<center id="jrufn"></center>

   我國燃煤電廠鍋爐經常發生結焦、掉焦滅火現象，對此電廠工程師和學者們進行了大量的研究。文獻歸納了結焦的三方面因素，認為co爆燃的濃度、溫度和氧氣含量的關系是引起滅火的根由。文獻認為人爐煤質的頻繁變化是爐膛結焦、掉焦的主要原因，同時運行人員對異常工況的處理能力也是一個重要方面。文獻從爐膛溫度場分布的角度出發，找出一、二、三次風配比，衛燃帶布置不合理的原因，通過燃燒調整手段提高鍋爐運行的安全性。文獻通過去除部分衛燃帶、燃燒調整和燃燒器區域加裝吹灰器等措施，處理了河坡電廠掉焦滅火的難題。文獻認為防止爐膛中下部結焦主要從改善空氣動力條件人手，在高負荷時及時吹灰，低負荷時采用集中燃燒方式是防止掉焦滅火的有效措施。此外還有文獻、文獻等分析了鍋爐掉焦滅火的機理和處理措施。但是很少有學者從焦塊掉進水封產生水蒸氣上升至爐膛，致使爐膛滅火的角度進行滅火分析。文獻中提出過焦塊造成的渣斗水受熱后的水蒸氣升騰現象，但是并沒有給出定量的分析。富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，同時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。
1、設備概況
    某發電廠2號機組為300MW機組，采用1 045t/h亞臨界、四角切圓燃燒、一次再熱、煙氣擋板調溫、自然循環汽包鍋爐。該爐采用全鋼構架懸吊結構，半露無島式布置；配有鋼球磨煤機中儲式制粉系統，熱風送粉，三分倉容克式空氣預熱器，刮板撈渣機；燃用晉東南貧煤，設計煤種的軟化溫度ST大于1 490℃。
2、運行情況
    2009年以來，2號機組鍋爐在不同負荷下經常發生掉焦滅火事故。2010-01-18.2號機組鍋爐在負荷300 MW時再次發生掉焦滅火事故，滅火前鍋爐燃燒穩定、風煙和制粉系統運行正常。圖1是DCS采集的3min內鍋爐滅火過程的幾組主要數據曲線。
    19:47:52，爐膛負壓反升至264,42 Pa，并持續近8s，之后負壓在5s內由271.46 Pa下降至-2 289.62 Pa。19:48:05，負壓快速速回升，19:48:12達到397.92 Pa。期間由于火檢信號異常且壓力開關拒動，MFT未發出。19:48:30，運行人員投入油槍穩燃，造成爐膛正壓劇烈提升至5 140.40 Pa，爐膛壓力高保護動作，鍋爐滅火。
    事故分析判斷，最初爐膛壓力升高是由爐內掉焦引起的，但焦塊不是整塊短時間落下，而是陸續落下。如果焦塊很大，則焦塊在下落過程中，不但會撲滅大片的火焰，而且在焦塊的后方會產生一個巨大的渦流區，使得爐膛負壓會突然變大，另一方面，大焦塊的下落時間不可能持續8s。之后發生的爐膛壓力快速下降是由于爐內燃燒惡化所致。19:48:00—19:48:05期間的爐膛壓力已達到MFT動作條件中的“爐膛壓力低二值持續2s”，即達到鍋爐滅火保護條件。19:48:05的壓力回升是引風機調節的結果。
    從負壓曲線可以看出，負壓并不是突然冒正，而是沿近拋物線狀的走勢由負壓變為正壓的，并持續一段時間。由圖l可以看出，爐膛壓力變化初期，送、引風機及鍋爐指令并未發生變化，且鍋爐未發生爆管。由此推斷造成壓力變化的起因在爐膛內的工況發生變化所致。由于鍋爐在滅火前一段時間曾經摻燒部分高硫煤，鍋爐結焦增加，而爐膛壓力在近10s內升高的現象同文獻中提及的焦塊掉入渣斗后引起水蒸氣蒸發的現象相似。因此，針對掉焦引起的渣斗水的蒸發量進行了定量的計算分析。
