張萬德，張勇勝，魏 剛，劉斌杰，楊守偉，閆慧博

(河北省電力研究院，石家莊 050021)

近幾年，河北省南部電網(wǎng)電廠空氣預(yù)熱器2次著火，這2次空氣預(yù)熱器著火均發(fā)生在鍋爐調(diào)試吹管期間的油煤混燒階段，因此應(yīng)該引起相關(guān)人員的高度重視，采取預(yù)防措施，使電廠能夠順利完成調(diào)試，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 設(shè)備概況

某電廠三期2臺(tái)600 MW機(jī)組鍋爐為DG 2090/25.4-Ⅱ7型超臨界變壓運(yùn)行直流鍋爐。鍋爐采用雙進(jìn)雙出鋼球磨直吹式制粉系統(tǒng)，燃燒器裝設(shè)在爐膛的前后墻上，對(duì)沖式燃燒，下層燃燒器設(shè)有少油點(diǎn)火系統(tǒng)?？諝忸A(yù)熱器為31.5VNT2000的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。在空氣預(yù)熱器煙氣出、入口配有2臺(tái)吹灰器，吹灰介質(zhì)為過熱蒸汽，蒸汽溫度300～350 ℃，蒸汽閥前壓力1.5 MPa，吹灰壓力0.93～1.07 MPa。在預(yù)熱器空氣(二次風(fēng))出口側(cè)安裝有火災(zāi)檢測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)視空氣預(yù)熱器出口溫度。在空氣預(yù)熱器煙氣入口煙道配低壓水洗(與吹灰器聯(lián)為一體)，在空氣預(yù)熱器頂部每個(gè)過渡煙風(fēng)道內(nèi)設(shè)有消防設(shè)備。

2 著火過程

吹管期間鍋爐采用少油點(diǎn)火系統(tǒng)，啟動(dòng)初期煤粉著火情況較差，煙囪冒煙，空氣預(yù)熱器吹灰器在程控連續(xù)方式運(yùn)行。2008年4月4日8:55 啟動(dòng)F磨煤機(jī)，啟動(dòng)鍋爐少油點(diǎn)火，當(dāng)時(shí)A引風(fēng)機(jī)、B引風(fēng)機(jī)、B送風(fēng)機(jī)、B一次風(fēng)機(jī)、AB空氣預(yù)熱器運(yùn)行，11:46 A側(cè)空氣預(yù)熱器出口煙氣溫度(簡(jiǎn)稱“煙溫”)至88 ℃，空氣預(yù)熱器電流正常，運(yùn)行人員將B送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉降至23%，13:02 A側(cè)空氣預(yù)熱器出口煙溫至120 ℃，14:13 發(fā)A側(cè)空氣預(yù)熱器火災(zāi)報(bào)警信號(hào)(后來歷史查詢)，14:15 A側(cè)空氣預(yù)熱器出口煙溫至133 ℃，14:32 啟動(dòng)A側(cè)一次風(fēng)機(jī)，A側(cè)空氣預(yù)熱器出口煙溫開始下降，17:37 調(diào)試人員發(fā)現(xiàn)A側(cè)空氣預(yù)熱器出口煙溫至200 ℃左右，要求立即停止A引風(fēng)機(jī)并關(guān)閉預(yù)熱器入口煙氣擋板，同時(shí)調(diào)試人員就地檢查發(fā)現(xiàn)空氣預(yù)熱器著火，要求鍋爐停爐，同時(shí)停運(yùn)所有風(fēng)機(jī)，通知消防滅火，22:32 空氣預(yù)熱器因電流高而跳閘，安排就地手動(dòng)盤車。

故障后檢查發(fā)現(xiàn)，A側(cè)空氣預(yù)熱器部分蓄熱元件燒損，其他桁架、換熱元件、密封片等完好。熱一、二次風(fēng)道、空氣預(yù)熱器出口煙道有部分鐵質(zhì)渣焦塊。

