防止燃煤鍋爐冷灰斗壓力突增導(dǎo)致滅火的調(diào)節(jié)系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種防止燃煤鍋爐冷灰斗壓力突增導(dǎo)致滅火的調(diào)節(jié)系統(tǒng)和方法，用于 提高鍋爐機(jī)組運(yùn)行的安全性和可靠性。
【背景技術(shù)】
[0002] 近幾年，為了滿足NOx排放要求，電廠均開展了低氮燃燒器改造，并采用分級、低 氧燃燒方式，經(jīng)過不斷優(yōu)化完善，鍋爐的NOx排放值達(dá)到了環(huán)保要求，但也帶來了諸多負(fù)面 問題，尤以鍋爐結(jié)焦、CO生成量激增等比較突出，其對鍋爐的不利影響主要表現(xiàn)在以下兩方 面：
[0003] (1)鍋爐掉焦致使冷灰斗壓力突增導(dǎo)致滅火事故
[0004] 某電廠300MW機(jī)組鍋爐，設(shè)計燃用貧煤，為優(yōu)化全廠進(jìn)煤結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了貧煤改煙煤 的設(shè)備改造，并將燃燒器改為低氮燃燒器，三分倉空預(yù)器改為兩分倉空預(yù)器，熱風(fēng)送粉改為 排粉機(jī)乏氣送粉。2011年11月投運(yùn)后，在2012年1月連續(xù)發(fā)生了兩次滅火事故，通過現(xiàn) 場分析，兩次滅火均為爐膛掉焦引起冷灰斗壓力突增，造成爐膛壓力超出保護(hù)值，鍋爐發(fā)生 MFT。該類滅火造成的爐膛負(fù)壓變化具有"先負(fù)后正"的特征。當(dāng)爐膛掉焦時，焦塊對氣流的 引射作用造成爐膛負(fù)壓下降，若焦塊足以吹滅火焰，爐膛負(fù)壓會下降更多；當(dāng)焦塊落入水封 槽后，足夠量的熾熱焦塊使渣池產(chǎn)生大量蒸汽，冷灰斗壓力突增，隨之爐膛負(fù)壓急劇升高， 若超出爐膛壓力保護(hù)值，便會造成鍋爐MFT即鍋爐主燃料跳閘，繼而發(fā)生鍋爐滅火。
[0005] (2)鍋爐冷灰斗區(qū)CO氣體爆燃致使壓力突增導(dǎo)致滅火事故
[0006] 某電廠300MW機(jī)組鍋爐，設(shè)計燃用貧煤，制粉系統(tǒng)為中間儲倉式熱風(fēng)送粉，燃燒方 式四角切圓燃燒。為了滿足NOx排放要求，進(jìn)行了低氮燃燒器改造，并嚴(yán)格執(zhí)行分級、低氧 燃燒方式。在運(yùn)行一段時間后，鍋爐過熱器減溫水量、再熱器減溫水量、除渣頻率等不斷增 加，爐膛壓力穩(wěn)定性變差，在2015年5月份，連續(xù)發(fā)生了三次滅火事故，經(jīng)測量，冷灰斗區(qū) 域的CO含量已超出了儀器量程lOOOOppm，實(shí)際應(yīng)該更高，同時結(jié)合其余運(yùn)行參數(shù)，確認(rèn)三 次鍋爐滅火均為爐底可燃?xì)怏w爆燃造成的。該類滅火造成的爐膛負(fù)壓變化具有"先正后 負(fù)"的特征。在鍋爐低氮燃燒器改造后，分級燃燒造成主燃區(qū)缺氧，CO生成量成倍增加，其 中一部分CO氣體在引風(fēng)機(jī)的作用下流出爐膛，而另一部分則流向冷灰斗區(qū)，由于冷灰斗區(qū) 域缺氧、混合差，而且溫度較低，CO氣體的消耗較慢，在流入和消耗的氣體達(dá)到一定平衡后， CO氣體將在此區(qū)域形成較高的濃度。當(dāng)鍋爐上部發(fā)生掉焦時，高溫的焦塊攜帶爐膛上部較 高氧氣濃度的煙氣隨之一起落到爐膛下部CO氣體濃度較高的區(qū)域。若焦塊的熱容量和所 攜帶的氧氣含量較大，爐膛下部就會發(fā)生CO氣體混合物爆燃，冷灰斗壓力突增，隨之爐膛 壓力瞬間增大，當(dāng)爆燃強(qiáng)度較大時，可能瞬間移位或吹滅煤粉氣流的火焰，爐膛負(fù)壓隨之下 降，鍋爐滅火保護(hù)動作。
