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                “W-火焰”鍋爐火焰中心對鍋爐運行安全的影響

                作者:周剛  來源:華能珞璜電廠 
                評論: 更新日期:2018年12月22日

                central
                【摘要】:介紹了華能珞璜電廠W 型火焰鍋爐在燃燒劣質煤時〓候火焰中心偏移帶來的問題,加於分析並提出防止措施
                【關鍵詞】: W 型火焰火焰中心
                華能珞璜電廠現有 4 臺360MW 機組,全套發電設備從法國ALSTHOM 公司引進,鍋爐及其附屬設備由法國STEIN公司制造,鍋爐型式為W 型火焰、亞臨界參數、中間再熱、強制循環、雙拱爐膛、固態排渣、燃煤汽包←爐。鍋爐系統和其附屬卐設備參照法國的BOUCHAIN 電廠燃煤機組設計。制粉系統采用兩套中間倉儲式鋼球磨煤機,閉式布置,幹燥介質為煙氣和熱風混合物,分別從兩側的冷灰鬥上部抽出,乏氣從前後墻送入爐內。
                燃燒器采用直流縫隙式燃燒器,布●置在爐膛前後拱上。每臺鍋爐配置有18臺給粉機,36 個煤粉燃燒╱器,每臺給粉機輸出的煤粉供給2 個燃燒器。一次風、二次風從雙拱頂垂直向下噴入爐膛,一、二次〖風噴口交錯平行布置。這種排列有利於保證爐膛出口煙氣溫度和氣流分布的均勻性,並形成雙流程使煤粉在爐內停留時間增加,有利於無煙煤的火焰緩慢燃燒提高了燃燼度。鍋爐設計煤種為松藻ξ無煙煤 揮發份9.31%,低位發熱量21.604 MJ/kg,應用基灰30.45%。自從2003 年煤質變化以來,燃煤質量不斷惡化。灰份從21%上升到35%,揮發份從10%左右下到8~9%,熱值從21MJ/KG 左右下降到15~18MJ/KG,各☆項指標都超出鍋爐燃燒的設計下限,圖一 W 火焰通靈大仙看著鍋爐爐內空氣動力場2007 中國電機工程學會◢年會論文集?廣東』東莞鍋爐燃燒穩定性大大減弱,安全經濟性受到很大影響,除了一般的鍋爐熄火,四管磨損加重外,還帶來了很多原來淡臺億不敢相信沒有遇到的問題和事故。
                這些問題★中比較典型的有:2004年年9 月#2 爐發生爐冷灰鬥堆渣結焦事故;2005 年2 月#3 爐冷灰鬥前墻較大面積的水冷壁橫〓裂爆管;2005 年底#1機組負荷經常連續高負荷運行,爐底靠近右側墻處冷灰鬥後墻水冷壁管砸漏而被迫停爐事故。燃燒異常造成的鍋爐事故嚴重威脅著全廠的安全經濟運行,其危害性超過一般意義上的爆管和熄火。燃燒劣質煤如何保證鍋爐安全運行已〓經成為擺在我們專業技術人員面前的首要問題。為此,我們從鍋爐燃燒入手深入調查研←究,通過分析發現,造成以上比較嚴重事故的共同原因就是煤質變化,鍋爐火焰中心偏移正常位置造成的。#2 爐爐底冷灰鬥堆渣結∑焦:2005 年9 月10 日,發現#2 爐撈渣機不出渣,檢查發現撈渣機頂部已經被
                渣、焦堵起。停爐後觀察,除#1 撈渣機上部未堵死,#2、#3、#4 撈渣機上部焦渣呈鐘乳石狀,完全堵死。7.5M人孔觀察,焦渣齊平A 側人孔。爐水冷壁四周大量厚焦附掛現象,噴燃器無掛焦現象。
                經過檢修●和運行及專業人員多次分析,還邀請了四川中試所搞←燃燒的有關人員參加,從管理和設備及技術上深入分析了結焦的原因。
                結焦的主要原因分析:
                1.煤質差,灰份大部在35%左右;
                灰含量增加,產生的大渣量多,#1 撈渣機停●運檢修時間過長,導致#1 撈渣機上首先堆渣。2、#2 爐燃燒特性不好〓,在煤質變差的情況下,著火推遲,並且進入下爐膛,一次風粉氣流在向下ω 流程中燃燒不好,加上制粉系統的工況極差,乏氣風帶粉多,很多未燃燒的煤粉掉下到渣鬥,正遇#1 撈渣機堵ξ 塞,煤粉在焦渣上燃燒(部分仍未燃燒), 逐漸產生結渣。
