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　　鍋爐滅火是火電廠的常見故障。鍋爐滅火時，往往伴隨著爐膛壓力的巨幅波動，若此時未及時采取緊急保護措施，而仍讓燃料繼續(xù)進入爐膛，則有可能使燃料在不受控制的再點燃條件下瞬間爆燃造成爐膛外爆，這就是通常所說的"鍋爐滅火放炮"。防止鍋爐滅火放炮事故的發(fā)生和將可能出現(xiàn)的事故損害減小到zui低限度，一直是火電機組頭等的反事故重點要求。
　　
　　從六十年代起，中外火電機組就采用并推廣了一系列火焰檢測裝置和爐膛安全保護系統(tǒng)，并制定了有關(guān)的安全規(guī)程，如美國國家燃燒保護協(xié)會（NFPA）標準。
　　
　　從七十年代起，我國從國外引進的大型火電機組配套有爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS），其運行效益證明FSSS已成為現(xiàn)代電站鍋爐安全運行*的重要監(jiān)控手段。為此，原水電部、能源部、電力部和現(xiàn)在的國家電力公司都把防止鍋爐爐膛爆炸事故單列為一項防止電力生產(chǎn)重大事故的重點要求。與此同時，鍋爐滅火保護技術(shù)也得到了迅猛的發(fā)展，從1988年專題研討會對50～75MW機組要求的"爐膛壓力簡易保護"到簡易型、普通型、過渡型，直到包含BMS的FSSS即*型。但是不論哪一種類型，都把爐膛壓力保護與鍋爐滅火保護緊密相連，都離不開爐膛壓力保護，滅火保護與壓力保護都很重要。但在實際應(yīng)用中，還有不少人甚至是老熱工專業(yè)人員，仍把爐膛壓力保護等同于鍋爐滅火保護，在概念上甚至用爐膛壓力保護取代鍋爐滅火保護，有的還提出用爐膛負壓信號確認（串聯(lián)）鍋爐滅火的鍋爐滅火保護方案。
　　
　　一、鍋爐滅火和爐膛壓力變化的原因及分析
　　
　　1鍋爐滅火原因及分析
　　
　　鍋爐運行中，燃料特性、運行參數(shù)等決定著煤粉著火和滅火的關(guān)系以及火焰特征。爐膛熱狀態(tài)下爆炸主要與燃料的熱解可燃氣體有關(guān)，如能配煤合理、風煤比例調(diào)整得當，一般是不會發(fā)生滅火、放炮的。在鍋爐啟、停過程及低負荷或變動負荷運行中，運行參數(shù)變動較大，常因進入爐內(nèi)的燃料與風量控制不當而發(fā)生燃料不穩(wěn)及至鍋爐突然熄火。若此時未察覺瀕臨滅火前的燃燒不穩(wěn)，又未及時采取緊急保護措施，繼續(xù)讓燃料進入爐膛，有可能造成爐膛外爆，即"鍋爐滅火放炮"。
　　
　　通常，鍋爐滅火的具體情況有以下幾種：
　　
　　●變負荷運行時，由于風粉配合不當，引起燃燒不穩(wěn)滅火；
　　
　　●由于低負荷運行時，容易產(chǎn)生下粉不均、風粉配合不協(xié)調(diào)，引起燃燒不穩(wěn)滅火；
　　
　　●煤質(zhì)突變，打破風粉平衡的燃燒格局，引起燃燒不穩(wěn)滅火；
　　
　　●由于鍋爐燃燒設(shè)備損壞，如燃燒器的磨損等，使燃燒火焰切圓，火焰中心不穩(wěn)定，容易滅火；
　　
　　●由于鍋爐結(jié)焦，爐膛掉大焦，沖擊火焰而滅火。
　　
　　2爐膛壓力變化原因及分析
　　
　　爐膛壓力是表征燃燒狀況的重要參數(shù)。鍋爐一旦燃燒系統(tǒng)發(fā)生故障，zui先反映的就是爐膛壓力的變化，然后才是汽包水位、蒸汽流量等參數(shù)的變化。一般，引起爐膛壓力變化的原因分為送引風原因和燃燒原因兩類，壓力變化又分為正壓、負壓兩種。送引風原因直接影響爐膛壓力，這是比較直觀并容易理解的。燃燒狀況與爐膛壓力變化的關(guān)系較復雜，在鍋爐運行中，特別是鍋爐在全爐膛滅火前，局部滅火和局部爆燃是經(jīng)常發(fā)生的。局部滅火時，爐膛內(nèi)出現(xiàn)負壓；局部爆燃時，則爐膛內(nèi)出現(xiàn)正壓。這就是為什么滅火前和低負荷時爐膛正、負壓急劇波動的原因，若調(diào)整不當，將導致爐膛滅火。
　　
