防止W型锅炉低负荷吹灰灭火的原因分析及处理措施

王宏军

摘 要：本文首先对锅炉吹灰时发生灭火事故的现象、产生的原因进行了分析和总结，在此基础上，分别从燃料因素、设备因素、火焰检测因素、操作因素等各方面阐述了防止锅炉低负荷吹灰灭火事故的有效措施，为避免锅炉低负荷吹灰时灭火事故的发生提供了依据。

关键词：锅炉；低负荷；吹灰；灭火；措施

火电厂锅炉燃用原煤煤质含灰量、含硫量较高时，容易造成运行中熔化的灰粒在离开火焰中心后，灰分碰到受热面管道或炉墙时受到冷却，会粘附到受热面的管子或炉墙上，且越积越多形成结焦、结渣。积灰、结焦一方面将降低受热面传热效率，使炉膛及各受热面吸热量减少，进而导致炉膛出口及各级受热面进出口烟气温度升高，使锅炉效率下降；另一方面，大量积灰使省煤器、空预器堵塞，导致辅机电耗增加。此外，积灰、结焦还会使受热面表面温度增高，导致受热面、管壁超温和高温腐蚀，甚至爆管。较大的渣块坠落还会影响锅炉的安全运行，甚至发生人身及设备重大安全事故。因此，电厂锅炉多采用吹灰器，在运行过程中，对受热面进行周期性吹扫，使其保持在合适的清洁状态，以提高运行的安全经济性。

低负荷时，锅炉炉膛温度下降，为了维持必要的煤粉混合物输送速度，一次风中的煤粉浓度将大为降低，二次风速、风温也降低，使低负荷时炉膛抗干扰能力降低。低负荷时煤粉气流刚性变小，此时若投入靠近某角的吹灰器时会引起落灰、落焦影响该角的煤粉气流，造成动力场破坏灭火。当发生垮灰时，炉膛负压瞬时变正，影响喷嘴出粉造成灭火。若处理不当，会造成灭火放炮，甚至使锅炉设备严重损坏和人身伤亡，造成人身伤害和经济损失。

一、垮灰焦时参数变化情况

1）炉膛压力负压值突然增大，炉膛负压异常信号声光报警；2）炉膛工业电视火焰显示变黑，甚至黑屏；3）汽温、汽压、蒸汽流量下降；4）氧量指示增大超出正常值；5）FSSS系统火焰检测装置火检频闪或大部分检测不到火焰；6）烟道各点负压增大，二次风母管压力降低；7）汽包水位迅速下降后快速上升；8）捞渣船内渣量增加；9）炉膛出口烟温下降。

二、产生的原因分析

W炉低负荷吹灰时发生灭火的主要原因：折焰角斜坡严重积灰。事故后对过热器区域检查发现，水平烟道折焰角后的水平烟道底部沉积了大量的细灰及焦渣。当积灰和焦渣达到一定的厚度，吹灰时受到气流引起的扰动引起垮塌，这些积灰积焦渣从折焰角滑下后，部分被烟气重新卷起带走，而其中的大部分由于积压结块以及动能较大，会克服烟气对其向上的作用力，迅速落到燃烧区域，并随气流旋转的煤粉在燃烧空间混合，散落的灰分虽不致造成炉膛温度的急剧下降，但它可能造成以下两方面的影响：一是阻挡炉内火焰的辐射，短时间火光被阻挡，使炉膛安全保护失去信号，造成“MFT”保护动作；另一方面它直接冲击炉膛火焰中心，阻挡了风粉的混合，相当于将部分煤粉与空气隔绝，对燃烧造成极大的影响。经分析以下几个方面是造成低负荷吹灰灭火的主要因素：

（一）煤质因素：

煤質差时，其灰分含量高，飞灰颗粒大，低负荷时煤粉气流速度低，容易产生积灰；煤质差时其着火点推迟，火焰中心上移，燃尽率降低；煤质差使低负荷时炉膛燃烧抗干扰能力大为降低，大量灰及焦块堆积在折焰角上垮落破坏燃烧动力场，同时焦块掉入冷灰斗后急剧加热冷灰斗内的水，发生"气爆"使大量蒸汽及烟气污染探头，使探头检测不到火焰导致保护动作。

