第３６卷第５期 ２０１５年１Ｏ月 电力与能源 ７１５ １ ０００ ＭＷ机组塔式锅炉灭火原因分析及对策 徐亦淳，翟德双 （上海电力股份有限公司，上海２０００１０） 摘要：通过对某电厂１ ０００ Ｍｗ机组低负荷运行时一起锅炉灭火事件的过程分析，指出炉膛塌焦、燃烧器磨 损、火检抗干扰能力差等几方面因素是引起锅炉灭火的原因，从运行措施、设备维护、火检管理上采取了防止 再次发生锅炉灭火的对策，取得了比较好的效果，对同类型锅炉安全稳定运行有借鉴意义。 关键词：锅炉；灭火；结焦；积灰 作者简介：徐亦淳（１９７９），男，工程师，从事发电技术节能管理工作。 中图分类号：ＴＫ２２７．１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：２０９５—１２５６（２０１５）０５—０７１５一Ｏ４ Ｃａｕｓｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ １ ０００ ＭＷ Ｕｎｉｔ Ｔｏｗｅｒ Ｂｏｉｌｅｒ Ｆｌａｍｅｏｕｔ ＸＵ Ｙｉ—ｃｈｕｎ．ＺＨＡＩ Ｄｅ—ｓｈｕａｎｇ （Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００ １０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ａｎａｌｙｓｉｎｇ ｔｈｅ ｆｌａｍｅｏｕｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ａ １０００ＭＷ ｂｏｉｌｅｒ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｌｏａｄ ｉｎ ａ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ，ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｌａｍｅｏｕｔ ｃａｕｓｅｓ ａｒｅ ｄｕｅ ｔＯ ｔｈｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｏｆ ｆｕｒｎａｃｅ ｃｏｋｅ，ｂｕｒｎｅｒ ｗｅａｒ，ｐｏｏｒ ａｎｔｉ—ｉｎｔｅｒｆｅｒ— ｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｒｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｅｃｔ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ｔＯ ｂｅ ｔａｋｅｎ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ，ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｍａｉｎｔｅｎａｃｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｒｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｗｉｔｈ ａ ｖｉｅｗ ｔＯ ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔＯ ｔｈｅ ｓａｆｅ ａｎｄ ｓｔａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｂｏｉｌｅｒｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｏｉｌｅｒ；ｆｌａｍｅｏｕｔ；ｃｏｋｉｎｇ；ｆｏｕｌｉｎｇ ｌ 概述 嘴（ＣＣＯＦＡ）。火检系统由美国Ｆ０ＲＮＥＹ公司 提供，每只燃烧器配有一只煤火检和一只油火检。 