燃烧劣质煤防止锅炉灭火指导意见

附件2防止燃烧劣质煤引起锅炉灭火指导意见华电电力科学研究院有限公司二〇一八年四月近期，由于电力煤炭供应市场的变化以及机组参与电网深度调峰，对锅炉燃烧稳定性带来很大影响，锅炉灭火问题日益突出。

集团公司部分机组频繁出现灭火事故，为强化管理，降低事故发生概率，华电电力科学研究院有限公司编制本文件，各发电公司可依据本文件内容结合机组实际分析锅炉灭火风险点，制定相应的管理措施和应急预案，并强化落实，切实降低事故风险。

一、锅炉灭火原因分析运行中，引发锅炉灭火的具体原因很多，但可将其归纳为燃烧不稳、扰动因素、火检装置误判等几个方面。

（一）燃烧不稳引发的锅炉灭火燃烧不稳是导致锅炉灭火最主要的原因，伴随着火焰忽明忽暗、炉膛负压不正常波动等现象。

通常，这种燃烧不稳的现象首先从个别燃烧器开始，局部出现燃烧波动，炉膛负压随之不规则波动，而负压的波动又导致燃烧不稳的范围扩展到其他燃烧器，炉膛压力波动加剧。

于是，短时间内形成了破坏炉内燃烧工况的恶性循环，直至锅炉灭火。

由燃烧不稳导致的灭火现象，其外在特征是:灭火前炉膛负压曲线必然出现“先负后正”的不规则变化，且幅度在瞬间由小到大。

运行中影响燃烧稳定性的因素既有煤质原因、也有设备和运行方面的原因。

1.煤质因素随着电煤消费市场化，火电厂燃料供应不稳定，燃用煤种与设计煤种偏差较大，使用多个供煤点的混煤已经成为常态。

而掺混的煤种波动比较大，其中部分劣质煤挥发份含量极低、灰分大、发热量偏低。

入炉煤的特性与设计煤种偏差较大，燃烧设备的性能与燃料特性不匹配，给运行调整也带来了很大困难。

煤种特性变化而引起的锅炉灭火现象有以下几种情况：（1）在入炉煤煤种着火性能变差后，炉内的燃烧稳定性随之变差，当火焰检测器瞬间不能检测到火焰信号而满足单台磨煤机逻辑上的灭火判断条件，磨煤机保护动作跳磨，进而引发锅炉灭火事故；（2）当燃用易于结焦的煤种时，造成锅炉水冷壁面等位置挂焦，大焦在脱落过程中造成炉膛压力大范围波动从而引发锅炉灭火现象；（3）煤质可磨性差，制粉困难，煤粉细度变差，着火延迟，燃烧稳定性降低；（4）中储式制粉系统表现为磨煤机出力不足，粉仓煤粉粉位持续下降，致使给煤机下粉不均匀，造成锅炉燃烧不稳定、炉膛压力波动大而引发锅炉灭火现象。

因此，煤质差、煤种变化大、远远偏离设计煤种，是引起锅炉灭火的主要原因。

2.设备因素锅炉通风设备、制粉设备、燃烧设备及其它主要辅机的性能和工作状态将直接影响燃烧工况的稳定性。

对于采用平衡通风的锅炉而言，炉膛压力的稳定依靠送、引风机的协调配合维持，当运行中风机设备发生故障时，炉内平衡被破坏，导致负压不正常波动，燃烧工况恶化，由此引发的灭火事故屡见不鲜。

制粉设备性能欠佳或故障时，可能导致煤粉变粗、均匀度变差，燃烧时火焰传播速度明显降低，燃烧稳定性随之变差。

燃烧器安装、检修时，未对燃烧器切圆、上下倾角、标高进行精确定位，或运行中燃烧器结焦严重，都会造成炉内空气动力场紊乱，致使燃烧不稳。

此外，一些重要的辅机，如送、引风机、一次风机等设备跳闸，都可能引发锅炉灭火，锅炉MFT动作。

3.运行因素运行中炉内燃烧工况是否稳定一方面取决于机组负荷水平，另一方面，也与运行人员的调整操作密切相关。

当锅炉高负荷运行时，炉内燃料量较多，燃烧放热量比较大，而散热量无明显增加，因此，高负荷工况下，更容易维持燃烧的稳定。

相反，随着负荷下降，炉内燃煤量减少，燃烧放热量降低，火焰温度下降，使炉内温度相对较低，导致燃烧反应速度进一步降低。

通常，锅炉由满负荷降至50%负荷，炉温相应下降200℃左右。

此外，低负荷运行时，炉内风量相对富裕，煤粉浓度较低。

因此，低负荷运行时如调整不当或不及时，可能导致锅炉灭火。

另外，运行人员燃烧调整的操作水平也是影响燃烧工况的重要因素。

例如，（1）燃烧器负荷分配不合理，使得炉内热量过于分散；（2）配风不合理，一次风率过高，一次风煤粉浓度变淡，燃烧稳定性降低；一次风速过高（高于火焰传播速度时），导致燃烧器根部脱火；（3）炉膛负压控制不好，漏风量过大，或氧量控制不当，炉内风量过大等，都会引起炉温降低，燃烧不稳。

