0、前言
超臨界直流鍋爐水容積小，沒有厚壁汽包，又采用薄壁、小直徑的管子，因而其工質(zhì)與金屬的蓄熱能力比汽包鍋爐小，自行保持平衡的能力較差，對(duì)機(jī)組參數(shù)的變化反應(yīng)靈敏，給運(yùn)行操作帶來較大壓力．鍋爐爐底水封對(duì)于鍋爐的安全運(yùn)行具有重大意義，然而，由于運(yùn)行中對(duì)爐底水封的重視不足導(dǎo)致水封失去，將嚴(yán)重危及鍋爐的正常運(yùn)行。
超臨界鍋爐運(yùn)行中發(fā)生爐底水封失去時(shí)，由于引風(fēng)機(jī)的抽吸，爐底大量冷風(fēng)進(jìn)入爐膛，火焰中心急劇上移，煙氣流量及流速迅速增大，爐內(nèi)燃燒工況嚴(yán)重惡化，帶來極大危害：(1)主汽溫、再熱汽溫迅速升高至超限導(dǎo)致鍋爐MFT動(dòng)作，嚴(yán)重時(shí)，由于爐管金屬溫度變化率過快造成羈化皮大量脫落，堵塞通流管道，導(dǎo)致鍋爐爆管；(2)受熱面吸熱不均，汽水分離器出口蒸汽溫度下降至低于飽和溫度，鍋爐轉(zhuǎn)入濕態(tài)運(yùn)行，容易引起分離器水位高高鍋爐MFT動(dòng)作;(3)爐膛壓力因失控超限導(dǎo)致鍋爐MFT；(4)低負(fù)荷時(shí)加劇爐內(nèi)燃燒不穩(wěn)定性造成爐膛火焰喪失；(5)爐膛總風(fēng)量急劇增加導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)電流超限發(fā)生跳閘，爐膛排煙溫度迅速升高造成空氣預(yù)熱器變形加重、空氣預(yù)熱器電流升高至越限發(fā)生跳閘，過高的排煙溫度還可能引起尾部煙道二次燃燒。鍋爐爐底水封恢復(fù)時(shí)，同樣會(huì)帶來主再熱汽溫度急劇下降、鍋爐螺旋水冷壁金屬溫度及汽水分離器出口溫度快速升高、爐膛壓力急劇波動(dòng)等嚴(yán)重危及鍋爐安全運(yùn)行的危害。富通新能源生產(chǎn)銷售
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒
顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
因此，研究超臨界鍋爐爐底水封失去時(shí)及恢復(fù)過程中鍋爐主要參數(shù)變化規(guī)律，并在事故發(fā)生時(shí)采取何種有效的控制措施，以及機(jī)組正常運(yùn)行中如何防范爐底水封失去事故，對(duì)提高超臨界鍋爐運(yùn)行的安全性和可靠性、減少機(jī)組非停次數(shù)，具有重大意義。
1、鍋爐概況
廣東珠海金灣發(fā)電有限公司4號(hào)機(jī)組鍋爐是超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流鍋爐，型號(hào)為SG1913/25. 4-M960，單爐膛，一次中間再熱，四角切圓燃燒方式，平衡通風(fēng)，全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)n型露天布置，固態(tài)排渣。設(shè)計(jì)煤種為神府東勝煤，校核煤種為晉北煤。
除渣系統(tǒng)設(shè)計(jì)為灰渣分除系統(tǒng)，石子煤采用水力噴射器輸送方式，底渣系統(tǒng)由刮板撈渣機(jī)、碎渣機(jī)、緩沖渣倉(cāng)、管式皮帶機(jī)、渣倉(cāng)、渣漿泵房組成。鍋爐燃燒產(chǎn)生的渣和水力噴射器輸送來的石子煤一同至刮板撈渣機(jī)混合后，輸送至緩沖渣倉(cāng)，然后經(jīng)過管式皮帶機(jī)輸送至渣倉(cāng)，從渣倉(cāng)卸至灰場(chǎng)管式皮帶機(jī)，輸送至灰場(chǎng)堆放。每臺(tái)鍋爐有2個(gè)渣井，每個(gè)渣井對(duì)應(yīng)1個(gè)排渣口。