某电厂２台１ ０００ ＭＷ超超临界机组锅炉是 上海锅炉厂生产的ＳＧ一２９５６／２７．４６一Ｍ５３４直流锅 ２锅炉灭火事件发生经过 炉，引用阿尔斯通塔式锅炉技术，单炉膛塔式布 （１）事件经过 置、一次中间再热、四角切圆燃烧、平衡通风、固态 ２０１３年７月２４日事件发生前工况：２号机组 排渣、全钢悬吊构造。配上海汽轮机厂１ ０００ ４５０ ＭＷ负荷稳定运行，协调控制方式，磨煤机 Ｍｗ超超临界单轴四缸四排汽凝汽式汽轮发电 Ｄ、Ｅ、Ｆ运行，其中磨煤机Ｄ、Ｅ加仓神木煤，磨煤 机组。锅炉风烟系统配有两台轴流式送风机、两 机Ｆ加仓印尼褐煤，风煤比合理，平均氧量 台轴流式引风机、两台轴流式一次风机、两台容克 ４．１ ，各控制系统运行正常，锅炉燃烧工况稳定。 式三分仓空气预热器。 ０３：１３：４９开始炉膛压力突然大幅度波动， 锅炉采用正压直吹式制粉系统，配６台中速 ０３：１３：５４炉膛压力先到首次负压极值一９２４ Ｐａ， 磨煤机，每台磨煤机带２层煤粉喷嘴，２层煤粉喷 Ｏ３：１４：Ｏ４到正压极值＋１ １２９ Ｐａ，０３：１４：０６磨煤 嘴中间配置一层助燃轻油枪。整台锅炉沿着高度 机Ｄ、Ｅ跳闸，０３：１４：０８磨煤机２Ｆ跳闸，锅炉全 方向燃烧器分成四组，最上一组燃烧器是可水平 燃料丧失保护动作ＭＦＴ，汽机跳闸、发电机逆功 摆动的分离燃尽风（ＳＯＦＡ），分有６层风室；向下 率动作跳闸，从炉膛压力波动开始到ＭＦＴ只有 沿炉膛高度分为３组煤粉燃烧器，每组包括４层 ２Ｏ Ｓ事件。现场设备、系统没有异常，Ｏ４：４７锅炉 煤粉喷嘴、２层助燃油枪、４层燃料风喷嘴、２层辅 点火，Ｏ８：２Ｏ ２号机组并网，运行稳定。 助风喷嘴、２层直流风喷嘴和２层偏置风喷嘴；在 （２）相似事件回顾 上层煤粉燃烧器组顶部布置有２层紧凑燃尽风喷 相似事件之一；１月２日，１号机组负荷１ ０００ ７ｌ６ 徐亦淳，等：１ ０００ Ｍｗ机组塔式锅炉灭火原因分析及对策 Ｍｗ，ＡＧＣ投入，磨煤机Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ运行，燃烧 工况稳定。１７：３７炉膛压力开始大幅波动，１７： ３７：２７炉膛压力先到正压极值＋６２１ Ｐａ，１７：３７： ３４炉膛压力到负压极值一１ ２９８ Ｐａ，１７：３７：４５炉 膛压力再到正压极值＋２ ８３１ Ｐａ，炉膛压力保护 动作ＭＦＴ。后分析为锅炉掉焦引起炉膛压力波 动，热控炉膛压力控制回路调节性差引起炉膛压 力保护动作。 相似事件之二：１Ｏ月２２日，２号机组负荷 ４０５ Ｍｗ，协调运行方式，磨煤机Ｄ、Ｅ、Ｆ运行．燃 烧ｌ丁况稳定。０５：３１锅炉压力开始大幅波动，炉 机组跳闸前先有一次掉焦的过程，随后机组ＭＦ Ｆ 后有大量的灰焦落下，两次掉渣的间隔时间约２５ ｓ，与炉膛压力下降开始到机组ＭＦＴ之间的时间 间隔基本一致。说明炉膛压力波动主要原冈为炉 膛水冷壁区域塌焦引起，大量焦渣掉落时引起炉 膛压力先下降；落入捞渣机内水气化，产生的大量 蒸汽引起锅炉压力上升；焦渣落下时携带氧气和 热量，点燃炉膛底部可能存在Ｃ（）未燃尽气体，闳 此落焦过程伴随气体爆燃也会引起炉膛压力波 动 膛压力到负压极值一１ ０００ Ｐａ，后到正压极值 ＋１ ２３９ Ｐａ，再到负压极值一１ ５２２ Ｐａ，然后恢复 正常值。在炉膛压力波动期间煤火检相继失去， 引起了磨煤机Ｄ、Ｆ跳闸，立即投入Ｂ、ｃ、Ｄ、Ｅ层 轻油枪稳燃，逐步投用磨煤机Ｃ、磨煤机Ｂ，退出 油枪，恢复正常运行。 ３锅炉灭火原因分析 ３．１炉膛压力波动原因分析 图２运行中炉底出渣状况 从几次事件起因分析，每次炉膛压力都是先 下降再上升，引发炉膛压力先下降的常规原因有 两个：一是部分煤喷嘴失火；二是炉膛压力测点下 方塌焦，也就是水冷壁区域。 根据事件发生的历史数据分析，如图１所示， 锅炉灭火保护动作前负荷稳定，各台磨煤机给煤 量、风量、风压、电流无任何异常变化，不存在磨煤 机堵煤情况，部分煤喷嘴失火可能性很小。 【铡３ 火火后炉厩出渣状况 ３．