摘要：分析了某电厂在蒸汽吹管调试阶段机组由于热控测点信号不准确，并在锅炉吹管过程中油煤混烧不充分，在锅炉热负荷升高时空预器内部结构膨胀不均，着火后操作不当等问题导致空预器发生着火，并造成损坏的案例，针对该问题发生的原因进行分析，并提出了预防措施及建议，保证机组在蒸汽吹管阶段能够安全平稳运行，为避免其他机组在调试阶段发生类似事件提供借鉴。
关键词：超临界机组锅炉；空气预热器着火；蒸汽吹管调试；原因分析；预防措施
某电厂一期工程为350MW超临界燃煤机组，锅炉为东方锅炉股份有限公司制造。该锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、采用前后墙对冲燃烧方式、平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢悬吊结构Π型锅炉。烟风系统中主要辅机配置为引风机二台、二室五电场电除尘二台，三分仓容克式空气预热器二台、送风机二台、一次风机二台。
空气预热器型号为LAP10320/2300容克式空气预热器，转子直径φ10320mm，蓄热元件为搪瓷传热元件，其余热段蓄热元件为碳钢。
以下为#1机组在锅炉蒸汽吹管调试阶段由于热控信号的误判、发生事故时处理不当以及相关系统安全保护措施不完善等方面的影响，发生空预器起火燃烧导致影响正常调试阶段进展的案例。
1、过程概要
根据#1机组吹管措施的要求在3月17日下午完成27次降压吹管后（一直运行前墙底层C制粉系统、4只微油枪、二支后墙底层A层启动油枪），于16：54起启动A制粉系统（第二套）；19：43启动前墙中层B制粉系统（第三套），并逐步加大给煤量至90吨/小时以上（时间在20：30左右），在20：38左右空预器A、B进口烟温达到本次启动的最高值（DCS显示值为256/270℃），在20：40左右汽水分离器压力达到最大值4.87MPa,并进行了打靶。
从20：30起空预器B电流逐步增大，并于20：54首次达到24A（额定为24.6A），从20：40起总给煤量开始逐步下调。A制粉系统于21：00走空停运。21：18空预器B主、辅电机相应跳闸，联锁跳停B侧风机。21：26确定就地无法手动盘动空预器后停运B制粉系统。20分钟后停运燃料锅炉熄火。21：56停A侧风机。22：16空预器A主、辅电机也发生跳闸。这时锅炉关闭所有烟风挡板进行闷炉。
第二日上午为检查两台空预器相继跳闸情况，检修人员需要开烟气侧挡板冷却并能在到达合适的温度下开人孔门进行检查，后开启风门档板进行降温处理，上午10：00排烟温度为35/53℃（A/B侧）。此时空预器烟温在40℃左右，二次风出口温度在120℃左右。在观察烟气温度的趋势后，发现烟温并无明显改善，甚至还有小幅度的增加，当时估计是由于锅炉内蓄热导致热量被带到空预器烟气侧造成，此时无法进行检查，于是决定关闭烟风系统风门档板。待自然降温后由检修人员开启人孔门进行检查确认，期间烟气温度都还在合理范围内。
15时左右，现场人员告知从空预器B烟气侧人孔门处发现内部有火星，此时空预器B人孔门已经开启，从上部烟气侧人孔门内观察发现内部有暗红色火光，于是立即投用消防设施灭火，但由于消防设施不完善，加之人孔门开启，导致由暗火变成明火，火势逐渐变大，于是马上将人孔门进行封闭，并马上投入空预器上部吹灰器进行灭火，但效果不明显，后用消防水龙将其扑灭。与此同时，空预器A上部烟气人孔门也开启进行观察，发现无火后马上进行关闭，并在当晚手动盘动，随后电机也可运行，连续投运空预器吹灰器。
随后检修人员进入空预器内部进行检查，发现B侧空预器内部损坏严重。
2、原因分析
经分析，在锅炉升温升压过程中，升温速率符合要求。考虑到A、B制粉系统是首次投用，并且间隔达2个多小时，升负荷的速度并不快，并从灰库灰样的可燃物分析看（含碳量4%左右），锅炉燃烧工况基本符合要求。
在吹管的后期阶段，空预器电流呈摆动上升趋势，其波动的频率约为每分钟一次，根据分析，应该是冷端扇形板或热端扇形板或轴向密封装置处的密封间隙尺寸不合适，造成扇形板或轴向密封装置与密封片相擦而引起的。其上升趋势从开始至空预器B跳闸持续了40分钟，此时锅炉正处于吹管完毕后的减燃料降负荷阶段，此时空预器B跳闸，后关闭相应侧烟风档板，该侧风道内还有存有的部分未燃尽燃料会附着在预热器上，且空预器跳闸后无法盘动，沉积的部分燃料无法通过空预器吹灰和风机带走，造成B侧预热器内燃料附着量相对偏多，对后来的二次燃烧埋下了隐患。
