李东洋（大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂河北张家口075000）
【摘要】张家口发电厂的8台火电机组为亚临界燃煤汽包炉，由于燃煤锅炉的技术特点，在运行过程中存在着锅炉灭火与爆燃的风险，在日常的运行工作中需要根据煤质、系统运行的实际情况对锅炉燃烧采取合理的措施与运行调整方式，以保证机组的安全可靠运行。
【关键词】锅炉燃烧灭火爆燃安全
中图分类号：TM621文献标识码：Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2017）07-056-02
1、锅炉概况
张家口发电厂的锅炉是由东方锅炉厂生产的DG1025/18.2-Ⅱ4型亚临界、中间再热、自然循环、全悬吊、平衡通风、燃煤汽包炉；制粉系统为中速磨冷一次风正压直吹式系统，采用四角切圆直流摆动式燃烧器；5、6号机组由烟台龙源电力技术股份有限公司造为垂直浓淡低氮燃烧器，布置四层燃尽风。汽轮机型式为亚临界中间再热两缸两排凝汽－抽汽式汽轮机；机通流部分改造后型号为N320-16.7/537/537（合缸），额定功率（ECR）为320MW，最大功率（VWO）为334MW,汽轮机允许最小稳定负荷为30%MCR。
锅炉主要设计参数
2、锅炉维持稳定燃烧的原理与干扰因素。
当低负荷运行时，由于燃煤量减少，燃烧放热量随之减小，这时相对于单位放热量的散热条件却大为增加，散热速度加快，因此炉内火焰温度与水冷壁表面温度下降，进一步使炉内处于低温状态。在低负荷运行状态下，不但着火困难，而且难于稳燃，因而容易熄火。
(1)着火和燃烧温度与水冷壁面积、进入炉内的新气流初温度相关。
(2)在炉内达到稳定着火状态，如果点火区的温度与燃料的着火温度不相适应，就需强化着火的措施。
稳定着火比较困难，需要投入助燃油来稳定着火燃烧。
一次风中煤粉和空气质量比对着火稳定影响大。高的煤粉浓度不仅使得单位体积燃烧释放热量强调增大，而且容积内辐射粒子数量增加，可迅速吸收炉膛辐射热量，着火提前。随着煤粉浓度的增大，煤中挥发分析出后浓度增大，促进了可燃混合物的着火。对于劣质煤，需要较高的煤粉浓度。
（1）、一次风量主要取决于煤质条件。在燃烧器结构和燃用煤种一定时，确定了一次风量就等于确定了一次风速。对于不同的燃料，由于它们的着火特性的差别较大，所需的一次风量也就不同。应在保证煤粉管道不沉积煤粉的前提下，尽可能减小一次风量。
（2）对一次风量的要求:满足煤粉中挥发分着火燃烧所需的氧量，满足输送煤粉的需要。如果同时满足这两个条件有矛盾，则应首先考虑输送煤粉的需要。一次风速过高，会推迟着火，引起燃烧不稳定，甚至灭火。一次风率越大，为达到煤粉气流着火所需热量越大，达到着火所需时间越长。同时，煤粉浓度也随着一次风率的增大而降低，这对低挥发分或者难燃煤种是非常不利的。任何一种燃料着火后，当氧浓度和温度一定时，具有一定的火焰传播速度。当一次风速过高，大于火焰传播速度时，就会吹灭火焰或者引起"脱火"。一次风率过小，煤燃烧初期可能氧量不足，挥发分析出时不能完全燃烧，也会影响着火速度。一次风率原则上只要能满足挥发分的燃尽即可以。一次风速过低，对稳定燃烧和防止结渣也是不利的。
（3）一次风温对煤粉气流的着火、燃烧速度影响较大。提高一次风温，可以减少煤粉着火热，使着火位置提前。一次风温升高，提高炉内的温度水平，炉膛温度升高加快，煤粉着火提前。
（4）二次风量及二次风速。煤粉气流着火后，二次风的投入方式对着火稳定性和燃尽过程起着重要作用。对于大容量锅炉尤其要注意二次风穿透火焰的能力。当燃用的煤质一定时，一次风量就被确定了，这时二次风量随之确定。对于已经运行的锅炉，由于燃烧器喷口结构未变，故二次风速只随二次风量变化。二次风是在煤粉气流着火后混入的。由于高温火焰的粘度很大，二次风必须以很高的速度才能穿透火焰，以增强空气与焦碳粒子表面的接触和混合，故通常二次风速比一次风速提高一倍以上。配风方式不仅影响燃烧稳定性和燃烧效率，还关系到结渣、火焰中心高度的变化、炉膛出口烟温的控制。从而，进一步影响过热汽温与再热汽温。