渣井上部與鍋爐下朕箱水封板連接，下部與渣井關(guān)斷門相連，保證其密封。渣井支承方式采用獨(dú)立支撐吊式，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)允許刮板撈渣機(jī)從一側(cè)拉出。渣井水封槽能有效地配合鍋爐水冷壁垂直和水平方向的膨脹量，且水封槽的設(shè)計(jì)已考慮了下聯(lián)箱下降支管（保溫后）的膨脹量，水封槽中設(shè)有沖洗排污措施。渣井的水封槽沿渣井四周布置，由連續(xù)溢流的密封水維持槽內(nèi)的水位和渣斗密封，并在渣井內(nèi)按需要配置冷卻水噴淋裝置，以限制外表的溫度不大于60℃，并相應(yīng)配置噴淋冷卻的觀察窗和通渣孔。
2、爐底水封失去過程現(xiàn)象分析及應(yīng)對(duì)策略
某日12：00:00.4機(jī)組cc方式運(yùn)行，AGC負(fù)荷指令由530 MW減至430 MW，在機(jī)組減負(fù)荷過程中，發(fā)現(xiàn)盤面相關(guān)重要參數(shù)開始失控，操作員根據(jù)盤面主參數(shù)的反常變化．迅速判斷出爐底水封失去故障，立即通知灰控值班員到撈渣機(jī)水封槽就地檢查爐底水封水位，并進(jìn)行機(jī)組相關(guān)參數(shù)的調(diào)整。經(jīng)確認(rèn)是撈渣機(jī)水封槽水位過低引起爐底水封破壞，立即手動(dòng)打開撈渣機(jī)水封槽補(bǔ)水閥對(duì)永封槽進(jìn)行強(qiáng)補(bǔ)，至12：14:00，水封開始恢復(fù)至正常。
2.1水封失去過程風(fēng)煙系統(tǒng)現(xiàn)象及處理
從爐底水封開始出現(xiàn)異常至水封破壞最嚴(yán)重時(shí)刻，盡管只有短暫的十幾分鐘，但由于短時(shí)間內(nèi)大量冷風(fēng)從爐底進(jìn)入爐膛，使?fàn)t內(nèi)溫度降低和火焰中心迅速上移，燃燒工況惡化，鍋爐各受熱面出現(xiàn)吸熱嚴(yán)重不均，鍋爐相關(guān)重要參數(shù)變化異常。由圖1可以看出，在風(fēng)煙系統(tǒng)側(cè)，在水封失去過程中（圖1A、B階段），爐膛壓力開始明顯上揚(yáng)（壓力設(shè)定-120 Pa>．最高升至正壓69，28Pa后由于引風(fēng)機(jī)出力的增大而回調(diào)；A/B引風(fēng)機(jī)出力持續(xù)增大，電流分別由正常運(yùn)行的233 A和230 A上升至最高276A和274 A*省煤器出口氧量由正常運(yùn)行的3.8%左右上升至水封失去最嚴(yán)重時(shí)的8. 33%；A/B空氣預(yù)熱器由于煙氣流量和流速的急劇增加以及進(jìn)口煙溫上漲造成本體變形的加重，馬達(dá)電流由31.5 A和29.3 A上升至最高值49.3 A和55.8 A；由于爐膛風(fēng)量控制中“氧量控制”在自動(dòng)（設(shè)定值4%），當(dāng)爐膛測(cè)量氧量超過設(shè)定值時(shí)，氧量修正“避風(fēng)控制”回路開始作用于減少送風(fēng)量。爐膛總風(fēng)量測(cè)量值（不含爐底漏進(jìn)爐膛的風(fēng)量）在輕微上漲之后開始下降。
根據(jù)盤面現(xiàn)象及參數(shù)的變化趨勢(shì)，判斷出爐底水封失去故障，立即通知灰控值班員對(duì)撈渣機(jī)水封槽進(jìn)行緊急樸水，這是事故處理成功的關(guān)鍵。同時(shí)，操作員果斷采取相應(yīng)應(yīng)急措施，減緩風(fēng)煙系統(tǒng)參數(shù)的惡化。在爐底水封失去過程中，緊急處理措施如下：
(1)將爐膛壓力控制設(shè)定值由-120 Pa提高至30 Pa，保持爐膛微正壓狀態(tài)，減少爐底漏風(fēng)量，必要時(shí)將爐膛壓力控制切手動(dòng)；
