【正文】 第十節(jié) 其他事故分析 一、輔機(jī)事故 五種主要輔機(jī)可靠性指標(biāo)概況 ? 2020年參與全國 200MW及以上容量火電機(jī)組 5種輔助設(shè)備可靠性統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)的機(jī)組共有 1020臺(tái)， 5種輔助設(shè)備即磨煤機(jī)、給水泵、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、高壓加熱器（以下順序同此）的統(tǒng)計(jì)臺(tái)數(shù)分別為 410 251 176 178 2647臺(tái)，比 2020年分別增加了 18 80、 3 3 67臺(tái)。再熱蒸汽調(diào)溫方法采用汽 汽熱交換器。節(jié)流圈的孔徑最小為，最大為 。結(jié)果因增加受熱面太多，使再熱汽溫過高，減溫水量大，過熱汽溫不足。在每片高溫再熱器的第 11號(hào)管子出口裝有爐外壁溫測(cè)點(diǎn)。 ? 結(jié)論 ? 四角切圓鍋爐爐膛出口殘余扭轉(zhuǎn)是造成水平煙道左右煙溫、煙速偏差的主要原因，對(duì)原爐進(jìn)行三次風(fēng)與 OFA反切改造，有效地減少了殘余扭轉(zhuǎn)，改善了水平煙道溫度分布，減小了高溫對(duì)流受熱面的煙氣溫度偏差和蒸汽溫度偏差。 ? 反切方案原則： ? 反切方案確定的原則，一是能有效減弱爐膛出口氣流殘余旋轉(zhuǎn)，爐膛出口煙溫不受影響，二是要保證爐膛內(nèi)有足夠的混合強(qiáng)度和火焰充滿度，以利于煤粉的燃盡，保證改造后燃燒效率不降低。 一、蒸汽溫度過高 汽包鍋爐汽溫高原因： ? 汽壓升高，蒸汽量減少； ? 負(fù)荷升高； ? 風(fēng)量調(diào)節(jié)不當(dāng)；煙溫偏差； ? 給水溫度降低等。 （ 4）溫升（降）速率直接影響到氧化皮的剝落，由于氧化皮和基體金屬的熱膨脹系數(shù)有明顯差異，控制溫升速率顯得尤為重要。如大唐湘潭發(fā)電廠 4號(hào) 600MW超臨界鍋爐運(yùn)行不到 4000h、國華沙洲電廠和高資電廠 600MW超臨界鍋爐運(yùn)行 5000h、國華太倉電廠 600MW超臨界鍋爐運(yùn)行 9000h等，因氧化皮脫落造成高溫過熱器爆管。如下圖所示。 ? 統(tǒng)計(jì)表明，四管爆漏原因主要是六類： 磨損：占 %； 結(jié)構(gòu)、膨脹應(yīng)力：占 %； 焊接質(zhì)量：占 %； 過熱、超溫：占 %； 腐蝕：占 %； 材質(zhì)：占 %。 一臺(tái)鍋爐配置兩臺(tái)三分倉空氣預(yù)熱器 。也可采用蒸汽吹灰及高壓水沖洗，起、停爐及投油穩(wěn)燃時(shí)采用蒸汽吹灰。按照規(guī)程要求操作。此時(shí)煙氣流速低，過剩氧量多，容易出現(xiàn)空預(yù)器的燃料積存和再燃燒。 ? 措施： ? 采取有效的鍋爐吹灰和清渣技術(shù)措施，對(duì)避免塌灰落渣的發(fā)生是十分必要的。 ? 據(jù)對(duì)北京某熱電廠 200MW鍋爐發(fā)生塌灰落渣滅火時(shí)的數(shù)據(jù)記錄和運(yùn)行人員的觀察，鍋爐滅火瞬間總要伴隨著爐膛壓力反正，爐膛正壓的數(shù)值大致為 1000～ 1500Pa。試驗(yàn)結(jié)束后，將一次風(fēng)速控制為24 25m/s，對(duì)應(yīng)一次風(fēng)箱風(fēng)壓 2900~3000Pa；在負(fù)荷小于 200MW且給粉機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，控制 B側(cè)一次風(fēng)箱風(fēng)壓 2800~2900 Pa(此時(shí)因停運(yùn)上層給粉機(jī) A側(cè)風(fēng)壓比 B側(cè)略高 )。 