300 MW煤粉锅炉结焦原因分析

李衍平

（华电国际莱城发电厂，山东 莱芜 271100）

300 MW煤粉锅炉结焦原因分析

李衍平

（华电国际莱城发电厂，山东 莱芜 271100）

锅炉灭火时，锅炉烟风系统会发生一系列连锁反应，引发炉膛压力的波动。针对锅炉灭火时炉膛压力的变化过程，分析了锅炉灭火事故，研究了锅炉结焦、掉焦的影响因素和提高锅炉稳燃能力的运行操作方式、燃煤掺配方法，并对锅炉掉焦灭火的防治措施进行了分析总结，为遇到相似问题的机组提供借鉴。

炉膛；灰熔点；给粉机；结焦

某厂2号炉于2010年投产，为上海锅炉厂有限责任公司设计制造的1 025 t／h亚临界参数、一次中间再热自然循环锅炉，单炉膛四角切向燃烧，采用中储式钢球磨热风送粉、冷一次风系统，燃用70%阳泉煤和30%昔阳煤的混煤，半露天布置。原燃烧器采用北京普瑞博纳燃烧技术有限公司PPR燃烧技术和上海锅炉厂有限责任公司专有的燃烧系统配风技术，布置在炉膛下部四角切圆上。因配置燃烧器存在先天性缺陷，导致投产后锅炉结焦严重和频繁灭火，2011年6月利用小修机会将D、E、F层燃烧器更换为水平浓淡式带周界风的燃烧器［1］。

2013年9—10月，利用机组大修机会对燃烧器进行了低氮燃烧技术改造，改造后运行基本正常，没有发生锅炉结焦掉焦造成的炉膛负压大幅波动、影响火检的情况。

1 事件经过

2013年5月9日19：59，2号机组负荷为260 MW，AGC模式运行，主汽压力为16.7 MPa，氧量为3.8%，A、B、C、D、E层给粉机运行，2A、 2B、2C制粉系统运行，总给煤量为142 t／h。2A、2B引风机处于变频自动模式运行。

19：59：18，2号炉膛负压突变为＋395 Pa后迅速下降，19：59：26最低降至－1 541.9 Pa，然后又急剧上升，19：59：34最高升至＋3 310 Pa。19：59：35，锅炉MFT，主要原因为炉膛压力较低。检查处理后启动机组，并于5月9日22：46并网恢复。

2 检查情况

检查事件报警记录，19：59：32，右侧炉膛压力低三值压力开关HNA10CP002、HNA10CP003动作；19：59：36，右侧炉膛压力低三值压力开关HNA10CP002、HNA10CP003复位，共保持4 s。19：59：33，左侧炉膛压力高三值压力开关HNA20CP002、右侧炉膛压力高三值压力开关HNA10CP004、左侧炉膛压力高三值HNA20CP004动作；19：59：35，左侧炉膛压力高三值压力开关HNA20CP002、右侧炉膛压力高三值压力开关HNA10CP004、左侧炉膛压力高三值HNA20CP004复位，共保持2 s。因炉膛压力高触发MFT的条件是“炉膛压力高三值三取二且延时3 s”。

2.1 相关参数历史数据

a.炉膛压力

查阅事件发生前炉膛压力平稳［2］，19：59：18，2号炉负压为＋395 Pa，19：59：26后降至－1 541.9 Pa，19：59：34后升至3 310 Pa（保持1 s）。炉膛压力先正后负，又变正，与以往掉焦导致炉膛压力波动的现象相符合，但炉膛压力到达跳闸值的持续时间与逻辑保护不符。

查阅锅炉炉膛压力高三值动作值为＋3 240 Pa，锅炉炉膛压力低三值动作值为－2 490 Pa。在炉膛出口左、右两侧布置炉膛压力开关，用于炉膛压力报警保护功能，见图1。