[0007] 可見，低氮燃燒器改造后，鍋爐掉焦或冷灰斗區(qū)CO氣體爆燃致使壓力突增導(dǎo)致滅 火已成為影響鍋爐經(jīng)濟(jì)性和安全性的重要問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了一種防止燃煤鍋爐冷灰斗壓力突增導(dǎo) 致滅火的調(diào)節(jié)系統(tǒng)和方法，本發(fā)明不僅可通過稀釋風(fēng)控制冷灰斗不同區(qū)域的CO氣體濃度， 防止發(fā)生CO氣體爆燃，而且還可以通過泄壓安全閥解決掉焦引起的冷灰斗壓力突增問題， 有效避免鍋爐滅火事故的發(fā)生，極大提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下：
[0010] 防止燃煤鍋爐冷灰斗壓力突增導(dǎo)致滅火的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括：
[0011] 在冷灰斗區(qū)域沿高度方向上而下分別布置上層稀釋風(fēng)箱、泄壓安全閥和下層稀釋 風(fēng)箱，上層稀釋風(fēng)箱和下層稀釋風(fēng)箱均被稀釋風(fēng)倉隔分為多個稀釋風(fēng)倉，各稀釋風(fēng)倉的風(fēng) 量由風(fēng)箱聯(lián)通管上的流量調(diào)節(jié)閥獨(dú)立進(jìn)行控制，在稀釋風(fēng)倉覆蓋區(qū)域的水冷壁上通過煙氣 采樣管連接煙氣測量裝置，煙氣測量裝置與控制系統(tǒng)通信，控制系統(tǒng)根據(jù)煙氣測量裝置測 量的氣體含量自動調(diào)節(jié)各稀釋風(fēng)倉對應(yīng)的流量調(diào)節(jié)閥開度。
[0012] 進(jìn)一步的，上層稀釋風(fēng)箱及下層稀釋風(fēng)箱分別設(shè)置在冷灰斗區(qū)域內(nèi)且覆蓋冷灰斗 的四周，泄壓安全閥設(shè)置在爐墻寬度中間位置，四面爐墻各布置1個，其起跳壓力根據(jù)鍋爐 爐型、燃用煤質(zhì)、運(yùn)行狀況和穩(wěn)燃能力進(jìn)行調(diào)整。
[0013] 進(jìn)一步的，上層稀釋風(fēng)箱和下層稀釋風(fēng)箱相對的箱壁上均通過風(fēng)箱聯(lián)通管與二次 風(fēng)箱相連。
[0014] 進(jìn)一步的，在稀釋風(fēng)倉覆蓋區(qū)域的水冷壁鰭片上，沿水冷壁軸線方向開通圓孔，用 以引入稀釋風(fēng)；在稀釋風(fēng)倉兩側(cè)墻均勻布置兩根不銹鋼煙氣采樣管，煙氣采樣管一端通入 爐內(nèi)，與鰭片平齊，另一端引出稀釋風(fēng)倉連接煙氣測量裝置。
[0015] 所述水冷壁軸線方向開通的圓孔直徑為.Φ_ ，每隔3cm開通一個；所述煙氣米 樣管直徑為寧8mm，材質(zhì)為不銹鋼。
[0016] 進(jìn)一步的，所述煙氣測量裝置與DCS控制系統(tǒng)通信，DCS控制系統(tǒng)根據(jù)冷灰斗不同 區(qū)域的C0、02含量與爆燃?xì)怏w含量報警值進(jìn)行對比，自動調(diào)節(jié)各稀釋風(fēng)倉對應(yīng)的流量調(diào)節(jié) 閥開度，保證CO的氣體濃度遠(yuǎn)離爆燃邊界。
[0017] 每個稀釋風(fēng)箱均被稀釋風(fēng)倉隔均分為四個稀釋風(fēng)倉，每個稀釋風(fēng)倉隔安裝在各面 爐墻寬度中間位置。
[0018] 基于上述防止燃煤鍋爐冷灰斗壓力突增導(dǎo)致滅火的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法，包括以 下步驟：