　　爐膛滅火后爐膛溫度迅速下降，爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)物的容積突然減小，導致爐膛內(nèi)產(chǎn)生較大的負壓。這從理想氣體狀態(tài)方程式PV/T=R（R為氣體常數(shù)）可知，當爐膛內(nèi)煙氣容積V不變時，爐膛壓力P將隨爐內(nèi)溫度T的下降而降低，爐內(nèi)將出現(xiàn)較大的負壓。加之爐內(nèi)燃燒是急劇的化學變化過程，燃燒后的煙氣中除包括一、二次風外，還包括燃燒時產(chǎn)生的CO2和水蒸汽等。當鍋爐滅火時，CO2和水蒸汽大大減少，使煙氣的質(zhì)量流量大大減少。如果此時引風機擋板仍保持原來的開度，勢必造成很大的爐膛負壓，如不采取措施，則鍋爐將有產(chǎn)生"內(nèi)爆"的危險。
　　
　　爐膛內(nèi)較大的負壓主要在以下情況下出現(xiàn)：
　　
　　●鍋爐滅火后，爐膛內(nèi)負壓增大；
　　
　　●送風機故障或擋板關(guān)閉，引風機仍運行，造成爐膛內(nèi)出現(xiàn)較大負壓；
　　
　　●MFT跳閘后，爐膛壓力大幅度下降；
　　
　　●爐膛局部滅火，特別是在壓力測點附近。
　　
　　爐膛內(nèi)出現(xiàn)較大正壓的原因如下：
　　
　　●鍋爐滅火未能及時發(fā)現(xiàn)，仍有燃料送入爐膛而造成爆燃，俗稱"放炮"；
　　
　　●發(fā)生爐膛滅火，用"爆燃法"點燃；
　　
　　●鍋爐雖未滅火，但燃燒不穩(wěn)，投入油槍助燃而造成較大正壓波動；
　　
　　●引風機故障或擋板關(guān)閉，送風機仍在運行，造成爐膛產(chǎn)生較大的正壓；
　　
　　●大塊掉焦，造成較大的正壓。
　　
　　3鍋爐滅火時爐膛壓力變化的實況分析
　　
　　鍋爐滅火后產(chǎn)生的zui大負壓與鍋爐負荷、煤質(zhì)情況、漏風情況等多種因素有關(guān)，每一次滅火都有不同的zui大負壓。下面是某臺125MW機組鍋爐滅火的實況。
　　
　?。?）鍋爐滅火保護裝置開環(huán)運行的實況
　　
　　該鍋爐在加裝滅火保護裝置之前，設(shè)有爐膛正、負壓過大保護，整定值為正壓+1200Pa和負壓-1000Pa（三選二），且延時2秒MFT跳閘。在機組投產(chǎn)第二年，該爐滅火12次，其中就有5次未能跳閘；第三年滅火15次，8次未能跳閘。此后，加裝了滅火保護裝置，在開環(huán)運行的一年中，因各種原因引起鍋爐滅火19次，滅火時產(chǎn)生的正負壓保護達整定值（+1200Pa,-1000Pa）的只有8次，且達整定值的時間也長短不一。
　　
　?。?）燃燒過程自然滅火爐膛壓力的變化
　　
　　鍋爐滅火保護裝置投閉環(huán)運行中的4次鍋爐滅火實況對比如下表。　　
　　從以上4次跳閘情況可以看出，鍋爐滅火后MFT跳閘前4秒（滅火后3秒跳閘）壓力都向負壓偏大，達到的負壓值都不很大（zui大的屬第4次-600Pa，小的-180Pa），未達保護整定值。4次MFT跳閘后爐膛負壓都有較大的變化，兩次滿負荷跳閘后都超過-1000Pa,其中一次不超過-2000Pa,兩次低負荷也達-1000Pa左右。這除了滅火后爐膛溫度迅速下降、爐膛內(nèi)燃燒產(chǎn)物的容積突然減少使得產(chǎn)生較大負壓的原因外，還有一個主要的原因是MFT跳閘后跳掉了排粉機，使一次風中斷，減少送風所致。從兩次低負荷跳閘來看，都出現(xiàn)了正壓，說明有局部爆燃。
　　
　?。?）運行中中斷給粉后爐膛壓力的變化
　　
　　下表是鍋爐給粉先跳閘后的兩次滅火保護跳閘情況。　　
　　從以上兩次給粉跳閘中斷后的爐膛變化情況看出，給粉中斷后鍋爐并未馬上滅火（鍋爐滅火后3秒鐘不恢復則滅火保護動作）。爐膛負壓達跳閘值所需時間分別為15秒和12秒（壓力為三選二，有二點達跳閘值時延時2秒跳閘），都需時間較長，而到滅火保護動作時間分別為18秒和14.5秒，說明在負壓達跳閘值前爐膛未滅火，達跳閘值時伴隨著滅火或者是仍未滅火。從這兩次記錄看，給粉中斷后能引起較大的爐膛負壓變化，一般均能達到跳閘值，但需時間較長（十幾秒），恢復到穩(wěn)定值時間也較長（分別是33秒和20秒），而且達到跳閘值時爐膛還不一定滅火。
