锅炉空气预热器着火原因分析

　　一、前言

　　辽宁省华锦化工集团盘锦乙烯有限责任公司开工锅炉BF-1101B回转式空气预热器(GAH)曾先后2次因发生二次燃烧事故而损坏。为吸取事故教训，笔者对空气预热器着火原因、现象进行了分析，并提出了相应的预防措施及解决办法。

　　二、事故经过

　　2004年1月14日零时58分，该公司BF-110lB炉因火焰监测器检测不到火焰信号而报警联锁停车，紧接着工艺人员对B炉实施恢复点火过程中，又因其他仪表故障而多次使B炉吹扫点火失败。2时左右，就在继续对B炉进行吹扫点火期间，总控人员发现锅炉系统报警盘上的GAH停车报警，于是立即通知现场检查确认。检查中发现空气预热器换热元件已经冒烟着火，支撑板被烧得通红，并且蓄热板多半因严重过热而熔化变形，有的已脱落在烟道内。各种现象表明GAH 为二次燃烧，现场立即做紧急处理。检修后虽能勉强再用，但GAH转子终因严重过热而产生了明显位移，并导致漏风严重、周边过渡卡磨、电机频繁超载眺闸等一系列不良后果，初定择期进行检修或更换。而该炉在1997年12月，就曾因锅炉超负荷运行时间过长，已发生过2起空气预热器二次燃烧事故，事故造成空气预热器全部烧毁。

　　三、空气预热器着火原因分析

　　该公司乙烯装置开工锅炉BF-1101B采用日本NEC技术设计制造，可实现单烧油、气或油气同时混烧，于1989年12月点火供汽投人工艺运行。该炉采用回转式空气预热器(GAH)，利用锅炉尾部的烟气余热来加热空气，以改善燃烧效果，提高锅炉热效率。空气预热器着火多发生在燃油和燃气炉上，又称锅炉尾部二次燃烧。B炉回转式空气预热器的波纹板式蓄热元件被紧密地放置在扇形隔仓内，由于流通空间狭小，很容易造成可燃物沉积，因此，当炉膛内一些没有完全燃烧或未燃尽的可燃物随烟气流在空气预热器蓄热元件内沉积后，一旦氧化升温达到着火条件，便会发生着火燃烧，造成受热元件烧损，其主要原因有以下几方面。

　　1．由燃料组分过重而导致燃料燃烧不完全，使GAH挟热面上积聚可燃物

　　一段时间以来，该公司锅炉以外购渣油、裂化残油和抽余C4燃料为多，它们的组分较重，黏度较高，自燃点低，燃烧时易析碳，蒸汽雾化燃料时破碎能力也很差，大分子油滴含量高，油枪喷嘴易堵塞，因此经常影响燃油的雾化质量和燃烧效果。运行时女口果燃烧调整不当，风量不足或配风不合理以及工艺工况波动时，就会来不及使炭黑燃烧完全而产生黑烟。炉瞠内没有完全燃烧的油粒被烟气带到锅炉尾部GAH换热面上开始沉积，这也就为二次燃烧提供了物质基础n从最近这次停车后仪表人员对火焰监测器的检查结果看，并没有查出问题。经验分析认为，这次事故基本上是燃料燃烧不好时产生大量黑烟，黑烟进入或遮盖住了监测器探头，产生假信号报警停车所致。

　　另外，在锅炉频繁启停过程中，由于炉瞠燃烧工况不良，燃料不易燃尽，在烟气流速较低时，极易造成大量未燃尽的可燃物沉积；锅炉低负荷运行时间过长，燃烧不稳定，烟速偏低，未燃尽的可燃物易在波纹板上沉积；以往事故教训和经验还证实：空气预热器转子堵灰、磨损后漏风、烟道尾部过剩空气系数或氧含量控制过低等都能导致燃料因缺氧而燃烧不完全。目前，该公司A、B炉空气预热器转子都有不同程度的漏风隐患；1997年以后，锅炉因各种原因始终不能满负荷运行，烟气流速低；有时为提高锅炉热效率而一味去降低尾部过剩空气量。这些都为空气预热器二次燃烧留下了隐患。

　　2．频繁吹扫点火为锅炉沉积可燃物着火提供了充足的复

　　锅炉点火过程中烟气流速低，燃烧系统空间的含氧量又较正常运行时高得多，像B炉当时曾连续几次点火吹扫，因此便使尚具余热的未燃尽可燃物因具备了充足的过剩氧量而复燃。

　　3．由于吹灰机吹灰间隔时间设置大长或吹灰效果不良以及水冲洗装置没有按要求投用而导致可燃物累积为减轻飞灰、未燃物及酸性物质在GAH换热面上的沉积程度，保持换热面尽量清洁，降低烟气流通阻力，提高进风预热效果，因此对其设置了吹灰器和固定式水冲洗装置。吹灰机吹灰周期设置应以锅炉所烧燃料、蒸汽负荷、燃烧工况、起停次数以及换热介质前后温度、压力改变等情况为调整依据，而不是一成不变的。目前凡配置吹灰器的锅炉普遍设定吹灰周期为4-8h／次。但当燃料组分变重、负荷偏低、由于某种原因经常冒黑烟、排烟温度超标、换热介质压差增大时，就应该缩短吹灰周期或临时增加手动吹灰次数；否则，可燃物长时间大量积存就很可能引起二次着火。而水冲洗是针对吹灰器清扫能力有限，难以彻底除灰问题而采用的一种水洗方法，因此锅炉应定期按要求投用水冲洗装置除灰。