（二）设备因素：

吹灰枪由于故障时不能投入或翘管不能按全行程走完时，则对应区域受热面的积灰不能及时吹走，会越积越多，当再次吹灰时危险性增大；当吹灰器因安装位置不正确或吹灰枪变形卡涩在吹灰时产生打管；吹灰时若吹灰疏水时间不够或管道不畅，使疏水进入炉内，遇到高温受热面时瞬间汽化，对邻近燃烧器火焰检测的正确性产生影响。

（三）火焰检测因素：

根据几次低负荷吹灰灭火的故障现象分析，首出“全炉膛灭火”触发MFT。根据各火检强度闪烁及熄灭时间分析，首先是对应吹灰位置处火检指示闪烁，继而蔓延开来，最后导致全炉膛灭火。

吹灰炉膛导致火检丢失的原因：

1）落灰挡住火检或随气流旋转的煤粉在燃烧空间混合使火检测量强度不够；2）低负荷时吹灰会影响燃烧的稳定性，致使火检频闪；3）煤质差、炉膛烟温低，着火推迟至火检测量范围之外；4）配风不当。

（四）操作因素

1）一次风速：一次风速过低，易产生煤粉混合物积堵，加剧积灰；一次风速过高，引起燃烧不稳定，使炉膛燃烧抗干扰能力降低；2）二次风量：氧量过低会使燃烧不充分，加剧结焦；氧量过高会使燃烧不稳定；3）磨煤机运行方式：低负荷时磨煤机运行台数不宜过少，即燃烧火嘴不宜过多，以保证合适的煤粉浓度及流速，保证着火及燃烧稳定；4）燃烧器的运行方式造成影响，未形成对应W形火焰，火焰相互支持减弱。

五、采取的措施：

1）按照规定的煤质要求合理配煤，确保入炉煤煤质；2）最好在机组高负荷时吹灰，吹灰时控制负荷在65%额定负荷及以上。低负荷时，尽量不要吹灰，此时炉膛温度低，燃烧不稳，一旦有外扰，破坏燃烧稳定性容易MFT；3）根据试验结果，确定合理的吹灰频率及吹灰压力，严格按此要求定期对受热面进行吹灰；4）低负荷时采取有效的稳燃措施，确保燃烧稳定，如合理配置各燃烧器的煤粉浓度和一次风速，实现一次风粉的合理分配；5）低负荷吹灰应避免影响燃烧稳定工况的重叠操作，比如负荷变化、断煤及启停磨煤机等，当吹灰时发生燃烧不稳时应暂停吹灰，待参数回复正常后再进行；6）定期进行固定油枪试验，保证负压及火检异常时快投油枪能正常投运，低负荷吹灰时加强监视，发现燃烧不稳采取强退吹灰器及时投油的稳燃措施；7）保证所有吹灰器能正常全行程投入，吹灰时间间隔严格按规定执行，吹灰时加强对炉膛负压的监视，以防锅炉掉灰渣塌灰灭火；8）维持火检探头测量回路正常，影响火检强度的故障联系热控及时处理；9）在机组长期低负荷运行时，采用步进式手动吹灰的操作方法。即根据炉膛宽度，分几次，逐步增加吹灰器的推进深度，直至全部吹扫到位。以减少吹灰枪一次进到位所引起的扰动，在保证燃烧稳定的基础上，分次逐步将折焰角处的积灰吹扫干净。

六、结语

火电厂低负荷吹灰时容易灭火的问题，一直困扰各火力发电厂，本文对低负荷吹灰灭火产生的原因进行了分析，为避免或减少低负荷吹灰灭火制定了相应的措施，减少事故发生率。对吹灰灭火时各监视参数变化进行了总结，有利在事故发生时正确判断，并及时采取有效措施。