3、实现稳定着火的条件
3.1煤粉气流的着火温度
挥发分大的煤，着火温度低，即使周围散热条件较强，也容易稳定着火；挥发分低的煤，着火温度高，需要减小周围散热，维持高温状态，才能稳定着火。控制周界风，提高磨煤机出口温度，减少制粉系统隔层，使火焰集中。
3.2实现稳定着火的两个条件：
（1）放热量和散热量达到平衡，放热量等于散热量。
（2）放热速度大于散热速度。
如果不具备这两个条件，即使在高温状态下也不能稳定着火，燃烧过程将因火焰熄灭而中断。
4、维持锅炉稳定燃烧防止灭火以及爆燃的方法
以下维持锅炉稳定燃烧的方法分析以张家口发电厂三单元5、6号机组为例。
4.1机组启停过程中的稳定燃烧
锅炉投入底部加热前或点火前必须启动火焰探头冷却风机，确保火焰检测探头得倒良好的冷却。正常运行中应确保冷却风风压和流量的正常，并严格执行火焰探头冷却风机的定期试验制度。锅炉点火前，必须执行炉膛燃烧管理程序，以25-30%的风量进行不少于5分钟吹扫，严禁跳过吹扫程序进行锅炉点火。锅炉点火后必须就地确认油枪着火良好。小油枪方式下启动点火，启动1号制粉系统后要通过各相关参数的变化以及就地看火的方式确认燃烧正常，否则及时停运1号制粉系统。小油枪方式启动时，必须对空预器进行连续吹灰。在1号制粉系统有缺陷，利用大油枪启动其它制粉系统时，在投入制粉系统前，应确认油火焰燃烧稳定，且有一层完整油层在运行（A层4只油枪运行，或A层至少3只油枪和A层缺角对应的B层油枪运行方式）。在投入制粉系统运行时，应优先使用2号制粉系统，保证较高的煤粉浓度，使火焰燃烧稳定。保持油枪蒸汽吹扫系统畅通，压力在规定范围内，使用前和停止油枪运行后，按油枪逻辑进行蒸汽吹扫，减少油枪积碳堵塞情况的发生。正常运行中应定期检查燃油和蒸汽系统运行正常，按时进行油枪试验，确保油枪可随时投入使用；注意燃油压力变化，防止燃油外漏或漏入炉膛发生爆燃。机组启动点火后，应确认油枪蒸汽吹扫系统工作正常，燃油速断阀旁路门关闭，燃油速断阀前后手动门全开，燃油系统回油调整阀工作正常，燃油系统压力正常。机组启动点火后，必须投入锅炉全炉膛灭火、负压、水位保护。锅炉全炉膛灭火、负压、水位保护需要退出时，必须经总工程师批准，并在24小时内恢复，否则应停止锅炉运行，严禁强制火检和退出炉膛灭火保护运行。锅炉机组停炉熄火后，执行规程关闭进、回油总门和各油枪手动门并检查旁路门关闭，防止燃油泄漏进入炉膛。
4.2正常运行中的锅炉稳定燃烧
锅炉负压正常运行中应控制在-150±50pa范围内，在机组升降负荷及启停制粉系统时要加强对炉膛压力的监视和调整。当锅炉压力值达到保护动作值而保护拒动时，要果断停炉。坚持锅炉吹灰，保持锅炉受热面清洁，防止锅炉结焦掉焦造成锅炉灭火。经常检查锅炉结焦情况，发现锅炉有结焦现象，首先要从调整燃烧入手调整一、二次风配比，或调整制粉系统运行方式降低锅炉燃烧强度。受热面及炉底等部位严重结渣，影响锅炉安全运行，应立即停炉处理；若发现有大焦、塔焦影响安全运行时，严禁运行中打焦，应立即停炉处理。巡检时注意炉底水封和锅炉漏风，减小漏风对燃烧影响。辅控车间在操作关断门前，应通知单元长，监盘人员加强对锅炉负压的监视。开关关断门要缓慢进行，防止对锅炉燃烧造成大的扰动。遇有检修对辅机、烟风系统进行消缺时，一定要做好必要的措施，做好相应的事故预想。各风机在进行手动调整操作时，应加强对输出、反馈和负压变化的监视，当负压稳定后，再进行其它操作。运行、检修人员要加强联系，密切配合，防止灭火事故的发生。.针对锅炉炉膛压力及送风量测点经常出现堵塞，影响调节品质的现象，每班接班时要通过测点曲线对测点进行检查，发现测点故障及时通知相关专业处理，并做好安全措施及事故预想。