空气预热器运行风险及其预防技术

2015-03-24赵毅

电力安全技术 2015年4期

关键词：吹灰预热器烟道

赵毅

(国网天津市电力公司电力科学研究院，天津 300384)

空气预热器运行风险及其预防技术

赵毅

(国网天津市电力公司电力科学研究院，天津 300384)

介绍了空气预热器在电站锅炉中的作用，指出空气预热器着火和主燃料跳闸事故的原因，提出了相应的防范措施，并总结了在紧急情况下的3种处理方案，确保辅机的安全运行，有效避免各种重特大事故的发生。

空气预热器；主燃料跳闸；可燃物

1 概述

空气预热器多用于燃煤电厂锅炉，主要是利用锅炉尾部烟道中的烟气通过其内部散热片，将进入锅炉前的空气预热到一定的温度，用于提高锅炉的热效率，降低能量消耗。

空气预热器是电厂锅炉的重要辅机，会因锅炉燃烧参数调整不当所造成的燃料聚集而发生着火，造成安全事故；若其密封结构不当或者受热膨胀，容易发生电机出力受限或者传动部分抱死等现象，造成空气预热器停运。一旦发生空气预热器单台停运，若运行人员处理或操作不当，将会直接造成机组主燃料跳闸(MFT)，导致机组非计划停机事故。

2 空气预热器常见事故及原因

2.1 空气预热器尾部烟道着火或爆炸

作为热交换设备，空气预热器包含了大量蓄热元件，若热量与能量结合必然会造成燃烧或爆炸。其中，空气预热器尾部烟道着火是一种较为普遍的事故，其产生的主要原因如下。

(1) 大量未燃烬的可燃物沉积在传热元件上是空气预热器尾部烟道着火的必要条件，也是关键所在。空气预热器的传热元件由薄板组成，排列紧密，单位体积受热面大，而其下部金属温度低，很容易积灰。

(2) 最初调试阶段，锅炉在点火(油点火)以及长期低负荷运行的情况下(投油)，因燃烧不完全，从炉膛带来的凝结油雾和未燃烬的可燃物堆积在空气预热器中层下部及冷端传热元件上，也是引起空气预热器着火的主要原因。

(3) 燃烧调整不当造成的风量不足或者配风不合理，以及煤粉过粗等原因造成的燃烧不完全；低负荷运行时间长、燃烧不稳定等情况带来的未燃烬可燃物在波纹板上的聚集，也是造成着火的原因。

(4) 空气预热器吹灰未按启动规程要求启用。①在空气预热器启动初期，吹灰介质的汽压和汽温不足，过热度低，吹灰效果不理想；②按规定空气预热器吹灰应在25 %额定负荷以下连续运行，或者在25 %额定负荷以上至少8 h运行1个循环，而部分运行人员因不熟悉启动初期运行规程或违规操作，造成吹灰效果不够理想。

2.2 空气预热器停运造成MFT

空气预热器投运初期，因密封结构不当或受热膨胀等原因造成电机出力受限或传动部分抱死，导致空气预热器停止工作。空气预热器单台停运后，直接触发快速减负荷(RB)，同时将联锁本侧一次风机、本侧送风机、本侧引风机跳闸。若运行人员事故处理或操作不当，将会直接导致机组MFT，造成非计划停机。其主要原因如下：

(1) RB逻辑未经过实际验证，造成机组发生RB后未能实现设计功能；

(2) 运行人员采取了反向干预措施，如空预器跳闸后机组汽包可能会出现虚假水位，若操作给水勺管不当，将造成机组严重缺水，导致机组因水位低而发生MFT；

(3) 机组设备不可靠，发生误动、拒动，从而造成机组主燃料跳闸。

3 采取的措施

3.1 防止空气预热器尾部烟道着火

(1) 防止可燃物的沉积。运行中按照燃料性质调整燃烧，防止出现燃烧物的残留。

(2) 调整油燃烧器雾化质量。避免因雾化不佳，存在漏油、角度不对等缺陷，造成燃料爆燃，引发重大事故。

(3) 加强对空气预热器的监视。机组启动前，应进行全面检查，发现或判断空气预热器有较多未燃烬的可燃物堆积时，严禁投入热态运行，而要先进行水清洗并烘干。同时，要保证吹灰器能正常投入，吹灰介质参数合格。

