回转式空气预热器调试阶段着火原因分析及预防措施

2010-04-08张万德张勇胜刘斌杰杨守伟闫慧博

河北电力技术 2010年6期

张万德，张勇胜，魏刚，刘斌杰，杨守伟，闫慧博

(河北省电力研究院，石家庄 050021)

近几年，河北省南部电网电厂空气预热器2次着火，这2次空气预热器着火均发生在锅炉调试吹管期间的油煤混烧阶段，因此应该引起相关人员的高度重视，采取预防措施，使电厂能够顺利完成调试，保证机组安全稳定运行。

1 设备概况

某电厂三期2台600 MW机组锅炉为DG 2090/25.4-Ⅱ7型超临界变压运行直流锅炉。锅炉采用双进双出钢球磨直吹式制粉系统，燃烧器装设在炉膛的前后墙上，对冲式燃烧，下层燃烧器设有少油点火系统。空气预热器为31.5VNT2000的回转式空气预热器。在空气预热器烟气出、入口配有2台吹灰器，吹灰介质为过热蒸汽，蒸汽温度300～350 ℃，蒸汽阀前压力1.5 MPa，吹灰压力0.93～1.07 MPa。在预热器空气(二次风)出口侧安装有火灾检测系统，监视空气预热器出口温度。在空气预热器烟气入口烟道配低压水洗(与吹灰器联为一体)，在空气预热器顶部每个过渡烟风道内设有消防设备。

2 着火过程

吹管期间锅炉采用少油点火系统，启动初期煤粉着火情况较差，烟囱冒烟，空气预热器吹灰器在程控连续方式运行。2008年4月4日8:55 启动F磨煤机，启动锅炉少油点火，当时A引风机、B引风机、B送风机、B一次风机、AB空气预热器运行，11:46 A侧空气预热器出口烟气温度(简称“烟温”)至88 ℃，空气预热器电流正常，运行人员将B送风机动叶降至23%，13:02 A侧空气预热器出口烟温至120 ℃，14:13 发A侧空气预热器火灾报警信号(后来历史查询)，14:15 A侧空气预热器出口烟温至133 ℃，14:32 启动A侧一次风机，A侧空气预热器出口烟温开始下降，17:37 调试人员发现A侧空气预热器出口烟温至200 ℃左右，要求立即停止A引风机并关闭预热器入口烟气挡板，同时调试人员就地检查发现空气预热器着火，要求锅炉停炉，同时停运所有风机，通知消防灭火，22:32 空气预热器因电流高而跳闸，安排就地手动盘车。

故障后检查发现，A侧空气预热器部分蓄热元件烧损，其他桁架、换热元件、密封片等完好。热一、二次风道、空气预热器出口烟道有部分铁质渣焦块。

3 着火原因分析

空气预热器着火是指空气预热器蓄热元件上沉积的可燃物着火，即空气预热器蓄热元件上沉积的可燃物在有氧气存在和一定温度的情况下开始燃烧，从而导致蓄热元件金属烧损和熔化。空气预热器蓄热元件上存在可燃性的沉积物，是空气预热器着火的必要条件。蓄热元件上可燃沉积物的着火温度通常在250～400 ℃，而在燃油百分比较高时可降至150 ℃。

空气预热器蓄热元件由波纹板式蓄热元件组成，这些波纹板式蓄热元件被紧密地放置在扇形隔仓内，流通空间狭小，含有灰和油污的烟气通过蓄热元件时很容易造成灰和油污的沉积。为减少空气预热器蓄热元件上的沉积物，空气预热器设有吹灰器。

空气预热器蓄热元件上的可燃性沉积物不是同时着火，而是在空气预热器蓄热元件表面上的可燃物某一点先着火，然后从该点逐渐向外扩展。在大多数情况下沉积可燃物会自行燃烬，并不影响换热元件。但如果沉积层足够厚，其燃烧时所产生的高温会烧损和熔化蓄热元件。

从着火初到火焰扩展至烧损和熔化蓄热元件有一定的延迟时间。由于流经燃烧面的烟气和空气流将部分热量带走，沉积物的火焰要遍布到整个换热元件盒至少需要 1～1.5 h，而要扩展到邻近换热元件盒则约需要3～4 h。

由于转子在旋转，着火元件盒初期表现为一个环形，离开该元件盒的烟气受到火焰的再次加热将变成环状的过热烟气。在长期低负荷或者在燃烧不充分的条件下运行时，特别是油煤混烧时，沉积在蓄热元件表面上的微细碳颗粒和油污，只要在温度稍高于其沉积温度就可能着火。

该锅炉设计煤质为贫煤，下层燃烧器设有少油点火系统。由于启动初期油煤混烧，煤质差(挥发份11.5%)、炉膛温度低造成煤粉的燃烬率低，灰中存在大量未燃烬的煤粉和油污，极易沉积在空气预热器的蓄热元件上，引起空气预热器着火。这是该次锅炉空气预热器着火的主要原因。

锅炉吹管期间，空气预热器吹灰器在程控连续方式运行，吹灰蒸汽采用老厂辅助蒸汽，其蒸汽压力最高0.7 MPa, 大大低于吹灰器设计蒸汽压力(1.5 MPa)，且波动较大，造成吹灰效果不理想，加剧了空气预热器可燃性沉积物的沉积。停炉后检查发现，A侧二次风暖风器漏汽严重，大量水汽跟随送风进入空气预热器,更加剧了可燃性沉积物(灰、未燃烬的煤粉及油污)在空气预热器蓄热元件上的沉积。A侧送风机因振动大无法启动，当 B侧送风降得太小(送风动叶开度降至23%)时，导致送风量较低，空气预热器内的风速、烟器流速过低，从而使烟气携带灰和油污的能力减弱，可燃性沉积物在空气预热器蓄热元件上沉积大大增加。以上几个方面加剧了空气预热器蓄热元件存积大量未燃烬的煤粉和油污，是该次锅炉空气预热器着火的次要原因。

4 预防措施

4.1 防止蓄热元件存在大量沉积物

a. 空气预热器热态启动前，应清除空气预热器蓄热元件内的可燃物，如纸壳、腻子和胶带等。

b. 锅炉在启动前应检查消防装置、水洗阀门、省煤器和暖风器等处,保证没有水或水蒸汽进入空气预热器内。

c. 空气预热器吹灰前，应确保吹灰蒸汽压力正常，吹灰蒸汽温度必须具有足够的过热度。

d. 必须进行彻底有效的疏水，严禁使用带水的蒸汽吹灰，以免加剧换热元件的堵塞和吹灰器喷嘴的腐蚀。

e. 在锅炉油燃烧和油煤混烧时，应延长空气预热器吹灰时间，使其在程控连续方式下运行。

f. 在锅炉低负荷运行时，应有足够的通风，提高烟气携带灰和油污的能力，从而减小可燃性沉积物在空气预热器蓄热元件上的沉积。

4.2 防止烟气中含有大量可燃物

在投运油燃烧器初期，应观察油枪燃烧状况，进行油燃烧器油压、配风的调整，及时清理油枪，确保油燃烧良好。在锅炉投运煤粉前应投入一定数量的油枪，以便提高炉膛及热风温度，条件允许的情况下尽力燃用挥发分高的燃煤。煤粉投入后应及时进行燃烧调整确保煤粉燃烧良好。严禁炉膛及热风温度很低且煤粉的燃烬率极低时过早长时间投入煤粉燃烧，以降低大量未燃烬的煤粉和油污沉积在空气预热器换热面上，避免空气预热器着火。