2m/s范圍內(nèi)波動(dòng)，只有 C2偏小較多。熱態(tài)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，原運(yùn)行方式一次風(fēng)箱壓力一般在 3400～ 3600Pa，滿負(fù)荷時(shí)噴口一次風(fēng)速在 30m/s左右，同樣風(fēng)壓下在低負(fù)荷時(shí)風(fēng)速會(huì)更高。同時(shí)，檢查各給粉機(jī)下粉插板位置及一次風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)溫和風(fēng)壓情況，表明各給粉機(jī)轉(zhuǎn)速和給粉量基本是均勻的，能夠滿足生產(chǎn)要求，即不是給粉不均導(dǎo)致燃燒惡化?；饳z監(jiān)測(cè)不良的影響是局部性的，且是由燃燒不良所引發(fā)，經(jīng)綜合分析，判斷為鍋爐燃燒惡化導(dǎo)致滅火，保護(hù)誤動(dòng)可以排除。 1025t／ h鍋爐滅火問題的分析與對(duì)策 ? SG1025／ 。 ? 措施： ? 將剛性梁的螺栓反向安裝的全部恢復(fù)為從上往下穿裝，并上緊螺母，防止受震動(dòng)脫落，這樣做即使螺母脫掉，螺栓仍穿在連接板的孔內(nèi)，連接作用仍然保證。 ? 原因分析 ? 檢修原因：剛性梁連接板的螺栓有的是從下往上穿裝的，固定螺母在上端，由于長時(shí)間受到震動(dòng)，有 5～ 6個(gè)螺母松脫，螺桿脫掉，這些剛性梁的強(qiáng)度大為減弱，甚至失去作用。 ? 消除燃料聚集。 ? 為防止磨煤機(jī)停止時(shí)發(fā)生爆炸，控制磨煤機(jī)出入口溫度；在停止給煤機(jī)前及時(shí)惰化；磨煤機(jī)內(nèi)煤位到零后，縮短吹掃時(shí)間，控制煤粉濃度不過低。設(shè)計(jì)煤種為晉北煤(收到基揮發(fā)分為 %、低位發(fā)熱量22441kJ/kg)。因此在磨煤機(jī)啟動(dòng)和停運(yùn)過程中要進(jìn)行吹掃和通入惰化氣體。 ? 蒸汽在備用時(shí)容易變成疏水，如果疏泄不及時(shí)，使用時(shí)就不能以蒸汽的狀態(tài)投入，而以不足量的水噴入燃燒的煤粉中時(shí)，會(huì)產(chǎn)生水煤氣，制造了更為危險(xiǎn)的環(huán)境；若以足量的水噴入磨煤機(jī)，著火可能被撲滅，但金屬部件遇冷可能產(chǎn)生裂紋，此外水煤容易結(jié)塊和結(jié)垢，在拐角的結(jié)塊會(huì)縮短下一次發(fā)生著火的時(shí)間，所以磨煤機(jī)必須退出運(yùn)行，進(jìn)行干燥和清理。在發(fā)生明火燃燒之前，一般是有產(chǎn)生冒煙條件的，但問題是，如果是具有足夠的過量空氣，一氧化碳將變?yōu)槎趸?，煤粉陰燃變成明火，由于一氧化碳監(jiān)測(cè)系統(tǒng)探測(cè)不到二氧化碳，而不能發(fā)出報(bào)警。 ? 第二，磨煤機(jī)出口溫度并不能完全反映磨煤機(jī)內(nèi)部是否處于危險(xiǎn)狀態(tài)。根據(jù)試驗(yàn)，氧的體積濃度小于 16％時(shí)可以避免爆炸。應(yīng)當(dāng)注意爆燃是由煤粉管道上游側(cè)一系列容器 (磨煤機(jī)、分離器、風(fēng)機(jī) )引起的；而燃燒器回火應(yīng)該不是制粉系統(tǒng)爆燃的原因。 ? 國內(nèi)制粉系統(tǒng)也存在著火和爆炸問題。因此，有必要分析正壓直吹制粉系統(tǒng)的著火和爆炸問題，以便采取必要的防范措施避免問題的發(fā)生。 ? 