由于给水系统原因或燃烧变化导致汽包水位波动，要设专人调整汽包水位，加强对给水泵输出、反馈、流量和压力变化的监视,严格执行锅炉紧急停止运行条件，当保护拒动时，坚决果断处理，严防汽包水位高跳机。磨煤机堵煤、给煤机断煤、皮带打滑、皮带卡异物等异常时应及时投油助燃，燃烧稳定后再停油，不得有侥幸心理。机组正常运行中要根据负荷变化及时对燃烧工况进行调整，确保炉内燃烧稳定，就地观察喷燃器出口着火区域在距喷燃器出口300-500mm处为宜。平均煤量大于6T/10MW或负荷低于200MW时，监盘要做出负荷、煤量、炉膛负压、磨煤机电流及汽包水位曲线，监视趋势变化，提前发现异常。平均煤量煤量大于6T/10MW或负荷低于200MW时，应尽可能的保证制粉系统的连续性运行，杜绝出现两个隔层的制粉系统运行方式，遇有同层两个火检闪动或炉膛负压波动超过正常控制值200-300Pa，燃烧不稳应及时投油助燃。投油助燃观察火焰电视有火，严禁在濒临灭火时投油。投油时禁止快速连续投入油枪,一次最多可投入2只油枪,对投2只油枪后,监视炉膛负压回头后,可以再投其它油枪。投油助燃时不宜进行一、二次风量及制粉系统调整，待稳定后再行调整。
正常运行中，计算总煤量与负荷的对应关系，煤质变化时做出预判断进行调整，及时启停制粉系统。运行制粉系统出力达到正常最大出力80%时，应启动备用制粉系统。启停制粉系统要加强对炉膛负压和火检强度的监视，炉膛负压稳定，火焰明亮。在炉膛负压不稳和火检闪动时，禁止启停制粉系统。平均煤量煤量大于6T/10MW或负荷低于200MW时，优先选择保留下层制粉系统运行，对底层制粉系统的启停操作要慎重、缓慢。停运制粉系统时,在减小给煤率的同时，同步减小磨煤机一次风量，观察其余磨煤机煤量自动增加并运行正常。当给煤率降至最低时，磨煤机风量降至最低允许风量，停止给煤机；小风量吹扫磨煤机后停磨，监视其余磨煤机火检及运行参数正常。启动制粉系统时，磨煤机应小风量通风暖磨，风量满足启动条件即可，启动给煤机后，同步增大给煤率及风量，同时注意监视其余磨煤机运行情况，防止其余磨煤机煤量大幅减少后，瞬间吹通、强化燃烧而造成的燃烧扰动。当平均煤量大于6T/10MW时，磨煤机出口温度应控制在允许温度上限，风煤比适当减小，保持着火稳定。
当平均煤量大于6T/10MW时，启停制粉系统时，将喷燃器摆角放在水平位，解除下三层制粉系统给煤率自动，使该制粉系统煤量稳定，控制风煤比，保证稳定的燃烧工况。降负荷时，主蒸汽压力设定要缓慢，防止总煤量大幅减少，造成炉膛热负荷大幅变化。降负荷过程中一次风压随之降低，注意监视磨煤机运行情况，防止一次风压过低造成堵磨。过再热温度的调整掌握提前量，低负荷及启停磨煤机过程中尽量不操作火咀。禁止快速、大幅度活动摆角。
当锅炉濒临灭火时，运行人员不能准确判断锅炉是否已灭火时，应按锅炉灭火处理，严防锅炉爆燃事故的发生。锅炉发生灭火后，必须检查确认保护动作情况。
总之，锅炉的燃烧是一个时刻动态变化的过程，由于现在电厂的运营成本增加，锅炉燃煤的来源日趋复杂多变，煤质变化频繁，对锅炉的燃烧稳定造成了客观的影响，也在一定程度上威胁到了锅炉安全运行。作为运行人员必须要监视好每一个参数的变化，变化的快慢，变化的方向，做到心中有数，正确判断，正确处理，这是运行人员一项不可缺少的技能。在今后的工作中我们还需不断摸索总结，去学习和总结更多的经验来丰富自己，为能最终找到科学、合理、全面的处理方法而不懈努力。
参考文献：
[1]张奎。一次风煤粉在线监测在燃煤锅炉上的应用[J]。四川电力技术2003,4
[2]张海德，吴贵祥。影响发电厂锅炉燃烧及风烟系统异常因素分析[J]。中国新技术新产品，2011（17）：110。
[3]秦敏。不停炉破水封运行危险点分析与对策[J]。电力安全技术，2013,15（6）：11-12。
[4]胡宝平。浅谈锅炉灭火事故防范措施和处理要点[J]。山东工业技术，2015（21）：51-52。