图1 炉膛压力报警保护压力开关布置

本次锅炉MFT，主要原因为炉膛压力低。于21：52：00退出2号炉锅炉负压保护，检修人员对2号炉8套炉膛压力开关进行逐一传动和校验检查，压力开关定值正常［3］，但发现现场安装在炉膛右侧的“炉膛压力低三值压力开关HNA10CP002、HNA10CP003”引压管接至正侧（应接负侧），压力开关校验定值为－2 490 Pa。压力开关引压管正侧、负侧接反，造成压力开关的动作值变为＋2 490 Pa，当炉膛压力因掉焦爆燃升至＋2 490 Pa但未达到炉膛压力高三值3 240 Pa时，炉膛压力低三值压力开关HNA10CP002、HNA10CP003动作，并延时3 s触发锅炉MFT动作。

b.给粉机火检动作和逻辑保护

负压波动时检查燃烧器火检开关量情况：1A降至0%、3A降至0%、4A降至0%（判断为A层燃烧器灭火）；3B降至0%；3C降至0%；2D降至0%、3D降至0%、4D降至0%（判断为D层燃烧器灭火）；1F降至0%、4F降至0%。通过上述火检情况，说明A层、D层燃烧器灭火。B、C、F层燃烧受到扰动，燃烧弱化。

给粉机保护设计如下：在少油模式时，C层给粉机火检消失，联锁跳闸相应给粉机；2台一次风机均停运，给粉机对应一次风门档板在关位时，DCS逻辑联锁跳闸相应给粉机；锅炉MFT时，DCS逻辑联锁跳闸给粉机。这种保护设计最大限度防止了锅炉灭火，但大大提高了锅炉在燃烧不稳时发生炉膛爆燃的几率，存在设备损坏隐患［4］。

c.氧量

灭火前氧量平均值为3.8%，之前1 h氧量基本稳定在4%左右（规定值3.5%～6.0%），即该负荷下氧量控制符合要求。

d.一次风管压力及三次风管压力

两侧空预器后一次风压维持在3.0～3.1 kPa，A、B、C、D、E层给粉机出粉正常，风温、风速曲线正常；2A、2B、2C制粉系统正常运行，排粉机入口压力均在正常范围内，未发生制粉系统异常造成负压波动现象。

e.送风机、引风机、一次风机

锅炉MFT前，送风机、引风机、一次风机指令与反馈跟踪正常，各风机电流、风压、挡板开度均无异常变化，排除了风烟系统不平衡引发的炉膛压力异常变化。

f.锅炉吹灰

锅炉吹灰按照锅炉吹灰优化技术措施执行，每日负荷在210 MW以上的锅炉进行全炉膛吹灰一次，炉膛吹灰器投运率100%。2号锅炉于5月7—9日均对炉膛进行了全面吹灰。因燃烧主区域未安装吹灰器，对锅炉结焦的处理效果不明显。

2.2 入炉煤掺配掺烧情况

查看近期参与掺配的各煤种、入炉煤化验结果，基本在公司掺配掺烧规定指标范围内。查看近期掺配掺烧情况如下：2014年4月12日—5月9日，2号炉负压波动20次，其中13次负压波动造成锅炉燃烧器火检变化，每次负压波动时，捞渣机渣量明显增加，但没有大焦块，属酥软结构。其中4月17日和19日，公司2次试烧高挥发分煤种（神华煤），之前按照新煤种试烧措施，将神华煤、安泰煤、平舒末煤、煤泥按1∶4∶1∶1掺配，化验符合入炉指标后，单独从汽车卸煤沟上煤入炉。试烧后2号锅炉炉膛结焦、掉焦明显，炉膛负压波动范围较大（－1 697～2 706 Pa），立即停止该煤种试烧工作，剩余神华煤在煤场单独存放。其他11次负压波动剧烈的情况中有10次掺配煤种中含有焦煤，由于焦煤不是新进煤种，单独进入1号筒仓储存，在分析到其可能与锅炉结焦有关后，掺配掺烧小组立即调整了掺配比例，由之前配入50%调整到15%，但由于分析时间过长，处理效果不佳，锅炉结焦趋势缓解较慢。