細(xì)度： 100μm， 限制溫度、水分。 ? 需綜合研究。 ? 實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)濃淡兩股的濃度比為 3以上，穩(wěn)燃效果比較有效；若濃度保證不了或者不穩(wěn)定，則效果也就差了些。為穩(wěn)定燃燒，就要提高煤粉濃度。必須認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，迅速提高 300MW及以上鍋爐機(jī)組的運(yùn)行水平。所以鍋爐故障診斷系統(tǒng)最主要的部分是兩個(gè)子系統(tǒng)：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊和專家系統(tǒng)模塊。倒如，當(dāng)爆管特征為爆口管徑明顯脹粗超過金屬監(jiān)督值；爆口管壁減薄呈刀刃狀；爆口周圍材料硬度升高；爆口周圍內(nèi)外壁均無氧化皮；爆口處外壁無明顯腐蝕產(chǎn)物；爆口處內(nèi)壁無明顯腐蝕現(xiàn)象；斷口周圍無明顯微裂紋，這 7種爆管特征對(duì)應(yīng)的故障種類為短期過熱型爆管等等。網(wǎng)絡(luò)輸出 Y為高溫過熱器損壞的程度 (即隸屬度 )。 爐膛滅火 ? 危害鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。同樣四角二次風(fēng)分配的不均勻性也將造成燃燒的不充分，使 q4增大。煤粉越粗，越不均勻，則與空氣接觸的單位質(zhì)量的煤粉面積與體積減小，燃燒就越不充分，燃盡程度低， q4增大。漏風(fēng)位置靠近爐膛出口時(shí)，漏風(fēng)使煙溫降低，傳熱量減少，隨著煙氣的流動(dòng)，煙溫降低幅度逐漸減少，至排煙處，排煙溫度升高。 二、燃燒故障 ? 制粉系統(tǒng)故障：斷粉、一次風(fēng)管堵塞、自燃爆炸； ? 燃燒過程：燃燒不穩(wěn)、滅火、爆燃、結(jié)渣、燃燒器故障； ? 煙道故障：再燃、飛灰含碳高、排煙溫度高。 ? 腐蝕熱疲勞爆破口特征：向火側(cè)產(chǎn)生沿圓周發(fā)展的裂紋；局部區(qū)域有平行裂紋；斷口上部有腐蝕坑和二次裂紋；充滿腐蝕物質(zhì)，裂紋處有熔鹽和煤灰沉積物；裂紋處向火側(cè)球化。 腐蝕疲勞 ? 腐蝕疲勞也稱汽側(cè)氧腐蝕。 ? 按應(yīng)力狀態(tài)分三種類型：高溫蠕變、應(yīng)力氧化裂紋、高溫氧化型。 短期過熱 ? 鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，管子強(qiáng)度是通過管子計(jì)算壁溫下材料的許用應(yīng)力來考慮的。因此，從火焰所發(fā)出的光的顏色，含有與燃燒狀況有關(guān)的信息，是把握燃燒狀況重要的情報(bào)來源。 ? 還可以測(cè)量組分濃度、顆粒成分等。通過以上測(cè)量數(shù)據(jù)，加上操作者的經(jīng)驗(yàn)，可診斷故障的可能性。學(xué)習(xí)所選用的規(guī)則實(shí)際上就是權(quán)值矩陣的修改規(guī)則，稱為學(xué)習(xí)算法。它不同于傳統(tǒng)的人工智能領(lǐng)域普遍采用的基于邏輯與符號(hào)處理的理論和方法，為人工智能的研究開發(fā)了一種新方法。 ? 用機(jī)器來復(fù)制人的智能，即用計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的軟件系統(tǒng)來執(zhí)行和人的智能相關(guān)的復(fù)雜功能，稱為人工智能。 ? 