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1、機(jī)組概述
    姚孟發(fā)電有限責(zé)任公司（以下簡稱姚電公司）#3、#4鍋爐為瑞士蘇爾壽公司專利、半塔式中間再熱直流鍋爐，最大連續(xù)出力（BMCR工況）為1 000t/h．匹配300 MW汽輪發(fā)電機(jī)組。鍋爐爐膛橫截面為邊長13 m的正方形，爐膛四角布置4個由7組噴嘴組成的13 m高的直流噴燃器，為直吹式四角切圓燃燒運(yùn)行方式。該鍋爐配有引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、靜電除塵器、受熱面回轉(zhuǎn)容克式空氣預(yù)熱器各2臺。
    制粉系統(tǒng)為正壓直吹式系統(tǒng)，共有5臺碗式中速磨煤機(jī)、5臺刮板式給煤機(jī)，每臺給煤機(jī)配置2個方錐形煤倉。鍋爐燃燒配風(fēng)為均等配風(fēng)方式，各層燃燒器二次風(fēng)門隨燃燒器投入開啟，各角風(fēng)量由各角二次風(fēng)總擋板調(diào)節(jié)。在爐膛第2層、第5層燃燒器位置對角（#l，#4角）各設(shè)1個煤火檢裝置（共4個），參與鍋爐滅火保護(hù)。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
   #3鍋爐燃燒器7層噴嘴共13 m高，燃燒器間距約1.8 m，第3層油燃燒器正常運(yùn)行備用，將#1，#2煤火嘴與#4，#5，#6煤火嘴隔離開。2008年2月，#3鍋爐小修中將5層一次風(fēng)噴口改造為帶小油槍的煤粉直接點火燃燒器。
    2010年，姚電公司#3鍋爐發(fā)生了3次因鍋爐滅火跳閘的事故，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全運(yùn)行。
2、故障原因分析
2.1  熱工保護(hù)動作分析
    2010年，#3鍋爐3次滅火保護(hù)動作（MFT）時的機(jī)組負(fù)荷為185—270MW，MFT動作首出原因均為“鍋爐失去全部燃料”。由3次鍋爐滅火前的記錄可以看出，當(dāng)爐膛燃燒不穩(wěn)時，先出現(xiàn)負(fù)壓波動，低一值報警，相隔不足3s火檢失去，導(dǎo)致滅火。
    檢查火檢裝置，發(fā)現(xiàn)41角第5層煤火檢裝置的探頭有輕微污染，雖然在一定程度上會影響火焰的監(jiān)測，燃燒有所波動的時候較易引起火檢強(qiáng)度的下降，從而對燃燒產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，但該影響是局部的，不是鍋爐滅火的主要原因。經(jīng)多次檢查與分析，判斷為鍋爐因燃燒不良引發(fā)燃燒惡化，最終導(dǎo)致滅火，保護(hù)誤動作的可能性可以排除。
2.2煤質(zhì)的影響
    煤質(zhì)不好與鍋爐燃燒惡化有密切的關(guān)系，但燃用相同煤質(zhì)的。4鍋爐同期并未有滅火事件的發(fā)生，為此，對其中一起典型滅火事件的煤質(zhì)進(jìn)行了分析。
    滅火前，#1，#4，#5，#6制粉系統(tǒng)運(yùn)行，給煤機(jī)總轉(zhuǎn)速為10.2r/min，對應(yīng)帶負(fù)荷200 MW。按照運(yùn)行經(jīng)驗，該煤種屬常用煤，熱值不算高，但也不算差。鍋爐滅火后，對#4，#5，#6磨煤機(jī)進(jìn)行了原煤取樣分析，分析結(jié)果見表1。
    由表l可以看出，實際燃煤的熱值與設(shè)計煤質(zhì)相近．且揮發(fā)分比設(shè)計煤質(zhì)高一些，但灰分相對偏高。發(fā)生滅火時的入爐煤煤質(zhì)基本正常，如沒有外因干擾，這種煤質(zhì)在200 MW負(fù)荷下燃燒應(yīng)該是沒問題的。
