孟祥君

（大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 錫林郭勒027300）

1 煤化工動(dòng)力分廠概況

動(dòng)力分廠是為多倫煤化工配套設(shè)計(jì)的能源供應(yīng)單位。選用5臺(tái)四川東方鍋爐工業(yè)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的420t／h褐煤鍋爐，該鍋爐為高壓、自然循環(huán)、平衡通風(fēng)、懸吊結(jié)構(gòu)、固態(tài)排渣、汽包爐，緊身封閉布置、全鋼構(gòu)架，該爐型非常規(guī)設(shè)計(jì)，給水溫度較低。汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)有限責(zé)任公司制造，其中＃1、＃2機(jī)為高壓、單軸、雙缸、雙抽、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)。＃3汽輪機(jī)為高壓、單缸、抽背式汽輪機(jī)。動(dòng)力分廠供給化工區(qū)的蒸汽共計(jì)3個(gè)壓力溫度等級(jí)：第一個(gè)為8.73MPa、535℃的高壓蒸汽，第二個(gè)為1.20MPa、330℃的中壓蒸汽，第三個(gè)為0.70MPa、225℃的低壓蒸汽。動(dòng)力分廠補(bǔ)給水水源采用位于多倫縣境內(nèi)灤河干流上的西山灣水庫(kù)，水庫(kù)水經(jīng)取水升壓泵一次提升后送至廠區(qū)。

2 高溫過(guò)熱器積灰

2.1 煤種

鍋爐選用煤種是褐煤，分別是蒙宏煤和大唐勝利2號(hào)電廠煤，各煤種對(duì)積灰影響的程度各不相同，煤的收到基低位發(fā)熱量平均為3100kcal／kg，空氣干燥基灰分平均為16%。其主要有以下特征：（1）煤粉水分過(guò)大。由于原煤水分高，必然增加制粉系統(tǒng)通風(fēng)量，引起煤粉細(xì)度增大，引起著火、燃燒推遲，煤粉在來(lái)不及燃燒完全就離開(kāi)爐膛。另一方面，由于一次風(fēng)溫度低、濕度大、風(fēng)速高，大量一次風(fēng)進(jìn)入爐膛引起燃燒區(qū)域的溫度降低，煤粉著火推遲，惡化煤粉氣流的燃盡條件，不利于煤粉的燃燒和燃盡。筆者針對(duì)煤粉水分的變化情況進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和摸索，當(dāng)煤粉水分每增加1%時(shí)，飛灰可燃物含量將增加2%。（2）煤粉灰分增大。燃煤灰分高，由于燃料本身放熱量低，燃料消耗量大，加之灰分不但不放出熱量，還要吸收熱量，使?fàn)t膛內(nèi)煙氣溫度降低，也使煤粉著火穩(wěn)定性降低。（3）煤粉揮發(fā)分偏低。煤中揮發(fā)分低，煤粉氣流的著火溫度顯著提高，著火熱也隨之增大，必須把煤粉氣流加熱到更高的溫度才能著火。

煤質(zhì)及設(shè)計(jì)問(wèn)題嚴(yán)重影響鍋爐運(yùn)行的安全穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，鍋爐蒸發(fā)量只能被迫生產(chǎn)300t／h蒸汽以下，且運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)就得停爐清理高溫過(guò)熱器積灰，嚴(yán)重制約化工區(qū)的蒸汽需求，并造成大量受電。

2.2 高溫過(guò)熱器積灰情況

無(wú)論選哪種煤過(guò)熱器受熱面都存在嚴(yán)重積灰，從停爐積灰情況看，屬于粘結(jié)性積灰，粘結(jié)性積灰是由于煙氣中的硫酸蒸汽凝結(jié)在受熱面管壁上而粘住灰粒，并與灰粒作用而形成水泥狀的堵灰。

3 高溫過(guò)熱器爆管原因分析

3.1 磨損

由于積灰嚴(yán)重，高溫過(guò)熱器管排堵塞，形成煙氣走廊，煙氣中帶有大量灰粒，沖擊和切削作用對(duì)高溫過(guò)熱器管子產(chǎn)生磨損，管壁減薄，造成高溫過(guò)熱器爆管。

3.2 腐蝕與超溫

由于鍋爐的燃燒不正常，煙氣中帶有大量的灰粒子，這些灰粒子可以吸附煙氣中的二氧化碳、二氧化硫和水蒸汽，最終形成具有粘結(jié)性很強(qiáng)的灰粒子，進(jìn)而形成粘結(jié)性積灰包裹在高溫過(guò)熱器管壁，導(dǎo)致超溫及氧化腐蝕，造成爆管。