(2)將“氧量控制”切手動(dòng)，通過“送風(fēng)控制器”手動(dòng)偏置減少爐膛總風(fēng)量，減緩由于爐底大量漏人冷風(fēng)對(duì)燃燒工況的影響，同時(shí)可以穩(wěn)定和降低引風(fēng)機(jī)出力，防止引風(fēng)機(jī)過流跳閘；
(3)迅速將空氣預(yù)熱器漏風(fēng)控制裝置的扇形板提升至最大位置，防止空氣預(yù)熱器因排煙溫度升高變形加劇與扇形板產(chǎn)生摩擦損壞，同時(shí)可以降低空氣預(yù)熱器主馬達(dá)電流，防止空氣預(yù)熱器馬達(dá)過流跳閘；
(4)投入空氣預(yù)熱器冷、熱端吹灰器進(jìn)行吹灰，防止因空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙溫升高、空氣預(yù)熱器渡紋板積聚可燃物引起空氣預(yù)熱器著火。
2.2水封失去過程啟動(dòng)系統(tǒng)現(xiàn)象及處理
由于爐底水封的破壞，惡化了爐膛燃燒工況，也直接引起了鍋爐各受熱面及主再熱蒸汽溫度太幅度波動(dòng)。由圖2可以看出，在鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)及金屬受熱面?zhèn)龋谒馐ミ^程中，參數(shù)變化最明顯的是以對(duì)流傳熱為主和對(duì)爐膛火焰中心反應(yīng)敏感的再熱器區(qū)域，從圖2曲線3和曲線6可以看出，從A階段的輕微漏風(fēng)開始，末級(jí)再熱器金屬壁溫和末級(jí)再熱器蒸汽溫度已出現(xiàn)上漲趨勢(shì)，壁溫由平穩(wěn)區(qū)的553℃開始緩慢上漲、在水封破壞嚴(yán)重時(shí)刻快速漲至599℃，再熱汽溫超溫最為嚴(yán)重，末級(jí)再熱蒸汽溫度由541℃最高漲至598℃（此時(shí)，再熱器減溫水已接近全開）；末級(jí)過熱器延折焰角布置于末級(jí)再熱器之后，在分隔屏和屏過汽溫大幅度下降的情況下，由于爐膛風(fēng)量的大量增加使水平煙道受熱面對(duì)流傳熱的增強(qiáng)，主蒸汽吸熱明顯增強(qiáng)，主汽溫出現(xiàn)較快上漲，而末級(jí)過熱器金屬壁溫卻出現(xiàn)大幅下降趨勢(shì)；在鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)中，受爐膛火焰中心影響最明顯的是汽水分離器出口汽溫（即中間點(diǎn)溫度），從A階段的423℃開始的出現(xiàn)明顯下跌，在水封破壞嚴(yán)重時(shí)及爐膛火焰中心被抬至最高點(diǎn)時(shí)，中間點(diǎn)溫度最低跌至388℃，此時(shí)中間點(diǎn)溫度已接近飽和溫度，汽水分離器輕微見水，鍋爐隨時(shí)可能出現(xiàn)在負(fù)荷470 MW附近由干態(tài)轉(zhuǎn)入濕態(tài)運(yùn)行的危險(xiǎn)工況；而以輻射吸熱為主的螺旋水冷壁和垂直水冷壁，則由于爐膛風(fēng)量的大量增加和火焰中心的上移，吸熱量明顯減少，金屬壁溫下降。
針對(duì)各主參數(shù)的變化趨勢(shì)，操作員也采取了相應(yīng)措施，減緩鍋爐主參數(shù)的惡化。在爐底水封失去過程中，緊急處理措施如下：
(1)迅速投入兩側(cè)再熱器事故減溫水，減緩再熱汽溫的快速上漲；
(2)調(diào)整燃燒器擺角，盡量將擺角下調(diào)至最低位置-25°，一方面可以降低再熱汽溫，另一方面提高中間點(diǎn)溫度，防止鍋爐轉(zhuǎn)入濕態(tài)運(yùn)行，也為水封建立之后的主汽溫控制提供保障；
(3)穩(wěn)定水煤比，盡量減少對(duì)給水控制和燃料控制的干預(yù)，汽溫調(diào)節(jié)采用減溫水。