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而此时A侧烟风系统还在正常运行，且A空预器是在锅炉MFT动作后约20分钟后跳闸，该侧送引风机还在正常运行中，带走了大部分未燃尽燃料，所以A侧空预器内燃料附着量相对较少，这也是A空预器没有明火的一个原因。
B空预器沉积了部分煤粉，并将进出口档板进行关闭，使燃烧条件不能满足，在其卡涩后出口烟气温度虽然有上升趋势，但这是一个空预器热量释放的过程，因为其跳闸是在锅炉燃烧过程中发生的，空预器蓄热导致后期烟温短时间上升，后在停炉后不断下降。
3、结论
由此认为，由于前期热控温度测点调试出错，造成B空预器内部在燃烧时温度变化不明显，运行人员无法判断其内部的相关温度，只根据DCS参数进行判断，实际在空预器受热膨胀卡死之后，沉积了较多的可燃物，且实际烟温较高，其内部可能已有轻微燃烧现象，虽在停炉后及时对烟风系统挡板进行了关闭，烟气温度有所下降，但第二日准备对空预器进行检修时开启风门档板和人孔门，也对空预器内部沉积的燃料燃烧状况起到了助燃的效果。
发现其着火初期，立即对其进行消防水的喷淋，喷入的一部分水遇到高温火焰产生蒸汽，蒸汽对内部沉积的部分燃料进行冲击混合，这部分混合物又与人孔门漏入的空气充分混合燃烧，导致火势变大，内部开始燃烧。
此外该锅炉燃烧煤质挥发份较高（30%左右），在吹管阶段进行油煤混烧，并且吹管后期由于锅炉热负荷增加导致空预器外壳与转子蓄热元件膨胀不均，造成空预器卡死跳闸。烟气中的大量未燃尽的煤粉和油污，极易沉积在空预器的蓄热元件上，引起空预器着火，加之辅助蒸汽压力远低于吹灰器设计蒸汽压力（设计为1MPa），且波动较大，造成吹灰效果不理想，更加剧了空预器可燃性沉积物的沉积。
4、预防措施
●锅炉启动前应投运预热器火灾监控系统，确认该系统报警回路正常。
●空预器热态启动前，应清除空预器蓄热元件内的可燃物，如纸壳、腻子和胶带等。
●锅炉投油时保证油枪雾化良好，燃烧完全，一旦发现油枪雾化不好应立即停用，并进行清理检修。
●锅炉启动初期和低负荷油煤混烧时，应派专人检查着火与燃烧情况，发现问题及时进行燃烧调整。在进行燃油调节时应尽量避免油压的大幅度波动造成锅炉炉膛燃烧不稳定。
●在锅炉投粉前应投入一定数量的油枪，以提高炉膛温度，确保燃烧工况良好。
●锅炉点火后应及时投入预热器连续吹灰，确保吹灰压力正常，吹灰蒸汽必须具有足够的过热度。
●锅炉运行期间应加强对预热器进出口烟温的监视。尤其在热备用状态和预热器突然故障停转情况下，若有异常，应立即查明原因，并采取相应措施。
●消防系统应保持随时可用。
●锅炉停炉后必须对预热器受热面进行检查，若有存挂油垢或积灰堵塞的现象，应清理并进行通风干燥。
●对相关热控测点进行进一步的核实和确认，确保温度或压力测点准确无误，为后续安全运行提供准确依据。
5、结束语
新建机组调试阶段，往往由于施工工期相对紧张而忽略了相关系统的完整性和安全性，在机组启动初期一些辅助条件不满足的情况下盲目的进行相关操作，这往往是最为危险的，一旦有所疏忽，就会给整个项目带来极大的风险，不仅耽误了调试工期，还会造成不可预估的经济损失。如何安全有效的防止此类事件的发生，是保证电厂机组安全稳定运行的条件之一。上面以某电厂发生的空预器在锅炉蒸汽吹管阶段着火、致使锅炉被迫停炉为例分析了相关原因，提出了预防措施，为超临界机组调试蒸汽吹管阶段锅炉相关系统安全运行提供了借鉴。
参考文献：
[1] 新的吹管方式在600 MW超临界锅炉上的应用．
[2] 黄伟．新的吹管方式在600 MW超临界锅炉上的应用．华中电力，2006年第3期，19卷．
[2] 东方锅炉股份有限公司回转式空气预热器说明书．
[2] 东方锅炉股份有限公司350MW超临界直流锅炉说明书．
论文作者:王峰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/20
标签：锅炉论文; 吹管论文; 预热器论文; 烟气论文; 蒸汽论文; 蓄热论文; 机组论文; 《电力设备》2017年第29期论文;