2.3受熱面落灰的影響
    受熱面大面積落灰會造成爐內(nèi)火焰亮度下降，使火檢信號消失。由于灰是從上而下降落的，因此應(yīng)具有以下2個特征：
    (1)受熱面上的積灰落下時，火檢信號的消失順序應(yīng)該是自上而下的。
    (2)在爐灰降落過程中，應(yīng)首先帶來爐膛負(fù)壓下降（因#3鍋爐為塔式爐，負(fù)壓取壓點在爐頂），但實際上幾次滅火事件過程中在爐膛負(fù)壓大幅下降時，同時發(fā)生了4個燃煤火檢信號同時消失的現(xiàn)象，與受熱面落灰現(xiàn)象不符，由此可基本排除爐膛落灰的影響。
2.4一次風(fēng)管堵管的影響
    #3鍋爐的一次風(fēng)管設(shè)計風(fēng)速偏低，燃用劣質(zhì)煤時易引起煤粉的沉積。實際運(yùn)行情況表明，煤粉的沉積通常發(fā)生在煤質(zhì)差和高負(fù)荷運(yùn)行情況下，在低負(fù)荷下不易發(fā)生煤粉沉積。通過查看運(yùn)行制粉系統(tǒng)參數(shù)曲線發(fā)現(xiàn)，磨煤機(jī)運(yùn)行參數(shù)平穩(wěn)，不應(yīng)有突然發(fā)生煤粉沉積的可能性，如果存在這種可能性，爐膛負(fù)壓也應(yīng)表現(xiàn)為先下降再上升，與實際爐膛負(fù)壓變化曲線不符。故可基本排除一次風(fēng)堵管造成爐膛滅火的可能性。
2.5-次風(fēng)速不均問題
    若鍋爐各風(fēng)管一次風(fēng)速相差較大，即各燃燒器出口的一次風(fēng)沒有調(diào)平，對四角切圓燃燒的穩(wěn)定性是極不利的。經(jīng)現(xiàn)場觀察，發(fā)現(xiàn)各噴口著火距離普遍較遠(yuǎn)且差別較大，特別是’4角噴口著火距離明顯較其他噴口遠(yuǎn)，從看火孔已看不見其著火位置。
    測量結(jié)果表明：各一次風(fēng)速高低偏差較大，最低為18.1m/s，最高為32.5m/s，對著火燃燒和爐內(nèi)的動力工況影響較大；另外，停機(jī)臨檢時發(fā)現(xiàn)#1，#4角噴口磨損嚴(yán)重，表明一次風(fēng)速偏差相當(dāng)嚴(yán)重。
    上述情況表明，一次風(fēng)速嚴(yán)重不均是鍋爐燃燒不良的原因之一。
2.6二次風(fēng)配風(fēng)方式的影響
    #3鍋爐設(shè)計為各燃燒器均等配風(fēng)，各層二次風(fēng)門為全開、全關(guān)截止擋板，隨燃燒器的投、退而開啟和關(guān)閉；一次風(fēng)、二次風(fēng)母管壓力由一次風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)控制。但如果各角二次風(fēng)擋板和各層二次風(fēng)小擋板出現(xiàn)故障，就會改變整個燃燒配風(fēng)的均勻性，造成局部某層或某角配風(fēng)的改變，出現(xiàn)火焰刷墻、著火推遲等燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象。在事故發(fā)生后，鍋爐臨檢時發(fā)現(xiàn)：#l角第1層小擋板有10%關(guān)不到位，‘l角第2層小擋板有30%開不到位，這類缺陷多達(dá)I5處，特別是#2角大風(fēng)門開關(guān)位置接反。這些缺陷導(dǎo)致爐膛中心偏離設(shè)計值，低負(fù)荷時尤為嚴(yán)重，對安全燃燒非常不利。
    由此可以看出，二次風(fēng)風(fēng)門開關(guān)不到位引起二次風(fēng)配風(fēng)不均是鍋爐燃燒不良的原因之一。
2.7鍋爐落大渣塊的影響
