660MW机组循环流化床锅炉翻床事故及预防措施

660MW机组循环流化床锅炉翻床事故及预防措施

李涛

中国能源建设集团西北电力试验研究院有限公司 陕西 西安 710032

摘  要：对660MW机组循环流化床锅炉的翻床问题进行分析，在整套启动过程中经过多次调整试验，找出导致翻床的前因后果，其主要原因是：煤质问题，一次风控制分配，给煤机的设计问题等，对以上种种问题进行采取相关的措施，可以有效地避免了锅炉翻床，使机组能够安全、稳定运行。

关键词：循环流化床，一次风控制，煤质，翻床，给煤机

引 言

保护环境，节约能源是我国长期发展的首要问题，循环流化床锅炉以其煤种适应性强、高效率、高稳定、低污染等优点被广泛应用。近几年来，出现一种带有双床结构的循环流化床锅炉，该锅炉内部有两个一次风风室，分别对应每一个布风板，两个布风板中间被分隔开，形成两个燃烧室，类似字母W型，每个燃烧室都有独立的配风系统、燃烧系统等，使得锅炉内部燃烧更充分更均匀。本文以东方锅炉厂首台超临界直流炉、循环流化床燃烧方式为例，来分析翻床事故以及预防措施，其他类似锅炉仅供参考。

1 锅炉概况

锅炉为东方锅炉股份有限公司制造的660MW超（超）临界直流炉、循环流化床燃烧方式，一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构，全紧身封闭、燃煤锅炉。该炉设4个煤仓可以使给煤均匀。每个煤仓设置中心给料机，可有效降低除氧煤仓间高度和解决堵煤问题，同时煤斗出口不设煤闸门，到密封槽回料腿或外置床出口管道给煤口去的落煤管入口处设有气动插板门。给煤机由一次冷风作为密封风以防止煤粉从给煤机外泄。落煤管的气动插板门下方设有空气密封段，注入热一次风作为给煤密封风，以防止高温炉烟反串至给料系统。在锅炉的每一侧（左侧或右侧），原煤仓里的煤通过串联布置的称重式皮带给煤机和链式给煤机一路送至锅炉密封槽回料腿上（旋风分离器至炉膛的回料腿），与旋风分离器分离下来的灰混合后进入炉膛燃烧，另一路送至锅炉外置床出口管道上（外置床至炉膛的出口管道），与外置床下来的灰混合后进入炉膛燃烧。每条给煤线路有三个落煤口，对应锅炉该侧的三个回料腿上的三个给煤口。该侧任一条给煤线路故障时，另一条给煤线路的出力能够达到锅炉BMCR工况下煤耗的二分之一。一次风系统配两台带入口导叶的离心式一次风机。一次风经过一次风机、四分仓回转式空预器以及风道燃烧器后进入炉膛下部的风箱。一次冷风道内空气流速≤12m/s。在一次风管上设有风道燃烧器，在锅炉启动时加热一次风，缩短启动时间。设有空预器旁路管道，用于炉膛的快速冷却。二次风系统配两台带入口导叶的离心式二次风机。二次风经过二次风机和空预器后进入炉膛。空预器设有两个二次风进口和两个二次风出口，每个出口供应一侧炉膛的二次风。为减少 NOx的排放，二次风分上下两层喷入炉膛，形成分级燃烧。

2 输煤系统概况

燃煤用来自隔壁选煤厂的洗混煤和矸石。洗混煤和煤矸石在选煤厂经过混合、二级破碎后由带式输送机输送进厂。厂内不设置破碎设施。本阶段暂以电厂内筒仓为电厂运煤系统与选煤厂设计分界。

厂外设置2座大型圆筒仓，用来储存洗混煤和矸石的混煤。每座筒仓直径30m，高43m（地面至顶部皮带层），储煤约15000t。2座筒仓共可储煤约30000t，可满足2×660MW CFB机组约1.5 天耗量的需求。

大型圆筒仓为混凝土全封闭结构。每座筒仓仓顶设一台出力1800t/h的布料机，配用单路来煤带式输送机；仓底采用2台出力为1000t/h~1800t/h（内、外环同时运行）可调的环式给煤机取料，共设双路带式输送机送出系统。带式输送机系统均按带宽B＝1400mm，带速V＝2.8m/s，出力Q＝1800t/h设计。厂内所有带式输送机均为双路，一路运行、一路备用，也可满足双路同时运行的需要。

3 翻床事故原因

在试运阶段，机组正在升负荷，发现锅炉床温在下降，于是提高给煤量，然而床温还在持续下降，同时两侧风室风压相差越来越大，试运指挥部下令运行人员解除协调方式，手动调整一次风量，同时安排巡检人员检查煤仓、给煤机、刮板给煤机以及落煤管道。随后，巡检人员汇报煤仓、给煤机，刮板给煤机正常，但是有的落煤管道怀疑不下煤。试运指挥部安排人员用工具对落煤管道进行敲打，确保落煤管道下煤。在敲打落煤管道过程中，炉膛突然触发MFT动作，MFT首出原因是炉膛压力高，试运指挥部判断落煤管道内的大量煤被砸掉入炉膛内部，引起炉膛压力波动。试运指挥部下令临时解除MFT条件中炉膛压力高，并重新启动锅炉，同时安排人员继续敲打落煤管道。

机组继续带负荷，运行人员仔细观察炉膛参数，发现床温又开始持续下降，于是安排人员多次敲打落煤管道。几个小时后，炉膛一侧的刮板给煤机因堵煤而跳闸，导致炉膛两床煤量不均衡，风室风压相差震荡趋势增大，最终造成翻床压死状态。