（二）扰动引起的锅炉灭火锅炉运行中，一些突发的扰动有可能破坏炉内正常的燃烧工况，导致灭火。

扰动因素有两类，一类是炉外扰动，主要是给粉扰动，表现为个别燃烧器瞬间断粉或瞬间粉量突增，前者使炉膛负压“先负后正”；后者使炉膛负压“先正后负”；两者均可引发破坏燃烧状况的恶性循环；另一类是炉内扰动，主要表现为炉内掉焦或塌灰、受热面爆管，蒸汽大量泄漏入炉内、蒸汽吹灰操作不当或设备异常等。

1.掉焦炉膛上方的焦块在下落过程中，由于速度很快，焦块周围形成一负压涡流区，使炉膛负压在几秒内达到一个很高的水平，能导致锅炉负压保护动作而灭火。

即便此时负压未达到保护动作水平，当炙热的焦块携带炉膛上方的气流下落时，有可能造成聚集的CO等可燃气体发生爆燃，爆燃产生的气体急速上升，可能将火焰托灭；并且大量焦渣落入捞渣机内，产生的大量蒸汽也有可能将火焰托灭；另外大量掉焦可能造成捞渣机水封破坏，大量冷空气漏入炉膛，调整不当也会造成锅炉灭火。

2.垮灰近期，垮灰造成的锅炉灭火在集团火电机组中多有发生，主要原因为锅炉折焰角的下倾角比较小，加之折焰角位置存在回流区，易造成飞灰在此处沉积，而入炉煤质变差，灰分增加，且长时间低负荷运行，烟气流速低，更增大了锅炉折焰角积灰的可能性和积灰程度。

当积灰到一定量，吹灰、锅炉负荷调整等都会导致无规律“垮灰”，对炉膛燃烧影响很大，极易出现灭火。

3.其他炉内扰动受热面爆管、蒸汽吹灰操作不当或设备异常等引起的灭火事故也有个别发生，如水冷壁管泄漏，蒸汽大量泄漏入炉内，造成炉膛温度降低，燃烧稳定性变差，甚至灭火；个别电厂吹灰器与相邻的喷燃器出口的水平距离较近，吹灰汽流有直接冲击煤粉气流的现象，并且吹灰蒸汽进入炉内吸收热量，使炉膛温度有所下降，对煤粉的燃烧影响比较大，若本身燃烧稳定性较差，扰动因素叠加在一起，就容易造成了锅炉灭火事件的发生。

与燃烧不稳导致的灭火相比，该类灭火事故具有较明显的突发性，即发生前无任何征兆，灭火前一段时间炉膛负压通常比较正常。

（三）火检装置误判导致的假灭火火检装置对于运行人员监视炉内燃烧工况、防止发生灭火和爆燃事故发挥着重要作用。

但实际工作中，因火检将“有火”误判为“无火”，从而导致灭火保护动作而发生灭火事故的案例也时有发生。

锅炉每个燃烧器喷口都装有火检，每个火检探头都有固定的检测范围，当煤粉气流的火焰锋面（即着火距离）未超出其对应火检的检测范围时，各个火检就会给出有火判断；但当煤粉气流的火焰锋面超出对应火检的检测范围时（如着火推迟），火检就会给出无火判断，如果多个火检均发出了这种错误的判断，使灭火保护动作，就会造成锅炉灭火事故发生。