    在鍋爐負(fù)荷200 MW運(yùn)行工況下，對’3鍋爐的第3層和第7層油燃燒器的工作情況進(jìn)行了認(rèn)真觀察，發(fā)現(xiàn)第3層油燃燒器處存在結(jié)渣現(xiàn)象，原因是正常運(yùn)行中油燃燒器二次風(fēng)門關(guān)閉，在此處形成了一個回流區(qū)，當(dāng)燃用煤質(zhì)灰熔點較低時，就會在該噴口附近形成結(jié)渣并逐漸變大。實際觀察發(fā)現(xiàn)，在41角第3層油燃燒器噴口周圍明顯存在結(jié)渣的趨勢，而在#4角油燃燒器噴口附近水冷壁存在較大的渣塊。由此說明，由于結(jié)構(gòu)上的原因，在第3層油燃燒器噴口周圍確實會存在結(jié)渣的問題。
    由于此處積渣在燃燒器附近且向爐膛內(nèi)部生長，當(dāng)積渣生長到一定程度后，就發(fā)生爐膛跌落大渣現(xiàn)象。當(dāng)鍋爐火焰穩(wěn)定性較差且結(jié)渣位置處于第2層燃燒器之下時，大渣掉落時影響了第4、第5、第6層燃燒器的煤粉穩(wěn)定著火，引起局部的滅火和爆燃，當(dāng)擴(kuò)大到一定范圍后，燃燒將會變得更不穩(wěn)定，開始造成火檢信號消失，隨著向上的擴(kuò)散，最終引起滅火保護(hù)動作。
    因此，鍋爐結(jié)渣、落大渣塊是引起鍋爐滅火的原因之一。
2.8低負(fù)荷引風(fēng)機(jī)失速余量偏小的影響
    機(jī)組大修后引風(fēng)機(jī)運(yùn)行特性試驗表明，機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時，引風(fēng)機(jī)工作點距離理論失速線較近，較易發(fā)生引風(fēng)機(jī)搶風(fēng)的現(xiàn)象，特別是電一袋除塵器采用定壓清灰模式后，除塵器阻力達(dá)到設(shè)定上限時，引風(fēng)機(jī)發(fā)生失速幾率較高。吸風(fēng)機(jī)失速時，爐膛負(fù)壓會發(fā)生擾動，可能導(dǎo)致鍋爐滅火。
    幾次滅火順序事件記錄(SOE)報警均出現(xiàn)吸風(fēng)機(jī)失速報警，但因分散控制系統(tǒng)( DCS)參數(shù)采樣周期與SOE采樣周期存在偏差，無法確認(rèn)吸風(fēng)機(jī)失速是否是導(dǎo)致爐膛負(fù)壓波動的原因。
3、防止鍋爐滅火的對策
3.1提高設(shè)備的可靠性
    (l)更換故障燃燒器，對其他燃燒器進(jìn)行檢查、檢修。
    (2)重新標(biāo)定各二次風(fēng)門并檢查外開關(guān)，同時對其膨脹空間進(jìn)行檢查。
    (3)鍋爐運(yùn)行中，加強(qiáng)對燃燒系統(tǒng)的檢查，如一次風(fēng)手動擋板和二次風(fēng)門開度、火焰顏色、噴燃器有無結(jié)焦和沖刷爐墻等，確保設(shè)備可靠運(yùn)行。
    (4)打開引風(fēng)機(jī)防失速裝置(KSE)，增加吸風(fēng)機(jī)工作時的失速余量，避免低負(fù)荷時出現(xiàn)失速現(xiàn)象。
3.2一次風(fēng)速調(diào)平
    為改善燃燒狀況，2010年10月，姚電公司進(jìn)行了#3鍋爐風(fēng)動力冷態(tài)動力場試驗及冷態(tài)一次風(fēng)縮孔的調(diào)平工作。調(diào)平后的一次風(fēng)速在(23±l) m/s內(nèi)波動，調(diào)整效果良好。通過調(diào)平，一次風(fēng)速不均問題得到了解決。
    將一次風(fēng)速調(diào)平前、后的爐膛溫度（同為250MW負(fù)荷）進(jìn)行了對比，結(jié)果如下：調(diào)平后，前、后墻燃燒器區(qū)域向火側(cè)爐膛溫度為1420~1560℃，平均溫度為1496℃，比原工況提高了63℃；其中#4角溫度由原來的均值970℃升至1265℃，爐膛溫度有明顯提高。
    試驗表明，一次風(fēng)調(diào)平后，鍋爐燃燒工況明顯改善，燃燒強(qiáng)度加強(qiáng)。
