600 MW“W”型火焰锅炉垮灰灭火原因分析及防范措施

代静轶，戴斌，马克聪

(云南华电镇雄发电有限公司，云南 昭通 657204)

0 引言

云南华电镇雄发电有限公司(以下简称镇雄公司)采用两台HG1900/25.4-WM10型超临界锅炉。该锅炉引进斗巴布科克技术，由哈尔滨锅炉厂共同开发制造的 600 MW 超临界参数变压直流锅炉。该锅炉为单炉膛，一次再热，固态排渣，平衡通风，露天布置，全钢构架，全悬吊结构П型布置，“W”火焰锅炉。

机组投产后，两台锅炉多次因水平烟道积灰垮灰而导致锅炉灭火。为解决锅炉运行过程中垮灰熄火的问题，镇雄公司从锅炉运行调整和设备改造两方面开展了技术攻关工作。

1 事故简况

2016 年11月21日，#1机组负荷500 MW，六台磨煤机运行，协调控制系统(CCS)投入正常，机组各参数运行正常。14:08 炉膛负压异常，急剧变化，监盘人员解除CCS运行；14:09：24炉膛负压波动到最大，至-1475 Pa(如图1所示)，#1机组MFT保护动作(首出原因：炉膛压力低2值)，运行人员立即组织机组恢复处理；于14:50吹扫完毕，点火成功。

2016年12月6日，#1机组负荷 420 MW，六台磨煤机运行，CCS投入正常，机组各参数运行正常。01:28炉膛负压异常，负压急剧加大；01:28炉膛负压波动到最大，至-1 563 Pa(如图2所示)，锅炉MFT保护动作(动作首出：炉膛压力低2值)，#1机组与系统解列； 01:47吹扫完成重新点火；03:30机组负荷恢复至420 MW。

2 灭火原因分析

查阅#1锅炉相关历史参数、曲线、SOE记录和锅炉受热面吹灰记录，结合对入炉煤质、吹灰器布置等方面进行的分析，灭火原因如下：

(1)#1机组长期高煤量运行。#1机组自启动后，负荷基本保持在500 MW左右，锅炉给煤量265～280 t/h，锅炉设计燃煤空干基灰分为20.55%。#1机组运行期间及两次锅炉灭火前燃煤空干基灰分为33.23～34.97%，均大大超出设计值，即入炉煤质灰分远超出设计煤种。

(2)锅炉水平烟道折焰角斜坡设计由两段组成，前段倾角为35°，后段倾角为30°。斜坡的角度远小于飞灰的安息角(干飞灰安息角35°～45°)，导致水平烟道易积灰(如图3所示)。尤其在机组投产初期，水平烟道频繁垮灰导致锅炉熄火。2013年水平烟道加装声波吹灰器后，积灰现象得到一定缓解，但未彻底解决水平烟道的积灰问题(如图4所示)。

(3)由于折焰角的存在，炉膛出口折焰角下部的烟气在该处发生急剧转向，并在折焰角斜坡处形成回流区。回流区是造成折焰角斜坡积灰的重要原因，积灰程度与折焰角倾角有关[1]。

(4)在灰枪吹灰过程中，锅炉受热面的左右两侧存在一定的死区(中间有约1.6 m宽的区域吹不到)。

综上所述，#1机组长期高负荷运行，运行人员虽严格按照锅炉吹灰管理相关制度对锅炉受热面进行吹灰，但鉴于以上4点原因，折焰角斜坡易产生积灰，大量积灰易失稳垮落，将锅炉火焰直接扑灭，导致锅炉MFT动作，机组解列。

图2 12月6日 #1锅炉灭火历史曲线

图3 加装声波吹灰器前折焰角积灰情况

图4 加装声波吹灰器后折焰角积灰情况

3 防范措施

3.1 短期防范措施[2]

(1)将折焰角上斜面处，长伸缩式吹灰器的吹灰次数由原来的每日三次改为每日五次。

(2)设备维护部门每10天，对锅炉本体吹灰器(长吹、声波吹灰)、管道、控制部分等进行一次全面检查，发现问题及时消除，确保吹灰器运行正常。

(3)两机大负荷运行期间，在调度负荷总指令为1 000 MW时，#1机组负荷不得超过510 MW，#2机组负荷不得超过500 MW，以防积灰、结焦速度过快。

(4)若#1机组负荷大于等于500 MW且连续运行72小时以上，当班值长应申请调减负荷至400 MW以下运行2小时，以增加炉内扰动，促使积灰、结焦掉落。

(5)检查声波吹灰器安装位置和出力情况。有出力不足的情况，应立即进行检修、维护，以保持声波吹灰器运行正常。

(6)运行人员摸索锅炉高负荷防结焦调整方法，减轻锅炉结焦。在水冷壁超温可控的前提下，推荐采用炉膛两侧燃烧器低一次风速运行，适当开大其对应的二次风量。

(7)加强对机组非停技术预防措施的学习和执行，加强运行人员的技术培训，做好机组高负荷运行中锅炉垮灰、垮焦的事故预想，提升应急处理能力。

(8)深刻吸取事故教训，在机组运行期间加强炉内结焦的检查和清理，探索调整锅炉高负荷下防结焦的措施，减轻锅炉结焦。在水冷壁超温可控的前提下，采用炉膛两侧燃烧器低一次风速运行，适当开大其对应的二次风量。

3.2 技术改造措施

加装声波吹灰器效果虽然比较明显，但还未彻底根除水平烟道斜包墙中部区域积灰问题。增加蒸汽吹灰频率也取得了一定效果但不明显，且蒸汽吹灰频次增加也加剧了受热面的磨损，带来新的安全隐患。针对长期使用偏离设计值的燃煤，产生积灰垮灰而导致锅炉熄火的问题，经过对比分析，决定在锅炉水平烟道底部包墙加装4只声波吹灰器。

改造初期只在水平烟道侧墙加装声波吹灰器，声波吹灰器到炉中心线的距离达13 m。由于锅炉水平烟道宽度为26 m，声波吹灰器吹灰有效距离(约8 m)无法覆盖吹扫炉中心线区域的积灰，故采取在水平烟道内部区域加装的方案(如图5所示)

图5 新加声波吹灰器示意图

因锅炉水平烟道高温再热器前屏入口区域的烟气温度为1033℃，出口为850℃，选择使用材为310不锈钢的声波吹灰器，同时设置压缩空气冷却气源对其冷却。该吹灰器可长时间在1 050℃以内的环境下工作。

4 结束语

锅炉垮灰灭火是火电厂运行中较为严重的事故，会给发电企业造成重大损失。通过对锅炉垮灰灭火进行分析，采取运行控制和技术改造相结合的防范措施，机组运行稳定性有了明显改善，未再发生因燃用偏离设计煤种而产生的同类事故，值得同类机组借鉴。

参考文献：

[1]岑可法,周昊,池作和.大型电站锅炉安全及优化运行技术[M].中国电力出版社,2003.

[2]黄新元.电站锅炉运行与燃烧调整[M].中国电力出版社,2007.