                #3 爐冷灰鬥水冷壁橫裂爆管
                2005 年2 月#3 爐冷灰鬥水冷壁發生爆管。進入爐膛內◎檢查發現冷灰鬥水冷壁部分地方覆蓋有爐渣,覆蓋有焦渣的水冷壁有橫向裂紋。進一步檢查有裂◇紋管子發現,管子表面上有黑色熔■融物和白色的垢層。裂紋沿管子表面橫向開裂且均由外壁向內壁發展,損傷管子表面有較為嚴重的機∮械損傷麻點。
                對管子上覆蓋的不同形態的焦渣的能譜分析表明:覆蓋在管子表面上▓的熔融物和黑灰色粉末主要含AI 、Si 和Fe 元素。管壁上的白色垢物主要含S 、Si、Ca、 AI,其中S 元素含量卐高達25%(重量百分比)。沈積在管子表面的垢層中的硫及堿性物,在一定條件下形成復合硫酸鹽,硫酸鹽在高溫下是不穩〓定的,發生分解而造成管子外壁的高溫腐蝕。
                開裂管裂紋的金相組織觀察和掃描電鏡□ 觀察表明:裂紋為穿晶斷裂,裂紋尖端為圓鈍,斷裂面上有清晰的相互平行的弧行疲勞條紋,為典型的熱疲勞特征。原來肉眼觀察不到的裂紋樣管,拉裂後試樣向火面顯露出明顯的宏觀裂紋,其度為1mm,表明損傷管上已經產生肉眼→觀察不到的微裂紋。
                鍋爐啟動後就地觀察燃燒發現,撈暗。7.5 米處觀火孔溫度在800℃~900℃。其它正常鍋爐撈渣機處觀火是黑色,沒有亮光,7.5 米處觀火孔溫度的只有600℃~700℃。產生裂紋原因分析:通過▃金相分析和燃燒分析,造成裂紋的主要原因是鍋爐著火不穩定,燃燒推遲,燃燒不好時候一次風粉氣流下沖接近冷灰鬥後才】開始燃燒,造成火焰沖刷冷灰鬥,使此區域處於高溫狀態。由於燃燒處於波動2007 中國電機工程學會年會論文集?廣東東莞狀態,造成火焰時而下ζ 舔冷灰鬥水冷壁,時而又上移,產生了交變熱應力引起熱疲勞。加上由於結渣後硫酸鹽腐蝕
                速度非常快,在短時間內就會給管子造成嚴重損害,所以在→有焦渣堆積的地方首先出現裂紋。
                而裂∑ 紋只在前墻冷灰鬥水冷壁產生的原因是在實際運行中後墻燃燒器的粉管布置過長,轉向多,容易發生堵管,運行人員習慣把前墻給粉機轉速加大,前墻給粉量相對較多造成火焰偏向前墻。
                #1 爐冷灰鬥爆管↓事故
                2005 年12 月18 日,正值電網負荷緊張,電廠開足馬力連續高負荷,為完︽成全年發電任務沖刺時候, #1 爐□多次出現運行中爐內掉大焦、大渣故障,造成撈渣機、碎渣機多次停運,更為嚴︻重的是,12 月18 日,在吹灰時候爐膛內落下巨大焦塊,將冷灰鬥水冷壁砸壞。鍋爐停運後進入爐內檢查,發現後墻冷灰鬥水冷壁爆管從左側開始第三根泄漏,泄漏的高壓水還沖傷了前墻及側墻水冷壁23 根。第一個爆口在焊口位置,經過分析是在外來力量沖擊下焊口處爆管。在冷灰鬥水冷◥壁處沒有發現吹灰槍或其▲它異物,故應是大焦落下造成的。
                造成結大焦的原因分析:從12 月1
                日開始◣以來,#1 機組連續高負荷運行,鍋爐熱容量增加造成著火提前。後來在同等條件和燃燒工況下檢查發現在離燃燒器1.7 米處的28 米層觀火孔處火焰發白,測↓量後記錄最高溫度高達1300℃以上,其它正ぷ常運行鍋爐為1100℃~1200℃,證實了著火提前火焰中心過高。另外在爆管前一段時間煤質變化大,灰份含量12 月18 日達到37.78%,導致鍋╳爐容易結焦。
                以上事故發生都在冷灰鬥水冷壁,分析其原因主要就是火焰中心偏移正常位置。煤質不好就出現燃燒著火推遲,火焰下沖冷╲灰鬥;在連續高負荷、熱負荷高、燃燒好的鍋爐則造成著火提前,結大焦砸傷冷灰鬥水冷壁√。根據了解,近幾年有很多燃燒劣質煤的W 火焰鍋爐都發生過嚴重的爐底結渣、橫裂爆管、和其它燃燒異常引起的類似事故。為什麽會造成這些事故呢?