(4) 设置着火探测系统。在空气预热器空气侧入口或出口安装数个红外线探头。若空气预热器尾部烟道局部着火，发出的红外线超出正常水平时，系统就会发出报警信号。

(5) 有效吹灰。通常在空气预热器出口烟气侧安装吹灰器。一般而言，在空气预热器正常运行期间，每8 h吹灰1次；在空气预热器启动期间，每4 h吹灰1次；在空气预热器停运前，也应先进行1次吹灰。当锅炉点火、长期低负荷运行或空预器堵灰严重时，应增加吹灰次数。

3.2 防止空气预热器停运时MFT

单台空气预热器跳闸，必然触发RB动作信号。在RB动作瞬间，炉膛压力瞬间为正压或负压，取决于一次风机、送风机及引风机的跳闸速度。如果引风机第一时间跳闸，必然造成炉膛正压，若此时处理不当，炉膛压力会不断升高，最终导致锅炉MFT。空气预热器单台跳闸后RB能否成功动作，很大程度上也取决于炉膛压力的波动情况。因此，必须采取有效的预防措施防止空气预热器停运时的MFT。

(1) 在机组投运前进行试验时，必须进行RB动作模拟试验，保证静态试验逻辑正确并能按照预想的设备动作顺序完成试验，不发生超时或误动的情况。

(2) 机组启动前，必须按照动作真实性，依次启动、停止主要相关设备，保证事故状态下的设备可靠性。

(3) 机组启动前，必须将相关挡板逐一进行开关试验，并进行严密性检查，保证挡板不错位、不跑风、不漏风。

4 紧急处理方案

空气预热器内的着火常起源于中间层下部和冷端传热元件，从局部极小面积着火到大面积燃烧通常至少需2 h或更长时间。为减少损失，应尽早判断是否着火。一般可根据空气预热器温度的高低或通过观察孔观测，判断是否着火；若发现着火，应立即关闭观察孔。

4.1 防火措施

空气预热器尾部烟道一旦发生着火，应立即采取相关应对措施。因此，必须确保消防系统及设备一直处于正常状态；同时确保空气预热器空气侧和烟气侧挡板工作可靠、关闭严密，盘车装置正常、可靠运行。

当发现空气预热器尾部烟道着火时，应立即手动MFT，停止引风机运行，隔离空气预热器并关闭其进、出口挡板。同时，应保持空气预热器转动，立即投入消防水和清洗水灭火且保证消防水量充足，并打开烟风道上的排水口。经验表明：用泡沫、化学物或蒸汽闷熄火焰的方法进行灭火，其效果均不好。应特别注意，空气预热器着火后绝不能打开入孔，以防空气进入助燃。只有在消防水和清洗水管道故障而无水灭火时，才可打开入孔用电厂消防水进行灭火。同时必须将火情彻底消除，灭火后认真检查，不留隐患。

4.2 空气预热器跳闸的处理

单台空气预热器跳闸造成RB动作时，会影响一次风压和炉膛压力，进而影响炉内燃烧情况，因此必须有效控制机组主要参数，并根据数据变化的趋势预先进行调整。

正常运行时，由于空气预热器的入口烟气温度(约为340 ℃)和一、二次风入口风温(20～40 ℃)相差较大，为防止因各烟风挡板漏风造成空气预热器各部位变形不均，避免发生动静卡死现象，在空气预热器跳闸后应迅速投入空气预热器气动马达。若气动马达暂时无法投入，要及时进行手动盘车。当气动马达无法投入且无法手动盘车时，应立即停炉，并关闭所有烟风挡板。

仅因外部原因造成空气预热器跳闸的，如电气、热工等引起的空气预热器跳闸，可在检查确认无问题后，允许锅炉继续运行。