3 著火原因分析

空氣預(yù)熱器著火是指空氣預(yù)熱器蓄熱元件上沉積的可燃物著火，即空氣預(yù)熱器蓄熱元件上沉積的可燃物在有氧氣存在和一定溫度的情況下開始燃燒，從而導(dǎo)致蓄熱元件金屬燒損和熔化。空氣預(yù)熱器蓄熱元件上存在可燃性的沉積物，是空氣預(yù)熱器著火的必要條件。蓄熱元件上可燃沉積物的著火溫度通常在250～400 ℃，而在燃油百分比較高時(shí)可降至150 ℃。

空氣預(yù)熱器蓄熱元件由波紋板式蓄熱元件組成，這些波紋板式蓄熱元件被緊密地放置在扇形隔倉內(nèi)，流通空間狹小，含有灰和油污的煙氣通過蓄熱元件時(shí)很容易造成灰和油污的沉積。為減少空氣預(yù)熱器蓄熱元件上的沉積物，空氣預(yù)熱器設(shè)有吹灰器。

空氣預(yù)熱器蓄熱元件上的可燃性沉積物不是同時(shí)著火，而是在空氣預(yù)熱器蓄熱元件表面上的可燃物某一點(diǎn)先著火，然后從該點(diǎn)逐漸向外擴(kuò)展。在大多數(shù)情況下沉積可燃物會(huì)自行燃燼，并不影響換熱元件。但如果沉積層足夠厚，其燃燒時(shí)所產(chǎn)生的高溫會(huì)燒損和熔化蓄熱元件。

從著火初到火焰擴(kuò)展至燒損和熔化蓄熱元件有一定的延遲時(shí)間。由于流經(jīng)燃燒面的煙氣和空氣流將部分熱量帶走，沉積物的火焰要遍布到整個(gè)換熱元件盒至少需要 1～1.5 h，而要擴(kuò)展到鄰近換熱元件盒則約需要3～4 h。

由于轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)，著火元件盒初期表現(xiàn)為一個(gè)環(huán)形，離開該元件盒的煙氣受到火焰的再次加熱將變成環(huán)狀的過熱煙氣。在長(zhǎng)期低負(fù)荷或者在燃燒不充分的條件下運(yùn)行時(shí)，特別是油煤混燒時(shí)，沉積在蓄熱元件表面上的微細(xì)碳顆粒和油污，只要在溫度稍高于其沉積溫度就可能著火。

該鍋爐設(shè)計(jì)煤質(zhì)為貧煤，下層燃燒器設(shè)有少油點(diǎn)火系統(tǒng)。由于啟動(dòng)初期油煤混燒，煤質(zhì)差(揮發(fā)份11.5%)、爐膛溫度低造成煤粉的燃燼率低，灰中存在大量未燃燼的煤粉和油污，極易沉積在空氣預(yù)熱器的蓄熱元件上，引起空氣預(yù)熱器著火。這是該次鍋爐空氣預(yù)熱器著火的主要原因。

鍋爐吹管期間，空氣預(yù)熱器吹灰器在程控連續(xù)方式運(yùn)行，吹灰蒸汽采用老廠輔助蒸汽，其蒸汽壓力最高0.7 MPa, 大大低于吹灰器設(shè)計(jì)蒸汽壓力(1.5 MPa)，且波動(dòng)較大，造成吹灰效果不理想，加劇了空氣預(yù)熱器可燃性沉積物的沉積。停爐后檢查發(fā)現(xiàn)，A側(cè)二次風(fēng)暖風(fēng)器漏汽嚴(yán)重，大量水汽跟隨送風(fēng)進(jìn)入空氣預(yù)熱器,更加劇了可燃性沉積物(灰、未燃燼的煤粉及油污)在空氣預(yù)熱器蓄熱元件上的沉積。A側(cè)送風(fēng)機(jī)因振動(dòng)大無法啟動(dòng)，當(dāng) B側(cè)送風(fēng)降得太小(送風(fēng)動(dòng)葉開度降至23%)時(shí)，導(dǎo)致送風(fēng)量較低，空氣預(yù)熱器內(nèi)的風(fēng)速、煙器流速過低，從而使煙氣攜帶灰和油污的能力減弱，可燃性沉積物在空氣預(yù)熱器蓄熱元件上沉積大大增加。以上幾個(gè)方面加劇了空氣預(yù)熱器蓄熱元件存積大量未燃燼的煤粉和油污，是該次鍋爐空氣預(yù)熱器著火的次要原因。