3 原因分析

a.掺配煤种变化大

4月以来，公司受环保压力影响开始组织高挥发分煤、低硫煤试烧工作，由于参与掺配的入炉煤种变化较大，尤其在试烧高挥发分煤种（神华煤）、入炉煤掺烧的焦煤比例超过15%时，锅炉结焦掉焦造成的炉膛负压波动现象明显剧烈。

根据GB／T 219—2008《煤灰熔融性的测定方法》，对神华煤质进行测量，结果如表1所示。掺配部分灰熔点低于设计值（设计燃煤软化温度不低于1 350℃），实际部分入炉煤软化温度仅为1 184℃，远低于设计值。由于灰熔点低，导致煤种燃烧时极易结焦。

表1 煤灰熔融性检测结果

b.锅炉掉焦脱落

由于锅炉水冷壁结焦（渣）大量脱落至捞渣机，形成的水汽对炉内燃烧造成扰动，致使局部燃烧不稳、炉膛负压波动大，同时给粉机和火检的逻辑保护设置不太合理，也会造成炉膛负压波动大时，进入炉膛内的燃料量突然增加，直接导致后期炉膛爆燃现象发生，导致炉膛负压瞬间急剧升高。

4 防范措施

a.暂停可能造成锅炉结焦煤种（神华煤、焦煤）的采购和入炉掺配。从燃料采购源头抓起，尽量减少入厂煤中混煤的比例，持续把灰熔点作为燃煤采购的重要考核指标，对新进煤源和现存可疑煤种，要严控掺配比例逐步烧用。

b.进一步加强完善燃煤掺配掺烧管理工作，修订完善的掺配掺烧措施，对出现的异常问题及时分析并采取对策。根据采购煤源和厂内存煤情况确定合适的掺配方案，对新进煤种试烧必须单独制定掺配掺烧措施，做到科学组织掺配掺烧工作，加强全过程监控。

c.要继续完善防止锅炉结焦掉焦技术措施，认真严格执行到位，同时研究优化燃烧器火检和给粉机投切的保护逻辑，兼顾防锅炉灭火误动，避免锅炉爆燃现象发生。

d.加强现场检修工艺纪律执行情况的管理，严格规范质检验收程序。

［1］张春玲，孙绍增，王正阳.复合分级低NOx燃烧改造方案技术和经济性分析［J］.东北电力技术，2014，35（5）：17－20.

［2］刘 爽，赵永宁，刘天佐，等.超临界670 MW机组高温过热器爆管原因分析［J］.热力发电，2010，39（9）：103－105.

［3］赵慧传，贾建民，陈吉刚，等.超临界锅炉末级过热器爆管原因的分析［J］.动力工程学报，2011，31（5）：69－74.

［4］赵洪跃，李海涛，陈 曦，等.220 t／h锅炉结焦原因分析及治理［J］.东北电力技术，2013，34（2）：23－24.

Cause Analysis of 300 MW Coking of Boiler in Thermal Power Plant

LI Yan⁃ping
（China Huadian Laicheng Power Plant，Laiwu，Shandong 271100，China）

When boiler extinguishing，air and flue gas system has a chain reactions which can lead to the fluctuation of furnace pres⁃sure.The reasons of the boiler extinguishing are introduced in this paper.Influencing factor of boiler coking，operation mode for impro⁃ving boiler combustion capability and coal blending method are studied.Measures for preventing and controlling are summarized.This paper offers a reference for similar unit.

Boiler；Ash fusion point；Pulverized fuel feeder；Coking

TK227.2

A

1004－7913（2016）09－0038－03

李衍平（1979—），男，学士，工程师，从事火力发电厂集控运行方面工作。

2016－04－28）