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锅炉灭火影响因素的统计分析

2017-06-19张晓磊

环球市场信息导报 2017年8期
关键词:发热量制粉细度

张晓磊

由于电站锅炉内煤粉的燃烧情况复杂,外界因素影响较多,一旦出现波动,容易引起锅炉灭火,给锅炉本体和人身安全造成巨大损失。本文通过对洛阳石化2#煤粉炉灭火的影响因素进行统计分析,针对性提出改善措施,减少了锅炉灭火次数,大大提高了锅炉系统生产运行稳定性。

锅炉灭火的危害

电站煤粉炉灭火是影响电厂安全经济运行的严重事故,不仅造成发电量减少和重新点炉时的燃油消耗,还有可能引发其他次生事故。例如,锅炉灭火后,主要参数、机组负荷迅速下降,除氧器压力也随之下降,若调整不及时,给水泵有可能产生汽化,导致锅炉严重缺水;若锅炉灭火后,不及时切断入炉燃料,可能会造成灭火放炮,轻则影响锅炉的使用寿命,重则造成停炉、停机,甚至导致锅炉或汽轮机的损坏。此外,锅炉灭火次数较多,会造成锅炉和汽轮机收到反复热应力的作用,对设备的寿命会有一定影响。

锅炉概况

洛阳石化动力部#锅炉是由北京巴威公司设计并制造,额定负荷220t/h,其型式为兀型布置、自然循环高压煤粉鍋炉。

锅炉设计煤种为无烟煤,采用球磨机、中间粉仓、热风送粉的制粉系统。设计燃料、校核燃料与2015年实际煤种特性见表1。

锅炉灭火的现象和原因

灭火时的现象

洛阳石化动力部2#锅炉采用平衡通风、引送风机协调工作,正常情况下锅炉炉膛压力低于大气压20~70Pa运行,炉内烟气温度在800℃以上。发生灭火时,炉膛内-由于失去煤粉燃烧所释放的大量辐射热量而造成温度迅速下降、烟气体积急剧缩小,使炉膛压力瞬间下降,炉墙受到由外向内的挤压而造成一定损伤;如果煤粉继续输入,在炉膛内大量集聚,吸卷热量后析出大量挥发分,挥发分和煤粉被瞬间点燃,温度瞬间升高,烟气体积急剧膨胀,引起炉膛压力瞬间升高,使炉墙受到由内向外的压力而造成一定损伤。锅炉灭火时,炉膛压力急剧减小而后瞬间变大,在-790~1532Pa之间巨幅波动;炉膛温度下降约80℃;主汽压力下降约0.4MPa。

引起灭火的原因

煤质影响。燃煤锅炉的稳定运行与煤质的好坏、匹配程度有关,若煤质与设计或校核煤种偏差较大,特别是挥发分、水分、低位发热量的影响至关重要。当锅炉正在稳定运行时,一旦出现煤质波动,如果燃烧调整不及时,就有可能造成燃烧波动,甚至引起灭火。

制粉系统影响。制粉系统漏风严重,会造成进入炉膛的三次风(送粉乏气风)温度大大降低,影响炉膛内热量平衡,不利于燃烧;另外,如果制粉系统出粉细度过大,会造成进入炉膛的煤粉挥发分析出时间增加、燃烧时间增加、煤粉燃烧不完全,锅炉燃烧抗干扰能力变差,燃烧波动次数会大大增加。

炉膛温度低的影响。炉膛温度过低不利于燃料着火和稳定燃烧。炉膛温度低一方面与锅炉负荷有关,根据统计,锅炉70%运行负荷时,炉膛温度比满负荷运行时低100~150℃;另一方面,锅炉本体漏风会造成炉内燃烧恶化,也会威胁锅炉的稳定运行。

炉膛掉焦的影响。燃用易结焦的煤种、炉膛受热面不足、卫燃带布置不合理、燃烧调整不及时、燃烧器切圆过大扫墙等,都有可能造成炉膛结焦,当焦块大量聚集或负荷调整时,受自身重力和热应力变化的影响,会发生掉焦现象。焦块掉下后可能直接破坏燃烧切圆,造成短暂的燃烧中断,另外,高温焦块进入冷灰斗,会造成水汽的产生和水封的破坏,大量冷风和水汽上窜破坏燃烧,造成锅炉灭火。

锅炉灭火影响因素统计

2015年初开始,2#锅炉灭火次数明显增加,多次造成生产异常及多处设备损坏,严重影响经济效益的提升和安全保供工作。该单位组织攻关,对影响锅炉灭火的相关指标进行统计分析。

2015年1~12月,燃煤全水分最小值5.87%,最大值7.88%,平均值6.81%,均低于设计值10.7%。水分低于设计值有利于挥发分的析出和煤炭燃烧,可改善锅炉稳定运行,因此,全水分不是锅炉灭火的主要原因。

2015年1~12月,燃煤挥发分最小值10.13%,最大值11.67%,平均值10.94%,均高于设计值8.67%。挥发分在煤粉燃烧初期首先析出燃烧,其高于设计值有利于燃烧稳定性,因此,挥发分不是锅炉灭火的主要原因。

2015年1~12月,燃煤低位发热量最小值24898kJ/kg,最大值25656 kJ/kg,平均值25157 kJ/kg,与设计值25066 kJ/kg基本相符。低位发热量低于设计值会造成燃煤消耗过大及锅炉燃烧波动。根据低位发热量统计值,每月都接近设计值因此,低位发热量不是锅炉灭火的主要原因。

2015年1~12月,入炉煤粉细度最小值10.85%,最大值16.35%,平均值12.52%,设计煤粉细度12%。1~3月份,煤粉细度平均高达15.26%,比设计值高3.26个百分点。通过分析认为,煤粉细度过大,制粉系统运行不科学是造成2#锅炉灭火的主要原因。动力部于3月份开展2#炉煤粉细度攻关活动,攻关目标为煤粉细度小于12%,以满足锅炉稳定运行需要。

防止锅炉灭火的对策

设备运行方面,针对煤粉细度偏大的问题,集中治理了排粉机入口管道漏风、给煤机漏风,更换小筛子筛网,重新配置调整锁气器重锤,检查处理制粉系统24米回粉管锁气器草帽,检修给煤机清扫链等,制粉系统设备运行工况有了显著改善。

工艺优化方面,按设计要求,增加磨煤机钢球装载量,甲乙磨煤机钢球装载量均22t左存摸索调整粗粉分离器挡板开度,甲乙侧粗粉挡板开度为30~35%;控制排粉机电流等制粉系统运行参数。

班组管理方面,制定《2#煤粉炉制粉系统运行调整规定》,对运行参数调整及各项定期工作做出具体要求并进行监督考核,保证煤粉细度稳定可控,锅炉运行稳定性明显好转。

实施效果

锅炉运行稳定,灭火次数大幅减少。自从4月份煤粉细度下降后,2#炉灭火次数明显下降,锅炉运行的安全稳定性大为提高;设备运行更加安全。初步估计动平衡间隔时间不少于6个月,叶轮使用寿命可延长至3年以上;煤粉燃烧完全,排烟温度下降,锅炉热效率提高。煤粉细度下降后,排烟温度从原来的180℃下降到了162℃左右(给水温度相同情况下),锅炉热效率可提高约1.2%。

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