3、掉焦引起的水蒸氣量計算
3.1計算依據
  整個過程由2個過程組成：
   (1)掉入渣斗內的焦塊在短時間內和水封水換熱，產生水蒸氣；
   (2)水蒸氣上升至爐膛，和煙氣換熱。
   已知量和變量參數見表l。
   由表l可知，焦塊換熱時間設為10 s，因初步認為水蒸氣升騰至爐內導致爐內燃燒惡化是在19:47:52一19:48:02時段內；而焦塊和渣斗水有效體積比是指焦塊并不是和水封內所有的水產生作用，只對其周圍局部的水才有加熱并蒸發的作用，這里假設為l—7。
3.2計算方法
3.2.1爐內新增水蒸氣量
3.3計算結果與分析
    焦塊首先將有效作用的水加熱至100℃，再將這部分水進一步吸收氣化潛熱后相變成水蒸氣，水蒸氣再上升至爐膛。計算結果考查了爐膛煙氣中的水蒸氣增加率、爐內新增水蒸氣濃度的體積和爐膛中心溫度的變化值。
    圖2是爐內新增水蒸氣質量蒸發率。從圖中可以看出，當在同樣的焦塊、有效渣斗水體積比下，爐內的水蒸氣含量隨水封渣斗水溫的升高而增多。當焦塊、有效渣斗水體積比為7時，水封渣斗水溫為80℃，爐膛內新增水蒸氣速率為32.797 kg/s；水封渣斗水溫為40℃時，該值則為15.164 kg/s。
    300 MW機組負荷下，爐內風量系數取0.8m3/MW.s，爐內總風量為240m3/s，則可求出爐膛內新增水蒸氣濃度的體積比（見圖3）走勢和上述一致。當焦塊，有效渣斗水體積比為7時，水封渣斗水溫為80℃，爐膛內新增水蒸氣濃度體積百分比為18,815%；水封渣斗水溫為40℃時，該值則為9.678%。
    水蒸氣含量的大量增多對爐內燃燒十分不利，大量的水蒸氣升騰至爐內和煙氣劇烈交換熱量更進一步削弱爐內燃燒，并且大量的水蒸氣還會沖擊爐內火焰，使光信號被遮擋或者被削弱，致使火檢信號進一步微弱。
    上升至爐膛的水蒸氣和爐內高溫煙氣換熱使得爐內煙氣溫度迅速降低，這是造成鍋爐滅火的重要原因。圖4是爐內煙氣溫度降低量。計算爐內煙氣、灰渣和升騰至爐內的水蒸氣的每秒換熱量，忽略不完全燃燒的影響，假設每千克燃料完全燃燒并且過量空氣系數和煙氣量（成分）的計算按國標。從圖4可以看出，在不同的焦塊、有效渣斗水體積比下，水封渣斗水溫溫度越高，爐內煙氣溫度降低得越多。當焦塊、有效渣斗水體積比為7，水封渣斗水溫為80℃時，爐內煙氣溫度降低為220.545℃/s;水封渣斗水溫為40℃時，該值則為124.412℃/s。
4、結束語
    焦塊掉入水封造成渣斗水蒸發進入爐膛，使得爐內煙氣溫度迅速降低，是造成鍋爐在掉焦時滅火的一個重要原因。在合理假設的基礎上，計算了在不同水封渣斗水溫下的爐內水蒸氣增量、爐內新增水蒸氣濃度體積百分比和爐內煙氣溫度值。在鍋爐運行時，降低水封水溫度可以有效地降低由于焦塊掉入渣斗內引起的渣斗水蒸發而導致燃燒惡化的概率。
    隨著煤質中灰分含量的增加，渣斗內的渣水比會有所增加，焦塊掉入渣斗時的焦塊、水有效體積比會相應降低。通過前面的計算分析可以看出，焦塊、水有效體積比的減少會使水蒸氣的蒸發量增加，使掉焦對爐膛燃燒的影響增加。所以，燃用高灰分煤種時應適當降低水封水溫度。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。