3.3防止鍋爐結(jié)渣的措施
    (1)減小第3層油燃燒器火嘴附近回流區(qū)。因#3鍋爐正常運(yùn)行中的油燃燒器二次風(fēng)門處于關(guān)閉位置，造成了一個回流區(qū)，運(yùn)行時將油燃燒器二次風(fēng)門的開度定為5%，10%（低負(fù)荷時開度小些，高負(fù)荷時開度大些），有效解決了回流問題，達(dá)到了防止油燃燒器附近結(jié)渣的目的。
    (2)在機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行情況下，適當(dāng)進(jìn)行工況擾動。#3鍋爐結(jié)渣較疏松，在機(jī)組高負(fù)荷情況下，對爐膛內(nèi)燃燒工況進(jìn)行適當(dāng)擾動，在渣未長大前將其擾動掉。
    (3)在機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時，保持氧量在4%左右。現(xiàn)鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時的氧量一般保持在3%左右，會造成燃燒區(qū)局部存在還原性氣體，導(dǎo)致結(jié)渣加劇。通過燃燒調(diào)整，將運(yùn)行氧量增大為4%，減少還原性氣體的產(chǎn)生量，減少鍋爐結(jié)渣。
3.4增強(qiáng)鍋爐燃燒的穩(wěn)定性
    (1)優(yōu)化磨煤機(jī)組合方式。對于#3．#4鍋爐來講，由于各層燃燒器間距較大(1.8 m)，制粉系統(tǒng)不同的組合方式對爐膛燃燒穩(wěn)定性會產(chǎn)生較大影響。為增強(qiáng)低負(fù)荷時的爐膛燃燒穩(wěn)定性，將不同磨煤機(jī)的運(yùn)行方式進(jìn)行組合，盡量保持最佳組合方式運(yùn)行。同時，針對#5，#6制粉系統(tǒng)因檢修等原因造成鍋爐底火不在時的組合方式，制訂安全運(yùn)行技術(shù)措施。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
    (2)強(qiáng)人爐煤質(zhì)管理。可采用分散配煤和錯開時段上不同倉等方法，防止較差煤種集中進(jìn)入原煤倉，導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)而引起滅火。
    (3)加強(qiáng)火檢監(jiān)測。在鍋爐運(yùn)行中，尤其是負(fù)荷較低時，加強(qiáng)對燃煤火檢裝置的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)異常及時采取措施或投油穩(wěn)燃，防止滅火。
    (4)加強(qiáng)運(yùn)行管理，要求運(yùn)行人員精心操作。保持一次／二次風(fēng)各參數(shù)、爐膛負(fù)壓和氧量的穩(wěn)定，保證爐膛燃燒穩(wěn)定。
3.5熱工保護(hù)方面
    (1)優(yōu)化鍋爐火檢系統(tǒng)和滅火保護(hù)邏輯。#3鍋爐大修新增了2個煤火檢裝置，試運(yùn)行可靠。利用鍋爐臨檢機(jī)會并人鍋爐的火檢系統(tǒng)，重新對滅火保護(hù)邏輯進(jìn)行更正、優(yōu)化，提高滅火保護(hù)動作的可靠性。
    (2)加強(qiáng)火檢系統(tǒng)的檢查和維護(hù)。利用停機(jī)機(jī)會對火檢進(jìn)行清理，防止由于火檢臟污而引起保護(hù)誤動。
4、運(yùn)行效果
    通過上述調(diào)整，姚電公司#3鍋爐爐膛火焰溫度明顯提高，抗干擾能力增強(qiáng)，燃燒工況明顯改善，機(jī)組運(yùn)行中基本消除了燃燒不穩(wěn)的因素，未再發(fā)生鍋爐滅火現(xiàn)象。