２炉膛水冷壁区域塌焦分析 从吹灰记录来看，２号炉ＭＦＴ前１６ ｈ运行 两个班次均进行了包括水冷壁在内的锅炉全面吹 灰，但仍发生了结渣和掉渣。９月份该台机组进 行了Ｂ级检修，从检修中拍摄照片看。『｛１于锅炉 燃烧器长期被煤粉风冲刷。部分煤喷嘴底板已磨 １ 锅炉火火有关运行参数记录 成洞，隔板变形，燃料风不规则输出，无法做到风 调取捞渣机监视录像，事件发生前捞渣机上 渣量少且颗粒细小，如图２所示。燃烧稳定、充 包煤，造成水冷壁周界风减弱，极易诱发燃烧器周 同结焦，而此范围是在吹灰器蒸汽喷射范嗣外，是 造成易结焦的主要原因。如图４所示。 ３．３锅炉全燃料丧失的动作原因 分。事件发生时首先看见炉底水封水位先收缩后 释放（对应炉膛压力先负后正这一现象）；随之捞 渣机两侧水变浑浊，出现正压喷汽，然后捞渣机刮 板上焦渣明显增多，如图３所示。从视频上分析， 根据阿尔斯通塔式炉特点，锅炉ＭＦＴ保护 没有全火检信号丧失保护，但火检信号作为支撑 徐亦淳，等：１ ０００ Ｍｗ机组塔式锅炉灭火原 分析及对策 ７１７ 识火焰能力的处理方式，导致每个火检检测到火 焰强度都接近上限１Ｏ０ ，火检检测不能客观反 ３ 映燃烧的真实状况。 １ ３ ｌ３ ３ ＿＿ ｉ３ ３ ．＿ ３ ３ ： ｉ３ ： ３ ＿＿ ｌ ３ ： １ ： ： ： （２）检修中检查燃烧器火检位置．部分火检探 ９ ： －＿ ＿＿ ： ＿＿ ： ： ： ．． ４ ３ ３ ３ ４ ４ ４ ４ ４ ４ 测角度不正确，部分火检探头没有伸到位，火枪探 日 之弛 日 鹃∞ ∞ 测点偏离火焰中心，导致火焰较弱或波动的时候 探测不到。还有部分煤火检光纤光导头镜片有灰 尘和阴影。以及火检外导管拉断，增加了火检的不 可靠性。如图５所示。 图４喷燃器喷ＩＺＩ损环 磨煤机运行的保护之一，当该台磨煤机四角煤火 检中有３个及以上探测不到火焰信号，则该台磨 煤机会因点火能量不足而跳闸。从事件发生的 ＳＯＥ记录来看，见表１。炉膛压力波动中，磨煤机 Ｄ、Ｅ的３个角火检信号相继消失，引起两台磨煤 机跳闸。２ Ｓ后剩余运行的磨煤机Ｆ因为没有相 邻磨煤机运行支撑而保护跳闸，触发全燃料丧失 保护ＭＦＴ。 ５燃烧器内火榆情况 表ｌ事件ＳＯＥ记录 时间 事件发生过程 运行状态均正常。 炉膛压力一６Ｏ１ Ｐａ。 炉膛压力一９２３ Ｐａ。 磨煤机Ｄ ３号角失火。 磨煤机Ｅ ４号角失火。 （３）与相同炉型、相同类型火检的电厂对比， 该炉火检熄火延时时间设置短了２ Ｓ。炉膛压力 波动会引起喷燃火焰的伸缩，炉膛负压大时煤粉 管出口压力与负压叠加，火焰会伸长甚至脱火；炉 膛正压大时煤粉管出口压力与正压抵消，风量、煤 磨煤机Ｅ １／４号角失火。 磨煤机Ｄ ３／４号角失火。 炉膛压力＋１ １２９ Ｐａ，磨煤机Ｄ １／３／４号角失 粉量减少，火焰缩短；这些都会引起火检强度减弱 甚至消失。而炉膛压力往复波动往往较快，造成 火检在几秒钟前探测不到火焰，在几秒钟后又探 测到火焰。 火，磨煤机Ｅ １／３／４号角失火。 磨煤机Ｄ／Ｅ跳闸。 磨煤机Ｆ跳闸．锅炉全燃料丧失保护动作。 １ ０００ Ｍｗ机组锅炉由于炉膛容积大，塌焦 不会直接压灭火焰，而炉膛压力在±１ ０００ ｐａ范 ４对策与措施 ４．１ 优化燃烧调整，提高低负荷燃烧稳定性 （１）优化配煤掺烧。根据来煤不同，进行分仓 掺烧试验，获得不同负荷不同煤种稳定、经济的混 围波动中引起Ｄ、Ｅ磨煤机火检接连失去，是此次 ＭＦＴ的主要原因。２号机组在平时低负荷运行 时段时常发生部分火检失去，火检强度数值仅在 １００ 与０ 这两个点窜动，说明火检探测灵敏 度、抗干扰性存在问题。 ３．４火检问题分析 烧方式，并且每Ｅｔ对飞灰和炉底渣取样化验分析， 化验报告作为掺烧和燃烧调整参考。运行中监视 掉焦情况和位置，结合停炉检查炉内结焦点。分析 燃烧调整、煤种对结焦的影响，进一步优化配煤掺 烧和燃烧调整。 （２）根据不同煤种特点调整磨煤机运行参数。 通过Ｆｏｒｎｅｙ厂家现场指导，组织专业人员调 研同类型电厂．