以上原因影響過(guò)熱器的安全穩(wěn)定運(yùn)行，并且頻繁爆管，被迫停爐清灰，給生產(chǎn)帶來(lái)了極大的安全隱患。

4 爆管發(fā)生的位置

由于積灰形成煙氣走廊的高溫過(guò)熱器管排，大量灰粒通過(guò)對(duì)管排沖刷磨損，使管壁減薄，在過(guò)熱器煙氣入口處的彎頭、出列管子，都有爆管情況的發(fā)生。

由于形成粘結(jié)性積灰，包裹在高溫過(guò)熱器上，使高溫過(guò)熱器與煙氣傳熱能力下降，造成超溫、氧化腐蝕，機(jī)械性能下降，被包裹的高溫過(guò)熱器管發(fā)生爆管。

5 送檢情況

通過(guò)割管檢查送檢，靠近爆口的向火側(cè)外壁氧化層上存在著多條縱向裂紋，分布范圍可達(dá)整個(gè)向火側(cè)，內(nèi)外壁氧化皮比短時(shí)超溫爆管時(shí)的氧化皮厚，縱向應(yīng)力氧化裂紋從外壁向內(nèi)壁擴(kuò)展，裂紋尖端有少量空洞；向火側(cè)和背火側(cè)均發(fā)生嚴(yán)重球化，并且管材的強(qiáng)度和硬度下降，管子內(nèi)壁和外壁的氧化皮發(fā)生分層。

6 采取的防范措施

6.1 鍋爐設(shè)備技術(shù)改造

由于鍋爐設(shè)計(jì)問(wèn)題，我廠對(duì)制粉系統(tǒng)、煙風(fēng)系統(tǒng)等進(jìn)行改造。3年來(lái)，通過(guò)對(duì)5臺(tái)鍋爐的技術(shù)改造，增加了省煤器、低氮燃燒器、一次風(fēng)道燃燒器、長(zhǎng)式吹灰器，選擇適宜煤種，從而改善鍋爐的燃燒狀況，達(dá)到了額定蒸發(fā)量，延長(zhǎng)鍋爐的運(yùn)行時(shí)間，滿足了化工區(qū)蒸汽量、發(fā)電量的需要。

原燃燒器改為低氮燃燒器，立體分級(jí)水平濃淡風(fēng)低NOx煤粉燃燒技術(shù)，增加了燃盡風(fēng)，使燃料得以完全燃燒。通過(guò)尾部煙道改造，增加一組省煤器，提高了給水溫度，減少了爐水在爐膛內(nèi)的吸熱量，減少了燃料量，以便減輕積灰的程度。

在高溫過(guò)熱器煙氣入口前左右側(cè)增加2臺(tái)長(zhǎng)式吹灰器，運(yùn)行根據(jù)煙道阻力大小的變化，進(jìn)行實(shí)時(shí)吹灰。一次風(fēng)道增加風(fēng)道燃燒器，使一次風(fēng)溫增加40℃，提高了磨煤機(jī)干燥出力，磨煤機(jī)出口溫度提高，著火燃燒速度加快，燃料燃燒更加充分。

6.2 運(yùn)行燃燒調(diào)整

自投產(chǎn)以來(lái)，排煙溫度一直高于設(shè)計(jì)值20～30℃（設(shè)計(jì)值為134℃），夏季最高達(dá)到170℃，2012年經(jīng)過(guò)運(yùn)行的熱態(tài)燃燒調(diào)整試驗(yàn)、制粉系統(tǒng)的調(diào)整試驗(yàn)，排煙溫度降低還是比較明顯的，但目前排煙溫度居高不下，同期比2012年高5℃多。排煙溫度的升高，使排煙熱損失增大，排煙損失又是鍋爐損失最大的，嚴(yán)重影響了鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。煤質(zhì)是影響排煙溫度的最大因素，對(duì)不同類型的來(lái)煤分別存放，做好煤質(zhì)分析，摸索出最佳配煤方案，上煤人員要按照規(guī)定的煤質(zhì)要求嚴(yán)格準(zhǔn)確配煤。盡量使各燃燒器一、二次風(fēng)速保持一致，減小排煙溫度偏差。

6.3 做好設(shè)備的檢修，保證良好狀態(tài)