                主要原因有◥:1、W 型火焰鍋爐的特性是火☉焰中心容易上下波動。W 火焰鍋爐爐內煤粉與一次風氣流向下噴進爐膛後起初向下流動,在二次風的伴行下漸漸彎曲上升而在爐膛中形成大W 型火炬。從爐內流動圖譜的正確組織來看,W 型火炬應該把大部分⊙爐膛容積充滿而加以利用。在著火距離發生變化時候,火焰中心就會容易發生向上、向下偏移。如果著火提前,火炬轉向太早,W 型火炬很短,那樣爐膛充滿不良】,爐膛上部靠近燃燒器處附近和四個墻角部位容易結焦;如果著〒火推遲,火炬〗轉彎過晚,W型火炬就會沖擊爐墻下部。火焰中心不正常短時也許不會帶來太大問題,但長時間運行就會給鍋爐安全運行帶來極大的威脅。我廠鍋爐正常火焰中心和幾次事故火焰溫度場及火焰中心變化簡圖如下所示:
                正常火焰中心正常火焰中心,燃燒器出口觀火孔處為金黃色火焰,溫度在1000℃~1200℃爐底撈渣機處觀火孔看不到亮光,溫度低,測不到溫度。28 米觀火孔撈渣機觀察孔
                圖二 W 火焰正常火焰中■心
                2007 中國電機工程學會年會論文集?廣東東莞#2 爐著火推≡遲嚴重,在煤粉氣流下沖階段沒有燃燒,在轉向後才開始燃▂燒,造成爐底堆渣。燃燒器出口觀火孔處看不到連續火焰,溫度在700℃~1000℃。爐底撈渣機處觀火孔看不到亮光,經常看到可惜未燃完的煤粉,溫度低,測不到溫度
                #3 爐著火推遲,火焰直接沖刷冷灰鬥造成爐底水冷壁橫裂。燃燒器出口觀火孔處看不到連續火焰, 溫度在900℃~1100℃。爐底撈渣機處觀火孔可以看到亮光。#1 爐著火提前,火焰上移造成結大ω焦砸傷冷灰鬥水冷壁。燃燒器出口觀火孔處火焰明亮,部分呈刺眼白色,溫度在1200℃~1400℃。
                2、對 W 火焰鍋爐運行的特性了解不足。W 火焰鍋爐在國內運行時間只有十多年,國內外▲對於W 型火焰鍋爐的爐內動吼力場缺乏系統的理論研究,沒有指導W 型火焰鍋爐運的成熟理論,特別是沒有在煤質大幅變化下運行經驗。大家對這種爐型對煤質變化的適應性了▃解還不夠清楚,對火焰Ψ中心變化帶來的危害性估計不足。
                3、運行人員和管理人員對燃燒
                的判斷過於依賴爐膛負壓、水位和爐膛溫度監視。但是W 火焰鍋爐下爐膛布置大量的衛燃帶,基本上是絕熱燃燒,雖然▲燃燒器出口著火推遲但是火焰轉向後仍能穩定燃小唯一楞燒,火焰的穩定性很好,爐膛負壓、水位、和爐膛々溫度監視並不能真實反應爐內火焰的分布和充滿【度,這幾次著火距離發生雖然發生變化,爐膛負壓和水位卻能保持相對穩定。加上由於火焰中『心變化的幅度不大,對主汽、再熱汽溫也沒有危機(第二更)┗#求首訂造成明顯影響,沒有引起運行人員和技術人員的重視。結論和措「施:
                煤質變化會對鍋爐著火發生很大影響,引起W 型火焰上移或者下移,如果不重視就會造成很多嚴重的事故。為此需要采取以下措施:
                1、加強對鍋爐著火情況和火焰