4 預(yù)防措施

4.1 防止蓄熱元件存在大量沉積物

a. 空氣預(yù)熱器熱態(tài)啟動(dòng)前，應(yīng)清除空氣預(yù)熱器蓄熱元件內(nèi)的可燃物，如紙殼、膩?zhàn)雍湍z帶等。

b. 鍋爐在啟動(dòng)前應(yīng)檢查消防裝置、水洗閥門、省煤器和暖風(fēng)器等處,保證沒有水或水蒸汽進(jìn)入空氣預(yù)熱器內(nèi)。

c. 空氣預(yù)熱器吹灰前，應(yīng)確保吹灰蒸汽壓力正常，吹灰蒸汽溫度必須具有足夠的過熱度。

d. 必須進(jìn)行徹底有效的疏水，嚴(yán)禁使用帶水的蒸汽吹灰，以免加劇換熱元件的堵塞和吹灰器噴嘴的腐蝕。

e. 在鍋爐油燃燒和油煤混燒時(shí)，應(yīng)延長(zhǎng)空氣預(yù)熱器吹灰時(shí)間，使其在程控連續(xù)方式下運(yùn)行。

f. 在鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，應(yīng)有足夠的通風(fēng)，提高煙氣攜帶灰和油污的能力，從而減小可燃性沉積物在空氣預(yù)熱器蓄熱元件上的沉積。

4.2 防止煙氣中含有大量可燃物

在投運(yùn)油燃燒器初期，應(yīng)觀察油槍燃燒狀況，進(jìn)行油燃燒器油壓、配風(fēng)的調(diào)整，及時(shí)清理油槍，確保油燃燒良好。在鍋爐投運(yùn)煤粉前應(yīng)投入一定數(shù)量的油槍，以便提高爐膛及熱風(fēng)溫度，條件允許的情況下盡力燃用揮發(fā)分高的燃煤。煤粉投入后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行燃燒調(diào)整確保煤粉燃燒良好。嚴(yán)禁爐膛及熱風(fēng)溫度很低且煤粉的燃燼率極低時(shí)過早長(zhǎng)時(shí)間投入煤粉燃燒，以降低大量未燃燼的煤粉和油污沉積在空氣預(yù)熱器換熱面上，避免空氣預(yù)熱器著火。

4.3 其它措施

a. 確?；馂?zāi)監(jiān)控系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)，火災(zāi)發(fā)生后能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)?？諝忸A(yù)熱器消防系統(tǒng)處于正常狀態(tài)，確?？諝忸A(yù)熱器著火時(shí)，能夠隨時(shí)投入，避免著火面積擴(kuò)大。

b. 停爐后，空氣預(yù)熱器運(yùn)行至煙氣入口溫度低于 125 ～150 ℃(不同型號(hào)數(shù)值不同)方可停止運(yùn)行。

c.密切監(jiān)視空氣預(yù)熱器出、入口煙氣和空氣的溫度，這些溫度的異常升高都可能導(dǎo)致發(fā)生空氣預(yù)熱器著火，應(yīng)就地進(jìn)行徹底檢查。

5 結(jié)束語

空氣預(yù)熱器著火會(huì)造成其蓄熱元件燒損，導(dǎo)致鍋爐被迫停運(yùn)，給電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來較大威脅。有效防止空氣預(yù)熱器著火，是保證電廠機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行必要條件之一。上面以河北省南部電網(wǎng)某電廠發(fā)生的一起空氣預(yù)熱器著火事件為例分析了空氣預(yù)熱器著火原因，提出了預(yù)防措施，為火力發(fā)電廠鍋爐空氣預(yù)熱器的安全運(yùn)行提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1] 段學(xué)農(nóng)，陳 文，雷 霖，等．回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器局部燒損事故分析及預(yù)防[J].湖南電力，2008，28(5)：28-30.