美國 Lockheed Martin公司開發(fā)的 InEC系統(tǒng)具有傳統(tǒng)專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)混合模式，幫助操作者選擇合理的運(yùn)行參數(shù)，減少燃燒損失。 ? 故障分析：根據(jù)檢測(cè)的信號(hào)并補(bǔ)充其它手段，尋找故障源。第十三章 鍋爐故障診斷及 事故處理 第一節(jié) 故障診斷簡介 一、故障診斷的概念 ? 故障診斷包括兩個(gè)方面：零件、系統(tǒng)診斷 ? 零件故障指零件失效。對(duì)故障的危害作評(píng)估，給出故障等級(jí)。 ? 美國 Pegasus公司開發(fā)鍋爐優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為內(nèi)核，用以提高燃燒效率和降低 NOx排放。針對(duì)某個(gè)領(lǐng)域的人工智能系統(tǒng)稱為專家系統(tǒng)。 ? 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由大量簡單處理單元廣泛連接而成的網(wǎng)絡(luò)。 ? 專家系統(tǒng)不足： “瓶頸”問題；；。 ? 但鍋爐燃燒故障、四管泄漏等故障特征量提取需用特殊手段。 ? 輻射頻譜分析：火焰頻譜分析試驗(yàn)裝置由光探頭、光電轉(zhuǎn)換器、放大濾波電路、 A/D轉(zhuǎn)換和計(jì)算機(jī)組成。 kgc/kga； ； ? 聲波測(cè)量法： 聲波傳播時(shí)間和傳播路徑上的氣體溫度 (假設(shè)為均勻溫度分布 )的關(guān)系式為： ? 圖像處理： 用電視攝像機(jī)作為傳感器，將所拍攝火焰圖像一路送錄像機(jī)保存待用，另一路經(jīng)圖像采集與變換系統(tǒng)送計(jì)算機(jī)。短期過熱指實(shí)際壁溫超過設(shè)計(jì)工況下的壁溫，使材料的許用應(yīng)力急劇下降，在管內(nèi)壓力作用下，使管子實(shí)際應(yīng)力超過許用應(yīng)力而爆管。 ? 高溫蠕變型爆破口特征：管子膨脹量明顯超過金屬監(jiān)督規(guī)定的數(shù)值；爆破口邊沿較鈍，爆破口周圍氧化皮有密集的縱向裂紋，且在較大范圍內(nèi)有蠕變空洞或裂紋；向火面金相組織完全球化，彎頭處可能發(fā)生再結(jié)晶。指由于氧的作用，使管內(nèi)工質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，在管子內(nèi)壁鈍化膜破壞處，發(fā)生點(diǎn)狀腐蝕。 ? 原因：基本負(fù)荷機(jī)組改調(diào)峰運(yùn)行，或由于管壁超溫導(dǎo)致疲勞強(qiáng)度降低；煙氣含硫、鈉等多。 排煙溫度偏高 ? 降低鍋爐熱效率；影響電除塵器正常工作。漏風(fēng)點(diǎn)越靠近排煙處，會(huì)降低排煙溫度，但由于排煙容積增大，排煙熱損失仍然增加。 ? 運(yùn)行因素： ? 過量空氣系數(shù)：當(dāng)爐膛過量空氣系數(shù)減少時(shí)，煤粉顆粒接觸到的氧減少，煤粉燃盡程度降低，q4增大。不論是對(duì)采用直流燃燒器的切圓燃燒方式，還是采用旋流燃燒器的前后墻對(duì)沖的燃燒方式，這種不平衡帶來的影響都是存在的。 ? 正壓滅火：煤粉鍋爐出現(xiàn)正壓運(yùn)行，一般是以下幾個(gè)原因：爆燃、掉渣、引風(fēng)機(jī)故障、吹灰、燃燒不穩(wěn)、煤質(zhì)或負(fù)荷突變等 。本模型有 4個(gè)輸出，即高溫過熱器破壞程度分別為：嚴(yán)重 y中等 y輕微 y不破裂 y4。此類系統(tǒng)如美國 ESCARTA專家系統(tǒng)。這兩個(gè)子系統(tǒng)通過傳遞故障診斷編碼和仿真后的模式識(shí)別信息進(jìn)行交互。 事故處理 ? 