300 MW循环流化床锅炉高温结焦与落煤管堵塞事故原因分析

2020-09-08徐振伟

应用能源技术 2020年8期

徐振伟

(中国华电集团白音华金山发电有限公司，锡林郭勒盟 026000)

0 引言

当前，燃煤机组尤其是流化床机组受上游煤价影响，发电成本居高不下，各燃煤机组纷纷寻求低成本劣质替代燃料，如生物秸秆、污泥、煤泥、高炉燃气等。其中污泥、煤泥若进行适当脱水后可使用锅炉原有给煤系统送入锅炉燃烧[1]。循环流化床锅炉由于其流态化燃烧方式，可燃用不同类型燃料，但相应给煤系统必须进行升级改造[2]。以下就某电厂掺烧低含水率煤泥导致锅炉高温结焦与紧急停运进行溯源分析，进而说明给煤系统升级改造必要性。

1 高温结焦与锅炉非停

近期，某电厂300 MW循环流化床锅炉(型号：DG1058/17.5-Ⅱ 1)在运行过程中突然出现床温过低、床压过高、流化无法维持等异常现象，锅炉被迫进入紧急停炉检查状态。停炉放料后，技术人员通过人孔门发现锅炉内部有结焦现象。进入锅炉后发现炉膛床面上层有大量结焦产物，体积大小不一，主要集中在锅炉左侧，如图1所示。

2 原因排查及重点分析

经现场勘查，焦块均为高温焦，循环流化床锅炉高温焦生成原因主要分为以下4点：

(1)急剧给煤，导致给煤口附近煤料燃烧不充分，高温结焦；

(2)风帽大量脱落，布风板阻力过低，锅炉底渣逐渐在在风帽附近结焦，最终堵塞风眼；

(3)在降负荷过程中，一次风量降低过快，返料不稳，最终导致锅炉炉膛结焦；

(4)冷渣机故障，锅炉床压急剧上升，可能存在结焦现象。

为摸清高温结焦的主要成因，现场人员直接刨开风帽附近床料，现场观察发现，锅炉风帽附近床料松软，无结焦块，风帽风眼无堵塞现象，炉膛风帽可正常安装及拆卸，如图2所示。因此，可判断风帽并非结焦现象的成因。若是由风帽导致结焦，结焦应由风帽向上结焦，风帽眼均会被堵塞卡死。

为分析排除其它结焦因素，技术人员现场调取停炉前运行数据，经逐一观察给煤量、负荷、床压、一次风量、床温等项的时间曲线，发现床压无大幅度波动现象，可排除冷渣机故障起因；发现一次风量及返料压力均无明显波动，可排除锅炉返料不稳起因。

观察锅炉停炉前5小时给煤曲线，如图3所示，可发现锅炉给煤量波动十分剧烈，而此时机组负荷基本维持不变，因此初步分析由给煤系统波动剧烈引发锅炉高温结焦非停。

3 落煤管堵煤现象

根据初步分析结果，技术人员现场勘查锅炉给煤系统，发现锅炉输煤系统堵塞十分严重，炉前煤仓、给煤皮带均有大量燃煤漏出，最终排查原因发现落煤管堵塞现象严重，落煤不畅导致炉前煤仓及给煤皮带均堵塞泄漏，如图4所示。

该锅炉配置8台给煤机及给煤口，由于落煤管堵塞，8个给煤量长时间有4个处于轮换检修模式，堵塞严重时，锅炉仅有左侧两个给煤系统可正常投运。该现象直接导致锅炉给煤严重不均，同时由于系统频发切换，锅炉给煤量存在剧烈的波峰及波谷，直接导致锅炉落煤口附近形成高温焦块，最终迫使锅炉紧急停运。停炉后，技术人员也检查了锅炉内落煤口状态，如图5所示，高温焦块已完全堵塞落煤口，拨煤风已无法发挥作用。

4 煤质化验结果

该循环流化床锅炉落煤管采用扁平方形外壳，倾斜角度为65°，相比于大直径圆形落煤管，该类型落煤管主要适用于低含水率煤种。现场取样入炉煤种后进行工业分析及元素分析，结果见表1，为便于对比同时列入锅炉设计煤种。

表1 煤质化验结果

分析表1数据可发现，入炉煤种相较设计煤种含水率由12%增加至24.9%，同比增加约100%，煤中灰分由44.42%降至18.1%，同比降低59.2.%。入炉煤种变化较大，而锅炉给煤系统尚不适应该类型燃煤。实际询问得知，电厂为降低燃料成本，在燃煤中掺入大量低含水率(约30%)煤泥，直接导致燃料水分变化较大。

综合分析可得，煤质严重偏离设计煤种导致该循环流化床锅炉高温结焦与非计划停运。