[0019] 根據(jù)爐型、入爐煤質(zhì)、運(yùn)行狀況和穩(wěn)燃能力，調(diào)節(jié)泄壓安全閥的起跳壓力，當(dāng)焦塊 落入渣池時，炙熱的焦塊與水接觸產(chǎn)生大量的水蒸氣，爐膛壓力隨之增加，在達(dá)到起跳臨界 值時，泄壓安全閥及時動作，爐膛泄壓，重新達(dá)到壓力平衡；
[0020] 通過煙氣采樣管對爐膛冷灰斗不同區(qū)域進(jìn)行煙氣采集，并利用煙氣測量裝置測量 C0、02的氣體含量，同時將測試結(jié)果實(shí)時傳入DCS控制系統(tǒng)；
[0021] DCS控制系統(tǒng)根據(jù)冷灰斗不同區(qū)域的C0、02含量，與爆燃?xì)怏w含量報警值進(jìn)行對 比，據(jù)此自動調(diào)節(jié)各稀釋風(fēng)倉對應(yīng)的風(fēng)量調(diào)節(jié)閥開度，保證CO的氣體濃度遠(yuǎn)離爆燃邊界。
[0022] 若冷灰斗區(qū)域的CO含量超出設(shè)定最大值時，稀釋風(fēng)量無法滿足降低CO濃度的要 求時，將對應(yīng)區(qū)域的泄壓安全閥打開，使?fàn)t膛與大氣聯(lián)通，待CO含量滿足要求后，泄壓安全 閥關(guān)閉。
[0023] 本發(fā)明不僅可通過稀釋風(fēng)控制冷灰斗不同區(qū)域的CO氣體濃度，防止發(fā)生CO氣體 爆燃，而且還可通過冷灰斗區(qū)的泄壓安全閥解決掉焦引起的冷灰斗壓力突增問題，有效避 免鍋爐滅火事故的發(fā)生，顯著提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。（1)當(dāng)爐膛內(nèi)的焦塊落入渣 池時，炙熱的焦塊與水接觸產(chǎn)生大量的水蒸氣，爐膛壓力隨之增加，在達(dá)到起跳臨界值時， 冷灰斗區(qū)的泄壓安全閥及時動作，爐膛泄壓，重新達(dá)到壓力平衡，可有效避免冷灰斗壓力突 增對爐內(nèi)燃燒的破壞。（2)通過煙氣測量系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測冷灰斗不同區(qū)域的C0、02等的氣體 濃度，并傳輸入DCS控制系統(tǒng)，在與氣體爆燃報警值進(jìn)行對比后，自動調(diào)節(jié)各稀釋風(fēng)倉對應(yīng) 的流量調(diào)節(jié)閥開度，保證CO的氣體濃度遠(yuǎn)離爆燃邊界。另外，當(dāng)冷灰斗CO含量嚴(yán)重超標(biāo)， 稀釋風(fēng)量無法滿足降低CO濃度的要求時，可人為將泄壓安全閥打開，將爐膛與大氣聯(lián)通以 降低CO氣體濃度，大大提高了調(diào)節(jié)能力。
[0024] 本發(fā)明的有益效果：
[0025] (1)本發(fā)明可以通過稀釋風(fēng)自動控制冷灰斗不同區(qū)域的CO氣體含量，稀釋風(fēng)覆蓋 面積大，稀釋效率高，有效避免了 CO氣體爆燃引起鍋爐冷灰斗壓力突增導(dǎo)致的滅火事故。
[0026] (2)本發(fā)明可以通過冷灰斗區(qū)的泄壓安全閥及時對爐膛進(jìn)行泄壓，防止出現(xiàn)爐膛 掉焦引起鍋爐冷灰斗壓力突增導(dǎo)致的滅火事故。
[0027] (3)本發(fā)明可以對冷灰斗區(qū)域的CO氣體含量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，不僅有利于直觀控制 冷灰斗區(qū)域的CO氣體濃度，而且可對鍋爐的燃燒調(diào)整提供依據(jù)。
【附圖說明】
[0028] 圖1是燃煤鍋爐冷灰斗壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖；
[0029] 圖2是冷灰斗稀釋風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖；