关于电厂锅炉低氮改造后掉焦频繁非停案例
关于电厂锅炉低氮改造后掉焦频繁非停案例
一、设备情况简介
#3机组于2014年9月28日完成锅炉低氮燃烧器改造、脱硝改造、引风机与脱硫增压风机合并、低低温烟冷器技术改造后投入运行。#3锅炉为某锅炉生产的亚临界压力、一次中间再热、自然循环、双拱型单炉膛、平衡通风、固态排渣、尾部双烟道、“Ｗ”型火焰燃煤锅炉。配备4台双进双出直吹式钢球磨煤机，燃烧器为前后墙拱上布置，一次风粉经浓淡分离，90%粉+50%风由喷燃器口进入，抽出的10%粉+50%风由下炉膛部位乏气风口进入，停运的喷燃器由中心风（二次风）、辅助吹扫风（一次冷风）冷却。本次低氮燃烧器改造，将原设计的24个双旋风分离式煤粉喷燃器更换为直流式煤粉喷燃器，并增设了燃尽风系统，原拱上A/B/C挡板合为拱上二次风并列布置于喷燃器两侧，原拱下D/E/F挡板合为拱下二次风布置于乏气风口下部，实现分级配风降低NOX排放的目的。
#3机组并网后，于10月份完成低氮改造后燃烧系统优化调整及相关试验工作。
二、事件经过简述
1、第一次炉膛压力高动作跳闸情况
12月11日18:50 值长接网调令：全厂事故升满负荷。#3机组退AGC事故升负荷，负荷由182MW升至330MW。
19:20机组负荷升至330MW。
20:00 省调令投入AGC方式。
20:26 AGC降负荷，由330MW降至226MW。
20:32 机组AGC方式，负荷226MW稳定运行，A/B/C磨运行，火检稳定，锅炉突发MFT，首出为“炉膛压力高高”保护动作。查炉膛负压由-70Pa快速升至+2639Pa,查看机组大联锁动作正常。
经检查锅炉各部无异常后，#3机组于23:03恢复并网运行。
跳闸前工况：机组负荷226MW，AGC方式负荷稳定，A/B/C磨运行，火检正常，火焰电视明亮。主汽压力14.97Mpa，主汽温度536℃，再热汽温537℃，主汽流量653t/h，给水流量632t/h。一次风压11.74Kpa，炉膛负压-70Pa，总风量1202t/h，送、引风机自动方式，总煤量112t/h，平均煤耗443g/kwh，各磨组参数：A磨粉位30%，煤量43t/h，风量62t/h；B磨粉位17%，煤量37t/h，风量70t/h；C磨粉位25%，煤量33t/h，风量58t/h。
2、第二次炉膛压力高动作跳闸情况
12月11日03:41,机组AGC方式，负荷170MW稳定运行，A/C/D磨运行，火检稳定，锅炉突发MFT，首出为“炉膛压力高高”保护动作。查炉膛负压由-130Pa快速升至+3372Pa,查看机组大联锁动作正常。
经检查锅炉各部无异常后，#3机组于05:16恢复并网运行。
跳闸前工况：机组负荷170MW，AGC方式负荷稳定，A/C/D磨运行，火检稳定，火焰电视明亮。主汽压力14.98Mpa，主汽温度541℃，再热汽温540℃，主汽流量493t/h，给水流量494t/h。一次风压7.28Kpa，炉膛负压-130Pa，总风量900t/h，送、引风机自动方式，总煤量73t/h，平均煤耗427g/kwh。各磨组参数：A磨粉位30%，煤量29t/h，风量48t/h；C磨粉位10%，煤量11t/h，风量43t/h；D磨粉位29%，煤量33t/h，风量56t/h。
3、第三次炉膛压力高动作跳闸情况
12月17日19:25,机组AGC方式，负荷330MW稳定运行，A/B/C/D磨运行，火检稳定，锅炉突发MFT，首出为“炉膛压力高高”保护动作。查炉膛负压由-110Pa快速升至+2340Pa,查看机组大联锁动作正常。
经检查锅炉各部无异常后，#3机组于21:14恢复并网运行。
跳闸前工况：机组负荷330MW，AGC方式稳定运行，A/B/C/D磨运行，火检稳定，火焰电视明亮。主汽压力16.65Mpa，主汽温度541℃，再热汽温540℃，主汽流量1010t/h，给水流量1040t/h。一次风压10.06Kpa，炉膛负压-110Pa，总风量1360t/h，送、引风机自动方式，总煤量133t/h，平均煤耗403g/kwh。各磨组参数：A磨粉位30%，煤量33t/h，风量54t/h；B磨粉位30%，煤量35t/h，风量59t/h；C磨粉位26%，煤量33t/h，风量55t/h；D磨粉位30%，煤量32t/h，风量54t/h。
三、原因分析
1.锅炉低氮改造后，锅炉受热面结焦问题严重，掉焦频繁。在第一次炉膛压力高跳闸后，现场检查锅炉燃尽风口部位结焦较重（最大厚度近60公分），拱上边缘焦厚20公分左右，侧墙无明显结焦，拱上和前后墙因无观火孔无法观察到结焦情况。在锅炉底部两侧人孔处查看，没有发现大焦蓬堵，锅炉灰斗亦无灰水溢流。但事后排渣过程中发现灰斗堵焦，具体炉膛压力突升与掉焦的因果关系无法确定，不排除锅炉掉大焦引起锅炉跳闸的可能。目前，针对锅炉结焦问题东锅给出的结论：锅炉结焦主要集中在喷燃器口至拱上燃尽风口部位；由于风粉分离结构，依靠燃烧调整不能彻底解决锅炉结焦问题。
2.就机组三次跳闸前运行工况分析，锅炉燃烧稳定，火焰明亮，火检稳定，磨组运行方式正常。结合锅炉参数如主汽压力、汽包水位、氧量及炉膛负压的变化分析，在机组跳闸前，锅炉均无燃烧弱化的迹象，尤其在采用炉膛火焰影像追忆后，从第三次跳闸后的火焰电视录像可以看出，锅炉正压开始至跳炉整个过程火焰持续稳定。结合#3、#4炉掉焦时的负压波动趋势，均是在稳定运行中突然正压，炉膛压力突升是由于局部爆燃所引起。锅炉爆燃原因分析：喷燃器口结焦、煤粉管异常积粉、乏气口结焦、燃烧器串漏风箱积粉、炉膛中下部大量聚集未燃尽的C及CO、斜坡翼墙大量焦块聚集突然滑落等。
3.机组三次跳闸均处于相对稳定工况，三次跳闸涵盖了机组低、中、高各负荷段，涵盖所有磨组。
初步分析结论：
1.锅炉技改后结焦严重，频繁掉焦，大量焦块落入底渣灰水中诱发炉膛压力突升；
2.炉膛中下部聚集未燃尽的C及CO，掉焦引发积粉或可燃气体爆燃，导致炉膛压力突升。
3.两台炉主要差异是3#炉煤粉管加装了缩孔（4#炉无），存在煤粉管流速偏低积粉，突然进入炉膛燃烧强化导致炉膛压力突升的可能。
四、防范措施
1.针对锅炉掉焦
1)联系锅炉技术人员到厂，继续进行优化调整，以解决和减缓炉内结焦。
2)针对锅炉技改后结焦问题已采取的主要手段：1）保证富氧环境，CO含量要求不高于100mg/L；2）定期倒磨升降负荷落焦；3）定期上高比例无烟煤落焦或提高锅炉燃煤中无烟煤比例。
3)建立锅炉掉焦、捅焦台账，监视锅炉结焦状况。（实施日期：启动后）
4)进行入炉煤煤质及灰熔点化验。
5)为减少掉焦在渣斗聚集，增加锅炉水力排渣次数，由每班1次增加为每班2次。
6)在底渣斗两侧加装在线摄像头，监视渣斗掉焦情况。
7)测试锅炉出口氧量分布与启动初期数据进行对比，没有明显变化。
2.针对锅炉爆燃
1)降低高负荷磨组出力，控制一次风压力，避免一次风压过高。
2)降低磨组升降负荷及开旁路风挡板速率。
3)增加判断粉管煤粉沉积的定期工作：运行磨组每班开一次旁路挡板（10-20%）进行吹管，如果炉膛压力反正，即说明该磨粉管有沉积，应保留该磨组旁路挡板适当开度，暂定10～15%。
4)进行机组跳闸前后磨组一次风流量变化摸底试验。
5)为稳定锅炉燃烧，将炉膛负压设定由-80Pa提至-50Pa。
6)恢复#3炉本次检修新增加的磨煤机一次风粉调节缩孔到全开位置。（实施日期：2014/12/18）
7)增加火焰电视影像追忆功能，对炉内燃烧变化情况进行记录。
8)征求锅炉厂对炉膛压力保护范围的意见，进行炉膛压力保护变更。
9)开大拱下风挡板，改善中下部欠氧环境。
3.下一步工作安排
1)联系相关单位测量煤粉管道风速，检查是否存在堵粉可能。
2)请锅炉厂针对锅炉目前运行状况对风门挡板进行摸底，针对目前结焦情况尽快开展燃烧优化调整工作，为电厂运行调整提供指导措施，同时综合考虑后续优化改造技术方案。
3)择机利用3号机组停备机会，对制粉系统、低氮燃烧器设备进行全面检查。
4)待锅炉掉焦及灰斗蓬堵情况缓解以后，适当降低灰斗运行水位。
五、相关参数趋势
附件一：机组跳闸时负压变化曲线
图一：12月11日20:32，#3机组跳闸时负压变化曲线
图二：12月17日03:41，#3机组跳闸时负压变化曲线
图三：12月17日19:25，#3机组跳闸时负压变化曲线
从上述曲线变化可以看出：1）在机组跳闸前，锅炉主要参数如主汽压力、汽包水位、氧量及炉膛负压等趋势平稳，说明当时锅炉燃烧工况稳定，而且事前火焰电视明亮，火检稳定均无报警，说明在机组跳闸前锅炉无燃烧弱化的迹象。2）锅炉跳闸时，锅炉氧量有明显下降趋势，说明当时燃烧有强化迹象。
附件二：#3炉煤粉管可调缩孔开展前后炉膛负压变化曲线
如图中曲线所示：#3机组在18日21:00,将B/C/D磨可调缩孔恢复至开展位置后，通过运行观察，炉膛负压变化曲线较之前波动幅度变化不大，后续会进一步做好跟踪监视。
附件三：#3炉磨组试验情况
以12月11日#3机组跳闸前后磨组运行数据为例：将磨组运行参数还原到跳闸前工况，对比一次风量变化情况，B/C磨风量均有小幅程度的增大（1.95/3.35t/h）。
图三：#3炉启动后掉焦导致负压波动
#3、4机组自修后启动运行至今，掉焦频次较高，经常造成负压的大幅波动（均是先正后负），结焦情况严重，与磨组方式及机组负荷无明显关联。
附件五：#3炉跳闸后煤质采样化验数据及灰熔点化验正常
附件六：#3、#4炉最近几次掉焦负压变化曲线
12月17日，#3机组跳闸时负压变化曲线
12月16日，#3机组掉焦时负压变化曲线
11月29日，#3机组掉焦时负压变化曲线
11月19日，#3机组掉焦时负压变化曲线
12月11日，#4机组掉焦时负压变化曲线