这类灭火事故即便在锅炉高负荷运行期间，也有可能发生，此时，炉温较高，炉膛负压稳定，灭火前无任何燃烧不稳的异常征兆。

炉内并未发生真实灭火的情况，其灭火根源是火检的误判，因此称“假灭火”现象。

（四）综合因素实际工作中发生的灭火事故通常不是单一原因造成的，而是多种因素共同作用的结果。

例如，锅炉燃烧不稳时，并不一定会发生灭火，但抗干扰能力一定下降，因此燃烧不稳与干扰因素共同导致的灭火事故是比较常见。

又如，当锅炉低负荷运行或者煤质很差时，锅炉稳燃能力不足，若再出现运行人员的不当调整，往往会引发灭火事故。

这种事故的特点是，单方面消除哪一方面的原因，都不能彻底改善炉内燃烧工况，只有找到导致灭火的所有原因，加以消除，才能彻底解决。

以下汇总了防止锅炉灭火的安全技术措施。

二、燃煤措施入炉煤质对燃烧稳定性的影响最大，为能保证入炉煤煤质的相对稳定和接近设计煤种，要做好入厂煤质的监督和管理，根据入厂煤的化验数据，进行合理的掺配，使混合煤质接近设计煤种；及时将入炉煤质的化验数据通知运行人员，以便运行人员能够根据煤质情况及时进行燃烧调整。

具体措施如下：（一）燃料采购及煤场管理根据燃料矿点分布及采购数量，建立燃煤煤质及数量数据库，并依据煤的可磨性、干燥无灰基挥发份、低位发热量等，划分为若干类煤种，以便实行分区堆放。

煤质数据至少应包括元素分析、工业分析、低位发热量、可磨性系数等。

对于不同煤源来煤的灰成分和灰熔点要有所掌握，对着火特性很差或燃烬特性很差的煤，还需有着火温度和燃烬特性方面的数据。

由于市场上存在很多“好煤”掺加劣质煤的混煤，混煤的燃烧特性往往偏向于劣质煤，而且混煤的价格又偏高，因此不宜直接购买混煤。

煤场堆放应按划分的煤种实行严格分区堆放，不得将不同种类的煤混放在一起。

煤场管理应及时向生产技术部、运行部提供各类煤质的质量和数量，形成良好的采制化、掺配以及燃烧运行人员之间的沟通协调机制，以便保证一定时期的混煤掺烧的方式及掺烧比例的稳定。

（二）燃料掺混与输配常用的配煤掺烧方法有：（1）“炉前掺混，炉内混烧”，该方法适用于可磨特性相近煤种的掺烧。

（2）“分磨磨制，炉内掺烧”，该方法适用于可磨性差异较大的煤种的掺烧，尤其适用于直吹式制粉系统锅炉。

（3）“分磨磨制，仓内掺混，炉内混烧”，该方法适用中储式制粉系统中可磨性差异较大的煤种掺烧，尤其适用于制粉系统带输煤库叉管的锅炉。

实行炉前掺混时，要充分利用斗轮机、推土机、混煤筒仓等设备，确保各类煤种进入原煤仓前混合均匀。

并确保干燥无灰基挥发份、低位发热量波动不超过规定值的±10%。

实行分磨磨制时，应严格按规定的方式对每个原煤仓上煤，不得随意上煤。

（三）配煤掺烧管理混煤的着火特性接近于挥发份较高的煤，燃尽特性接近于挥发份较差的煤，混煤的可磨性偏近于可磨性较低的煤。

对于可磨性差异较小的煤(如烟煤与贫煤、贫煤与无烟煤)，建议采用“炉前掺混，炉内混烧”的混煤掺烧方式。

对于可磨性差异较大的煤（如烟煤与无烟煤），建议采用分磨磨制的混煤掺烧方式，不采用炉前掺混的掺烧方式。

（四）煤粉的制备实行炉前掺混时，应根据挥发份较低的煤种选取煤粉细度，以保证挥发份较低的煤燃尽。

实行分磨磨制时，可根据所磨煤种的可磨性不同选取不同的煤粉细度，避免煤粉过磨和欠磨。

不管采取何种掺混方式，都应根据实际情况，选取合理的磨煤机出口温度。

采用分磨磨制时，应根据燃烧器布置方式、直吹式制粉系统与火嘴的对应关系，选取每台磨磨制对应煤种，实现炉内燃用“好煤”的火嘴和燃用“劣质煤”的火嘴交替分布。

（五）运行方式控制对于实行“分磨磨制，炉内掺烧”的锅炉，可根据燃烧器对应的煤质选取合理的一次风速、二次风配风方式。

在锅炉启动的低负荷过程中，为了提高燃烬度，防止尾部再燃烧，应首先启动磨制“好煤”的制粉系统，待负荷提高后，再启动磨制“差煤”的制粉系统。

对于实行“炉前掺混，炉内混烧”的锅炉，应注意二次风的配风方式，及时补充氧量，以免由于高挥发份煤的强烈燃烧，而使低挥发份煤种着火缺氧，而造成着火延迟而影响燃烬。