4 解决方案

试运指挥部经过多次召开专题会，在会议上研究决定对锅炉设备以及相关逻辑组态进行改造，确保以后能够减少锅炉翻床事故的发生，使得机组长期稳定。

4.1 燃煤的选择

隔壁选煤厂的洗混煤和矸石，经过混合、二级破碎后的混煤，煤质湿度含水量过大，导致整个输煤、给煤系统时常堵塞，目前采用其他煤矿的汽运煤进行掺烧，以保证机组的安全。

4.2 协调控制系统

由于本机组未设计相应的配煤系统，其煤源煤质高低偏差巨大（发热量从3000~4700大卡/公斤），即使进行程序控制BTU上的煤质修正（±10%），也严重的超出协调控制的可调范畴。对于协调控制系统整体参数影响较大，因此通过机组带负荷期间对各项主要参数曲线分析，以及多次变负荷扰动试验数据采集分析，热控调试人员重新设计考量增加不同煤质下各主要函数曲线，对协调控制系统功-煤主函数、煤-水函数、煤-风函数的逻辑控制回路上分别提供了三套参数，分别对应发热量3000、3800、4500大卡/公斤，今后本机组煤质偏离当前过大，可通过热工人员进行相应的参数切换，以保证机组的协调控制品质，确保机组稳定运行以及快速响应。

4.3 一次风控制逻辑

由于锅炉系统监视任务比较多，因此在所有锅炉操作画面增加声光报警，提醒运行人员及时发现，必要时人为手动干预，确保锅炉稳定燃烧。

根据曲线分析，机组正常运行时左右两侧一次风调节门范围基本维持30%~60%之间，当左右两侧一次风调节门反馈超过60%或者低于30%时，单侧一次风量不能及时正常响应调节门开度变化，容易造成锅炉翻床现象。因此在画面增加左右两侧一次风调节门开度过大或过小报警。

根据曲线分析，当左右两侧一次风调节门反馈偏差超过15%~20%时，容易造成锅炉翻床现象。因此在画面增加左右两侧一次风调门偏差大报警。

当锅炉两侧床压偏差过大时，容易造成锅炉翻床现象。因此在画面增加两侧床压偏差大于2.5KPa时，提醒运行人员注意，当超过3.5 KPa时，一次风调节门切手动。

4.4 刮板给煤机的叠加逻辑

由于刮板给煤机落煤管堵煤现象，导致链式刮板给煤机内部堵煤导致刮板给煤机保护跳闸，经与业主及各方单位讨论后决定增加给煤不平衡叠加逻辑，具体做法：任一台给煤机运行时发生保护跳闸，原逻辑为同侧给煤机直接叠加跳闸给煤机当时煤量，此时会大大增加同侧剩余给煤机堵煤风险，现优化逻辑为跳闸给煤机当时煤量由左右侧炉膛平均分配，同侧保留给煤机仅叠加原给煤机煤量二分之一，另二分之一由另一侧两台给煤机对半叠加，以防止同侧给煤机直接全部叠加增加同侧保留给煤机堵煤风险。经实践虽然左右炉膛给煤不平衡，通过一次风偏差控制，左、右侧床压偏差可维持在平衡状态内；左、右炉膛温差在可接收的范围内，可在一定时期内维持机组稳定。

4.5 给煤系统设备的改造

锅炉刮板给煤机多次发生堵煤的现象，并且造成刮板给煤机链条断裂、刮板给煤机驱动连轴尼龙棒销频繁拉断的现象，从而影响机组整套试运。在通过各单位技术人员的共同协商下，进行不同程度的技术改造，处理措施如下：

为了防止刮板给煤链条损坏及刮板给煤机驱动装置出现故障，增设刮板给煤机电流测点，设置报警值和跳闸值。

在刮板给煤机落煤管上增设检修孔，有效的据点疏通堵煤，消除堵煤现象。增设多个观察视窗，以便监测落煤管堵煤情况。观察视窗需要增加清理装置，以便运行中保证可有效观察落煤管堵煤情况。

刮板给煤机落煤管道增加振打装置，有效缓解了落煤管堵煤现象。

刮板给煤机机体落煤管出增加链条导轨，防止链条摆动。

在刮板给煤机落煤口方圆节位置增设压缩空气吹扫清堵管路，可以有效缓解堵煤现象。

#1锅炉刮板给煤机落煤管密封风增加上部密封风进风口（#2锅炉刮板给煤机落煤管密封风去除原设计落煤管密封风管道，技改为落煤管上部密封风），#1、#2机组整套试运期间关闭原设计密封风门，新增加的上部密封风门开至50%，运行情况良好。

增设刮板给煤机落煤管压缩空气紧急冷却管路。

给煤机跳闸后因落煤口关断门受热变形卡涩，无法关闭，造成炉膛烟气反窜严重，甚至会引起刮板给煤机着火，严重影响机组安全稳定运行。为了防止此类事故的发生，拟将#1、#2锅炉刮板给煤机落煤管关断门更换为带压缩空气密封的新型气动闸板，在调试期间更换了两台气动闸板，运行情况良好。

锅炉给煤系统设备通过以上项目的改造，有效缓解了锅炉刮板给煤机频繁堵煤现象的发生，保证机组安全稳定运行。

5 结论

经过以上调整方法和预防措施，该机组大大地减少了锅炉翻床事故的发生，同时通过了168小时满负荷试运，使得机组顺利移交商业投产。

参考文献

[1] 东方电气集团东方锅炉股份有限公司．DG2162/25.4-II1 锅炉说明书[M]．东方电气集团东方锅炉股份有限公司，2019