理安排磨煤機運行。當遇到有磨煤機故障，應通知檢修盡快處理。同時，調整各磨煤機參數，確保磨煤機穩定運行。一次風機壓力投自動，調整容量風門在25%～75%之間，使得磨煤機各出粉管風速合理。給煤機投自動，跟蹤磨煤機料位，使得料位控制在600Pa～900Pa。結合旁路風門，使得磨煤機各出粉管風溫在100℃～120℃之間。調整磨煤機動態分離器變頻在合理位置，一般在70%～100%之間，確保煤粉細度，使得燃燒穩定。當單臺磨煤機火檢失去達到1/2時，應當立即安排切換磨煤機運行。當發現爐膛有燃燒不穩的跡象時，應當立即投油穩燃。

2.4 加強運行人員技能培訓

強化人員培訓，杜絕麻痹大意思想，提升運行人員技能和責任心。加強運行人員對DCS邏輯培訓學習，了解掌握各種熱工保護的目的意義，對層出不窮的報警提示分清輕重緩急，明白其含義；再次梳理完善重點報警光字牌，使報警起到真正的警示提醒作用；增設臨界火焰0.25報警，即9s內無火焰數量在運行的燃燒器火焰數量中占比>0.25時發出紅色報警，并將報警信號置于運行控制站前方的重要報警光字牌中，一旦部分火焰波動，可及時發現處理。

2.5 加強設備消缺管理

此次非停，脫硫E漿液循環泵故障、D2、F1、F2原煤倉不下煤是誘因。因此，要加強設備消缺管理特別是重要輔助設備消缺管理，嚴格執行消缺管理制度，做到“小缺陷不過班、大缺陷不過天”，保證消缺質量，防止由于輔機故障減負荷，甚至造成機組非停。

3 結語

臨界火焰是大型鍋爐的主要保護之一，導致臨界火焰保護動作的原因很多，如一次風速就會對臨界火焰保護產生重大影響[2]。本文從火檢的安裝和結焦情況、燃煤的煤質、磨煤機的運行配置、爐膛的結焦情況、運行人員的經驗等方面對珙縣電廠#2機組發生的臨界火焰保護動作MFT非停事件進行分析，并提出相應的預防措施，有利于防止類似事件再次發生。

參考文獻

[1]DLGJ116-93.火力發電廠鍋爐爐膛安全監控系統設計技術規定[S].1994.

[2]劉慶濱，曹興偉，昌樹文，金燕.600MW“W”火焰鍋爐臨界火焰保護動作原因分析及預防[J].電站系統工程，2013，29（3）：37-39.endprint