利用機(jī)組檢修的機(jī)會(huì)，對(duì)磨損嚴(yán)重或脫落的一次風(fēng)噴口內(nèi)的鈍體進(jìn)行更換；對(duì)燒損變形、發(fā)生偏斜的燃燒器噴口及時(shí)進(jìn)行修整和校正。檢修中對(duì)鍋爐各受熱面進(jìn)行清灰除渣，以降低受熱面的灰污染度，增大受熱面的傳熱系數(shù)，加強(qiáng)換熱，使各受熱面的吸熱量達(dá)到或接近設(shè)計(jì)值。在大修中，對(duì)管式空氣預(yù)熱器進(jìn)行了徹底的清灰、堵漏治理。

6.4 減少未完全燃燒熱損失

（1）合理控制氧量。電廠鍋爐爐膛出口運(yùn)行氧量發(fā)生變化時(shí)，其他主要的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，如灰渣未燃燼碳含量、排煙溫度等，都將發(fā)生變化。運(yùn)行氧量發(fā)生變化時(shí)，對(duì)經(jīng)濟(jì)性的最直接影響來(lái)自煙氣量引起的排煙熱損失的變化。目前，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行規(guī)定的氧量控制參數(shù)多是針對(duì)額定負(fù)荷，一般根據(jù)鍋爐的燃用煤種憑經(jīng)驗(yàn)選取，機(jī)組低負(fù)荷調(diào)峰運(yùn)行時(shí)，氧量的控制還具有較大的隨意性。（2）及時(shí)掌握煤質(zhì)和煤粉細(xì)度的變化。運(yùn)行人員應(yīng)及時(shí)掌握入爐煤種的變化，根據(jù)煤質(zhì)分析報(bào)告，相應(yīng)調(diào)整好制粉系統(tǒng)的運(yùn)行，保證適當(dāng)?shù)拿悍奂?xì)度?？蓪?duì)經(jīng)常燒的煤種進(jìn)行試驗(yàn)，不要一味地追求過(guò)低的煤粉細(xì)度，要綜合考慮制粉電耗。加強(qiáng)原煤的采購(gòu)和儲(chǔ)備管理，把好入廠煤驗(yàn)收質(zhì)量關(guān)，加強(qiáng)煤場(chǎng)管理，對(duì)不同煤種要分堆存放，鍋爐煤斗進(jìn)煤時(shí)盡力做好混煤工作，嚴(yán)格執(zhí)行。（3）做好燃燒配風(fēng)。鍋爐運(yùn)行人員應(yīng)經(jīng)常觀察煤粉的著火情況，控制煤粉的著火距離，離一次風(fēng)噴口出口約200～300mm。根據(jù)煤粉著火、回火情況及時(shí)調(diào)整一次風(fēng)門的開(kāi)度。一次風(fēng)門的開(kāi)度不一定要全開(kāi)，可以根據(jù)風(fēng)速對(duì)風(fēng)門的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整。不要只通過(guò)調(diào)整二次風(fēng)門的開(kāi)度，還要靠調(diào)整風(fēng)壓來(lái)調(diào)整。運(yùn)行人員在高低負(fù)荷工況時(shí)，都應(yīng)調(diào)整好爐內(nèi)燃燒，調(diào)整好一次風(fēng)、二次風(fēng)的配比，保證爐膛火焰不偏斜，確保煤粉、空氣的良好混合。（4）控制好檢修質(zhì)量，保證設(shè)備良好使用。改善燃燒器，選擇優(yōu)質(zhì)合金鋼材料，增加防磨耐熱性能，利用檢修機(jī)會(huì)對(duì)損壞的要及時(shí)進(jìn)行修理和更換。利用停爐機(jī)會(huì)，檢查燃燒器的安裝角度，確保爐膛設(shè)計(jì)切圓正確。做好一次風(fēng)速冷、熱態(tài)的調(diào)勻試驗(yàn)及二次風(fēng)的冷態(tài)擋板特性試驗(yàn)，保證爐膛火焰的中心不偏斜。對(duì)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，增加“燃燒優(yōu)化監(jiān)視系統(tǒng)”，對(duì)燃燒切圓、煤粉溫度、煤粉濃度、一次風(fēng)速和一次風(fēng)壓進(jìn)行監(jiān)視，以保證對(duì)燃燒情況進(jìn)行在線監(jiān)控，為運(yùn)行人員進(jìn)行燃燒調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)。

7 結(jié)語(yǔ)

多倫動(dòng)力分廠針對(duì)鍋爐高溫過(guò)熱器頻繁爆管的事故，投入了大量資金，對(duì)鍋爐設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，使?fàn)t內(nèi)燃燒處于正常狀況，消除高溫過(guò)熱器管排處粘結(jié)性積灰條件的形成，有效地遏止了鍋爐高溫過(guò)熱器頻繁爆管事故的發(fā)生，滿足了煤化工的安全生產(chǎn)需求。