　　
　　4分析結(jié)論
　　
　　從以上分析可見，鍋爐滅火往往伴隨著爐膛負壓的增大，鍋爐滅火后所達到的zui大負壓與鍋爐負荷、煤質(zhì)情況、燃燒情況、送引風及漏風情況等多種因素有關(guān)，并且在滅火后3秒鐘內(nèi)，負壓變化往往不足以達到保護動作整定值，甚至有的滅火在停爐跳閘后仍這不到跳閘值（也有的能達到）；而爐膛負壓達到跳閘值時，也并不一定意味著爐膛已滅火，盡管多數(shù)情況下，負壓過大是因滅火而起。鍋爐滅火與爐膛壓力的變化情況，關(guān)系復雜，結(jié)果多變，滅火后所能達到的負壓值、zui大值以及到達的時間，也并無一成不變的一一對應(yīng)關(guān)系，而是關(guān)系復雜的變量關(guān)系，滅火時負壓未改很大，負壓很大時也未必滅火。
　　
　　二、鍋爐滅火與爐膛壓力變化關(guān)系的應(yīng)用
　　
　　1鍋爐滅火保護設(shè)置中應(yīng)注意的問題
　　
　?。?）爐膛滅火跳閘條件的設(shè)置
　　
　　鍋爐滅火后不迅速切斷進入爐膛的燃料，是造成鍋爐滅火放炮的主要原因。因此，在設(shè)置鍋爐滅火保護時，是否滅火的判斷一定要根據(jù)火檢信號及相應(yīng)邏輯（如每層3/4火檢滅火等）來進行，切忌串入爐膛負壓確認信號，否則會造成保護拒動，后果不堪設(shè)想。因為鍋爐滅火時（3秒內(nèi)），爐膛負壓值并無定數(shù)，有的甚至變化不大。
　　
　?。?）爐膛正負壓過大跳閘條件的設(shè)置
　　
　　從以上分析可見，爐膛正負壓過大時，鍋爐燃燒狀況已大大惡化，且會危急爐墻及鍋爐的鋼結(jié)構(gòu)等，但這時鍋爐仍在運行，火焰仍在燃燒，顯然此時亦是非常危險的。因此，在滅火保護中設(shè)置爐膛正負壓過大跳閘保護是非常必要的。不能因為設(shè)置了火焰火跳閘保護而輕視或取消爐膛正負壓過大跳閘保護，因為正負壓過大時爐膛未必就已滅火了。
　　
　?。?）燃料中斷跳閘條件的設(shè)置
　　
　　從前面分析可見，有兩次給粉跳閘后，10秒內(nèi)鍋爐并未滅火，正負壓也未達到跳閘整定值。但此時鍋爐已處在一個非常危險的運行狀態(tài)，特別是在燃料又不*中斷的情況下更加危險。因此，要設(shè)置燃料中斷跳閘保護，使MFT動作，立即切斷所有燃料。
　　
　　2在事故分析中要重視爐膛壓力變化的分析
　　
　　實踐表明，鍋爐一旦燃燒系統(tǒng)發(fā)生故障，zui先反映的就是爐膛壓力的變化。從前面的分析可知，鍋爐滅火與爐膛壓力的變化雖然沒有固定的一成不變的一一對應(yīng)關(guān)系，但也可得出一些在一定條件下的滅火對應(yīng)一定的爐膛壓力的變化規(guī)律，它有助于進行有關(guān)鍋爐的事故分析。這些規(guī)律性的關(guān)系如下表所示。　　
　　三、結(jié)論
　　
　　鍋爐是火電廠的動力之源，鍋爐也是火電廠的老大難（故障及事故多），而鍋爐滅火及放炮則是鍋爐zui常見的故障和事故，只有掌握鍋爐運行的規(guī)律，特別是鍋爐滅火與爐膛壓力的變化規(guī)律，正確設(shè)置含有燃料中斷、爐膛正負壓過大和鍋爐滅火等跳閘條件在內(nèi)的爐爐膛安全監(jiān)視保護系統(tǒng)，才能有效防止鍋爐滅火放炮。同時，掌握鍋爐滅火與爐膛壓力的變化規(guī)律，就能識別明了各種鍋爐滅火故障，使鍋爐滅火不再那么神秘，這有利于更好地駕馭燃燒的鍋爐，為電力事業(yè)的安全穩(wěn)定做出更大的貢獻。
　　
　　[參考文獻]
　　
　?。?］嘉陵成都電廠2142MW供熱機組熱控培訓教材上、下冊，嘉陵成都電廠、武漢水利電力大學，1999-10
　　
　?。?］鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）調(diào)研綜述，江蘇省電力試驗研究所，江蘇省電力系統(tǒng)發(fā)電科技情報網(wǎng)，1995-01
　　
　?。?］防止鍋爐滅火放炮研討會紀要,［急件］電技［1989］71號，能源部電力司