2.3水封恢復(fù)過程現(xiàn)象及應(yīng)對(duì)策略
經(jīng)過撈渣機(jī)水封槽的緊急補(bǔ)水，在12:13：00左右，爐底水封開始緩慢建立，爐底漏風(fēng)量緩慢減小，爐膛火焰中心下降，機(jī)組參數(shù)開始出現(xiàn)大幅度波動(dòng)，且參數(shù)變化趨勢(shì)與水封失去時(shí)的變化正好相反，如圖1、圖2中的C和D階段。首先，爐膛負(fù)壓出現(xiàn)跳躍式下降，爐膛總風(fēng)量、省煤器出口氧量及2臺(tái)引風(fēng)機(jī)電流開始下降，末級(jí)過熱汽溫和末級(jí)再熱汽溫開始回落，同時(shí)中間點(diǎn)溫度開始回漲。在爐底水封完全建立時(shí)刻，機(jī)組參數(shù)出現(xiàn)突變現(xiàn)象，變化最為明顯的是中間點(diǎn)溫度出現(xiàn)飛漲、爐膛負(fù)壓出現(xiàn)大幅度突降。12:29:00，中間點(diǎn)溫度由400℃突漲至440℃，爐膛負(fù)壓突降至-344Pa，給機(jī)組的操作調(diào)節(jié)帶來極大的壓力。
爐底水封恢復(fù)過程的處理：
(1)嚴(yán)密監(jiān)視爐膛負(fù)壓，必要時(shí)將引風(fēng)機(jī)控制切手動(dòng)，手動(dòng)調(diào)節(jié)爐膛壓力，同時(shí)，根據(jù)機(jī)組實(shí)際負(fù)荷對(duì)應(yīng)的爐膛總風(fēng)量，緩慢增加送風(fēng)機(jī)出力，防止水封建立時(shí)由于爐底漏風(fēng)的驟然減少造成爐膛總風(fēng)量過低，燃燒不充分；
(2)主、再熱汽溫的控制，以調(diào)整減溫水量和燃燒器擺角為主，在水封恢復(fù)過程中，再熱汽溫有較大幅度的下降，主汽溫則是在大幅度波動(dòng)后趨于下降，此時(shí)，應(yīng)注意減少減溫水量、適當(dāng)抬高燃燒器擺角，維持主、再熱汽溫穩(wěn)定；
(3)水封恢復(fù)過程中，變化最明顯的是中間點(diǎn)溫度，在水封完全建立時(shí)，由于爐膛火焰中心的迅速下移，中間點(diǎn)溫度不可避免的有一個(gè)飛漲的過程，此時(shí)應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視螺旋水冷壁金屬溫度的上升情況，可通過提高燃燒器擺角、適當(dāng)調(diào)整水煤比、增加爐膛總風(fēng)量等手段進(jìn)行控制，防止螺旋水冷壁金屬溫度高高造成鍋爐MFT動(dòng)作；
(4)由于主汽溫隨著中間點(diǎn)溫度的變化具有延遲性，隨著中間點(diǎn)溫度的飛漲，應(yīng)提前采取措施，防止出現(xiàn)主蒸汽溫度及末過金屬溫度超限運(yùn)行。
3、爐底水封失去原因分析
撈渣機(jī)設(shè)有一個(gè)自動(dòng)補(bǔ)水系統(tǒng)，補(bǔ)水水源來自低壓水泵（如圖3所示）。當(dāng)上槽水溫超過60℃或水位低于設(shè)定值時(shí)，電動(dòng)補(bǔ)水閥自動(dòng)打開，上槽補(bǔ)水；當(dāng)水溫低于50℃或水位回復(fù)正常后，電動(dòng)補(bǔ)水閥自動(dòng)關(guān)閉。另外系統(tǒng)還設(shè)有一個(gè)手動(dòng)補(bǔ)水閥，以備緊急補(bǔ)水時(shí)用。經(jīng)事后檢查發(fā)現(xiàn)，在撈渣機(jī)上槽水位低于設(shè)定值時(shí)，由于水位限位開關(guān)故障無法觸發(fā)水位低報(bào)警，造成撈渣機(jī)水封補(bǔ)水電動(dòng)閥不會(huì)聯(lián)鎖自動(dòng)打開，導(dǎo)致爐底水封失去。
4、防范對(duì)策
由于撈渣機(jī)撈渣槽在機(jī)組運(yùn)行過程中須不間斷補(bǔ)充冷卻和密封水，如撈渣槽水位低，會(huì)造成爐底水封失去，嚴(yán)重影響機(jī)組安全運(yùn)行。為防止撈渣槽水位低，采取以下防范對(duì)策：
(1)每班加強(qiáng)對(duì)撈渣機(jī)撈渣槽水位的巡視，檢查撈渣槽保持一定溢流，撈渣槽及水封槽補(bǔ)水手動(dòng)閥保持一定開度，在撈渣槽上觀察撈渣槽手動(dòng)補(bǔ)水管道有水流出；用手觸摸水封槽補(bǔ)水閥后管道，如有一定溫度并有明顯的節(jié)流聲音則可判斷有水流過。
(2)每個(gè)月進(jìn)行一次撈渣槽水位低及撈渣槽水溫高聯(lián)鎖開撈渣槽電動(dòng)補(bǔ)水閥的定期試驗(yàn)，并定期清理?yè)圃鬯婚_關(guān)結(jié)垢。
(3)若發(fā)生石子煤斗沖洗母管堵塞，進(jìn)行拆管疏通時(shí)，在拆管前檢查石子煤斗母管末端（撈渣槽內(nèi)）真空破壞口無堵塞，杜絕由于虹吸作用將撈渣槽內(nèi)的水抽走。
(4)若低壓水泵全停進(jìn)行消缺時(shí)，嚴(yán)格控制檢修時(shí)間，接駁臨時(shí)補(bǔ)水管對(duì)撈渣槽進(jìn)行補(bǔ)水。正常運(yùn)行時(shí)注意監(jiān)視低壓水母管壓力不低于0.5 MPa，渣漿泵反沖洗結(jié)束注意沖洗水閥關(guān)閉到位，不內(nèi)漏，確保有足夠的水壓給撈渣槽補(bǔ)水。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
(5)若CRT來?yè)圃鬯獾退粓?bào)警時(shí)，進(jìn)行3個(gè)方面處理：第一，匯報(bào)值長(zhǎng)及主機(jī)操作人員。檢查低壓水母管壓力是否正常；如母管壓力低，手動(dòng)啟動(dòng)備用低壓水泵；并馬上進(jìn)行相應(yīng)機(jī)組的石子煤斗沖渣。第二，檢查撈渣槽電動(dòng)補(bǔ)水閥是否聯(lián)鎖打開，不能正常打開時(shí)就地打開，同時(shí)就地開大低壓水至撈渣槽補(bǔ)水手動(dòng)閥進(jìn)行補(bǔ)水。第三，就地觀察撈渣槽水位是否正常，撈渣槽上槽放水閥是否關(guān)嚴(yán)、是否有明顯的漏點(diǎn)。如撈渣槽存在較大的漏點(diǎn)，補(bǔ)水無效時(shí)，機(jī)組立即進(jìn)行減負(fù)荷，關(guān)閉撈渣機(jī)液壓關(guān)斷門；如是水封低水位開關(guān)誤動(dòng)，則通知熱控檢修人員處理。
(6)若CRT來?yè)圃凵喜鬯疁爻瑴貓?bào)警時(shí)，進(jìn)行2個(gè)方面操作：第一，匯報(bào)值長(zhǎng)及主機(jī)操作人員。檢查低壓水母管壓力是否正常；如母管壓力低，手動(dòng)啟動(dòng)備用低壓水泵，馬上進(jìn)行相應(yīng)機(jī)組的石子煤斗沖渣。第二，檢查撈渣槽電動(dòng)補(bǔ)水閥是否聯(lián)鎖打開，不能正常打開時(shí)就地打開，同時(shí)就地開大低壓水至撈渣槽補(bǔ)水手動(dòng)閥進(jìn)行補(bǔ)水降溫，就地觀察撈渣槽水位是否正常。如撈渣槽上槽水溫開關(guān)誤動(dòng)，則通知熱控檢修人員處理。
5、結(jié)束語(yǔ)
超臨界直流鍋爐由于其自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行特性，在發(fā)生爐底水封失去故障時(shí)，爐內(nèi)燃燒工況急劇惡化，機(jī)組參數(shù)反應(yīng)更為敏感和強(qiáng)烈，嚴(yán)重危及機(jī)組安全運(yùn)行。通過珠海金灣電廠600MW超臨界直流爐爐底水封失去處理成功案例分析，以及事故發(fā)生后采取的積極有效的防范對(duì)策，可為國(guó)內(nèi)同類型機(jī)組運(yùn)行控制提供借鑒作用。