在 300MW鍋爐機(jī)組中，幾乎包括了世界上各種形式的大型鍋爐。同時(shí)，又不使煤粉燃盡發(fā)生困難，設(shè)法不改變一次風(fēng)率，即不改變總的煤粉濃度，而是將原有的一次風(fēng)分成兩股，一股濃縮，即濃度提高，另一股淡化。但是，若同時(shí)希望抑制NOx的生成量，濃度還要進(jìn)一步提高。 ? 鍋爐事故占電廠事故的 70% ? 四管爆破占鍋爐事故的 30% ? 國內(nèi) 300MW機(jī)組已有百多臺(tái)，逐漸向調(diào)峰過渡。 二、制粉系統(tǒng)自燃和爆炸 ? 直吹式系統(tǒng)自燃和爆炸 原因：積粉，煤中混入易爆品，出口溫度過高，停用前未吹掃。 ? 據(jù)美國電力科學(xué)研究院 (EPRI)的統(tǒng)計(jì)，在美國 361座火電廠中，平均每臺(tái)機(jī)組每年著火，每年爆炸 。據(jù)國內(nèi) 150臺(tái)鍋爐的統(tǒng)計(jì)， 42%的鍋爐制粉系統(tǒng)發(fā)生過爆炸，直吹式系統(tǒng)的爆炸率為 %。盡管從爆燃結(jié)果看，被損害的往往是煤粉管道，而不是磨煤機(jī)、分離器等。根據(jù)有關(guān)規(guī)程要求，設(shè)備出口氣粉混合物中氧氣的容積份額應(yīng)控制在 12%以下。這是因?yàn)楸ㄅc許多因素有關(guān)，包括氧氣的濃度、煤粉的濃度以及可燃?xì)怏w濃度，尤其是當(dāng)可燃?xì)怏w濃度較高時(shí)，即使是較低的溫度，也會(huì)發(fā)生爆炸。此外，由于空預(yù)器漏風(fēng)中夾帶一氧化碳，或者來煤系統(tǒng)冒煙有一氧化碳，都可能使探測(cè)器發(fā)生混亂。國外機(jī)組除較多使用二氧化碳、氮?dú)鉃榻橘|(zhì)外，在惰化系統(tǒng)中也附有清洗系統(tǒng)。 ? 對(duì)于裝有一氧化碳探測(cè)系統(tǒng)的磨煤機(jī)內(nèi)一氧化碳濃度超過定值時(shí)，就發(fā)出警報(bào)，運(yùn)行人員可以連續(xù)跟蹤一氧化碳的濃度變化，并且采取滅火措施，例如投入惰化系統(tǒng)，磨煤機(jī)隔離運(yùn)行等。后改用神華煤 (收到基揮發(fā)分為 、低位發(fā)熱量 22210kJ/kg、灰分 )和準(zhǔn)葛爾煤 (收到基揮發(fā)分為 、低位發(fā)熱量22580kJ/kg、灰分 )，由于設(shè)計(jì)煤種變化，加上對(duì)設(shè)備和煤粉特性了解不夠，制粉系統(tǒng)發(fā)生了 5次爆燃。 ? 磨煤機(jī)啟動(dòng)前不暖磨，防止停止磨煤機(jī)時(shí)磨煤機(jī)內(nèi)粉未吹空，造成積粉自燃。 ? 析鐵氫爆 ? 水冷壁泄露 二、內(nèi)爆 ? 燃料突然切斷、風(fēng)機(jī)特性、運(yùn)行不當(dāng)。 ? 檢查爐膛防爆門，發(fā)現(xiàn)有 3個(gè)卡澀無法動(dòng)作，爐膛產(chǎn)生正壓時(shí)起不到泄壓防爆的作用。 ? 對(duì)被卡住的防爆門進(jìn)行修復(fù)，保證其動(dòng)作靈活不漏灰，防爆門出口管內(nèi)的積灰清理干凈，使防爆門動(dòng)作不受阻，確保其有足夠的瀉壓能力。Ⅱ 型布置、切向燃燒，露天布置，全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)，平衡通風(fēng)，固態(tài)機(jī)械除渣。 b）煤質(zhì)的影響 鍋爐燃燒惡化與煤質(zhì)不好有密切的關(guān)系。 e）一次風(fēng)速不均 各一次風(fēng)管風(fēng)速相差大，對(duì)燃燒的穩(wěn)定性是極不利的。加之低負(fù)荷時(shí)爐膛溫度低，下層煤粉濃度也