                中心的巡視檢查。改變原來認為只㊣ 要鍋爐爐膛負壓穩定、爐膛溫度穩定燃燒就正常的觀念。要求運行巡視人員每班至少到鍋爐觀火孔檢查▆火焰四次,特別是28 米層觀火孔和撈渣機觀察孔,發現結
                焦或者火焰上移或者下移都要及時通知機組人員和值長,機組人員根據火焰
                和燃燒情況,及時調整。
                2、進行混煤燃燒。由於單純松藻ω無煙煤揮發份降低,熱值降低,灰☆份增加超過鍋爐的穩燃極限。為了保證讓煤粉著火正常,我們在無煙煤中就像我一樣摻入28 米觀火煤粉氣流撈渣機觀察
                20%~30%的貧煤,把揮發份提高到10%。采取〓混煤燃燒後燃燒大大好轉,火焰也很少發生偏移現象。
                3、運行中加強配風工況調整,調整拱頂二次風A、B、C 的開度,使ω 火焰不貼壁;調ㄨ節二次風使其提供充足的氧量保證煤粉的充分燃燒;調節一次而後朝身旁風,使火焰長度合適;控制氧量在4%-6%之間,嚴防缺氧燃燒,在缺氧狀態的還原性氣氛中灰熔點會大幅下降,誘發嚴重的結焦、積渣。
                4、在發現火焰下移時候要立即減少拱頂風,開大靠近爐膛中心的C 排風,開大減小一次╱風壓,開大側墻三※次風,擡高火焰。如果著火推遲嚴重以上調整沒有改觀時需要暫時投油助燃。
                5、發難道就想和我這一千多人抗衡嗎現著火提前,火焰偏高則要開大拱頂風,增加貼壁風A、B 排風量,增加一次風壓,關小側墻風把火焰下壓。
                6、根據煤種的變化情況及時進行燃燒調整,避免大起→大落,幅度太大。
                7、堅持鍋爐卐定期吹灰工作,根據汽溫變化、減溫水量變化鍋爐垮灰、垮焦情況可適當增加吹灰次◥數。
                8、燃料上煤煤質發生變化時,要及時向值長匯報清楚。值長要通∑ 知到機組長及值班人員,並這絕對不是仙界做好記錄,以便值班人員提前做好預想。通過采取以上措施後鍋爐運行的穩定性好轉,沒有發生因為燃燒問題圖神引起的爆管,但是對W 火焰鍋爐燃燒劣質煤的安全問題仍然需要專家和專業人員不斷探索和實踐。
                結束語:
                W 火焰鍋爐火焰中心長期◣偏離正常位置,會給鍋爐安全運行帶來極大的隱患,如爆管、結焦、積渣等,必須引起W 火焰鍋爐運行人員和技術人員的重視。在當前煤質惡化的情況下△,要加強燃燒調整、采取混煤燃燒等措施保證鍋爐安全穩定。
                參考文獻:
                【1】 《2027t/h“W”火焰型鍋爐結焦、積渣╱原因分析》作者:秦占峰 黃貴臣 李道波
                全國火電大機組(600MW 級)競賽第9 屆年會
                【2】 《“W”火焰型鍋爐及其應用現狀》作者:車剛 郝衛東 電站系統〖工程 第20 卷 第一期作者簡介:
                周剛 1974 年7 月 男 籍貫 雲南 學歷:工學碩士 職稱:工程師 研究方向 :鍋爐燃燒__
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