利用２０ｌ３年９月检修进入炉膛观 察火检实际位置，发现该炉火检存在以下问题： 水分较高、热值高的煤种（如神木煤、俄动力煤）， 磨煤机出口温度控制在８Ｏ℃，分离器转速设置存 ６０ ｒ／ｍｉｎ来控制煤粉细度；高挥发份易燃煤（如 印尼褐煤），磨煤机出口温度控制在≯６（）℃．分离 器转速设置在５５ ｒ／ｍｉｎ来控制煤粉细度，并适当 （１）煤火检辨识火焰能力只需在２５ ～３５ 负荷（相当于最低稳燃负荷）时，对所有煤火检辨 识火焰即可，反复多次辨识会造成检测失真。热 控维护人员以往遇到检测信号晃动，采用叠加辨 ７１８ 徐亦淳，等：１ ０００ Ｍｗ机组塔式锅炉灭火原因分析及对策 加大该层燃料风量防止烧坏燃烧器；粘煤、可磨性 差的煤（如平朔煤），磨煤机出口温度控制在 ８２℃，加大磨煤机风量和磨辊液压加载力，分离器 转速设置在４５～５０ ｒ／ｍｉｎ来控制煤粉细度。 （３）强化氧量控制，优化各负荷阶段锅炉风煤 配比。兼顾锅炉出口ＮＯ 排放控制，不同负荷段 下不同氧量运行，在各负荷段４００ Ｍｗ、６００ ＭＷ、８００ ＭＷ、１ ０００ ＭＷ相应氧量控制在 ４．５ 、３．８ 、３．２ 、２．６ 的区间内，防止锅炉出 口ＮＯ 含量过高，又避免欠氧燃烧造成结焦。根 据不同煤种调整各燃烧器层的燃料风、辅助风控 制，提高锅炉低负荷燃烧的稳定性。 ４．２加强吹灰管理。减少运行中塌焦干扰 优化吹灰措施，完善管理规定。对锅炉燃烧 方式、运行工况及受热面的粘污程度、热偏差进行 分析，制定分时段、分区域、分层次、分组吹灰组合 理有效的措施，确保锅炉安全稳定运行前提下，做 到既降低吹灰耗汽，也提高了低负荷段再热汽温， 避免了“过吹”和“欠吹”的发生。在机组长期低负 荷运行时，为了避免结焦积聚，根据燃烧煤种情 况，向调度申请阶段性提高机组负荷进行吹灰。 ４．３ 消除喷嘴缺陷，改善设备运行健康水平 加强对制粉系统和燃烧器的消缺管理。利用 停机机会，进入炉膛检查燃烧器部件磨损情况，对 磨穿的直板和曲板进行更换，对减薄的部位进行 焊补处理，对各辅助风门进行开度校验，维持燃烧 器健康运行。Ｅｔ常加强对磨煤机冷热风门、液压 站、出口分离器、粉管分配器等消缺维护，确保磨 煤机运行可靠，进入炉膛的一次风流速稳定、煤粉 混合均匀。 ４．４加强火检维护，确保保护装置正确动作 （１）调整火检位置。火焰检测器的视线与燃 烧器中心线相交有一个轻微的角度且能看到最大 量的主燃烧区域时可获得最佳效果，对每一个火 检调整确认，确保火检能够准确地反映燃烧器的 运行状况。并更换所有煤火检的光导头镜片，更 换油火检、煤火检的火检光纤；对导管拉断的煤火 检重新定位，焊接底座，更换新的外导管，确保火 检设备可靠。如图６所示。 （２）机组启动后在低稳燃负荷，对所有煤火检 进行重新辨识火焰。制定日常火检维护措施，规 图６火检安装角度不意图 范维护人员对Ｅｌ常火检的维护，以及对火检测量 晃动及消失的处理方案。 （３）调整火检延时时间。火检熄火延时时间 加长会避免不必要的跳磨煤机甚至ＭＦＴ，但火检 熄火延时时间过长会增加锅炉爆燃风险。根据同 类型电厂经验和厂家建议，在每个火检探头上熄 火响应时间延时增加１ ｓ，在卡件上再增加１ Ｓ延 时，熄火响应时间延时一共增加２ ｓ，增强了火检 抗干扰能力。 ５ 结语 通过调整运行手段、加强设备维护和完善火 检管理等对策措施的落实，２台锅炉运行的运行 稳定性得到了提高，基本没有发生大的塌焦现象， 火检探测情况稳定，强弱分明，抗干扰能力强，经 过１年多的时间运行，更没有发生此类原因引起 的锅炉灭火事件。在２０１４年４月２３日，２号机 组８４５ Ｍｗ的负荷下，发生单侧送、引风机跳闸 事件，炉膛压力最低至一１ ９００ ｐａ，最高至１ １００ ｐａ，也有部分火检瞬时失去信号，但火检信号消失 时间、数量明显减少，没有发生火检信号消失而磨 煤机跳闸，ＲＥ成功，避免了一次机组非计划停 运。 收稿日期：２Ｏｌ５－０７一ｏｌ （本文编辑：严加）