　　4．由于运行人员对二次燃烧事故判断不准确

　　处理方法和经验不足而导致燃料燃烧不完全在回顾以往几次事故的处理过程及总结其他厂家经验教训后，笔者发现，运行人员对二次燃烧事故初起现象的判断方法和经验还不足，有多少可以扑灭着火的方法不是很清楚，处理也不及时准确。在该次事故调查中还发现。有的外聘操作工对现有预防设施还不知道该如何投用，最终导致二次燃烧后果扩大。

　　另外，操作人员责任心不强或技术不过硬也是造成二次燃烧的重要原因。加强运行人员的职业素质教育和技术培训工作，增强操作人员对异常事故的判断和处理能力是有效预防和正确处理二次燃烧事故的有力保证。

　　四、二次燃烧前后的现象

　　1．二次燃烧不论在锅炉停车状态还是在运行状态下发生，最初一般表现为排烟温度迅速升高，且进出口烟温偏差极小；

　　2．烟道尾部过剩空气系数和氧含量降至零，虽手动开大风机入口挡板，但效果仍不明显；

　　3．烟囱不正常地冒黑烟，严重时GAH处烟道四周保温层也有烟气串出；

　　4．有时因GAH过热变形后出现刮磨而使电机超电流或过载跳闸，风动马达带负荷困难。

　　五、发生二次燃烧后的处理对策

　　1．当发现上述现象时，操作人员应通过人孔视镜进行全面检查并调整燃烧。当空气预热器或烟道内部烟温迅速上升，并有二次燃烧现象出现时，应立即紧急停炉，切断向燃烧室内供应燃料，停止送风机并完全关闭烟气和空气挡板，使锅炉处于密闭状态。然后开启GAH吹灰蒸汽和灭火专用蒸汽，进行灭火。

　　2．在GAH转子开始有熔化变形时，标志着二次燃烧已经比较严重，此时应投用水冲洗装置进行扑灭，并打开空气预热器下部灰斗排水口排水，以将空气预热器变形和损坏程度降至最低。当内部水冲洗系统水量较小时，可紧急接通厂区消防水系统，对空气预热器进行灌灭。

　　3.当发现烟道外壳保温层也呈现红热冒烟现象时，可通过浇水喷淋冷却，同时也应对GAH导向轴承油室进行浇水降温，以防油室着火。

　　4．发生二次燃烧时尽量不要打开任何可以进空气的通道。当确认烟道二次燃烧完全消除后，才可停止蒸汽吹扫和关闭水冲洗阀门，全面检查转子和密封系统的损坏和变形情况，具备点火条件时，方能开启风机并逐渐开大空气挡板和烟道挡板，通风5-10min，重新点火。

　　5．如果GAH损坏严重，且不能在短时间内恢复时，要制定出合理的修复计划。特别要注意烟道要有充分的降温时间。2004年1月14日2时左右，B炉发生二次燃烧，扑灭后预定次日检修，但由于降温时间短，就在次日上午打开烟道人孔时，由于尚有一定余热的残余可燃物与空气接触，又再次发生了着火燃烧，结果加剧了GAH的损坏程度。

　　六、空气预热器产生二次燃烧的预防措施

　　从以往事故的发生规律可以看出：二次燃烧多发生在锅炉频繁启停和负荷长期偏低或严重超高阶段，防止锅炉空气预热器二次燃烧的主要措施是防止可燃物的沉积和着火初期的正确处理。

　　1．运行规程中应明确炉前燃油和雾化蒸汽的压力、温度以及烟气和空气进出口温度等监控点参数，发现异常应及时采取措施处理。当烟气温度超过设定值时，应联锁或手动停炉。

　　2．锅炉在燃用渣油或重油以及在投油枪、负荷偏低运行阶段，尤其应注意油的完全燃烧，根据燃料性质、锅炉尾部过剩。：含量或过剩空气系数及火焰的分布和颜色调整好燃烧工况，保持最佳的雾化状态。对存在漏油、雾化不良的油嘴应及时予以更换。

　　3．当燃料有较大变化、锅炉在低于25％额定负荷下长时间运行、回转式空气预热器烟气侧压差增加、烟囱连续冒黑烟以及停炉前，应缩短吹灰周期或手动增加吹灰次数，以减少可燃物沉积，必要时可停炉用水冲洗。

　　4．停炉后风机应继续运转，当烟气进口温度降至150’C以下时方能停止空气预热器运行。若发现温度有急剧上升现象，须立即做好灭火准备。

　　5．空气预热器出入口烟／风挡板，应能关闭严密。

　　6．在空气预热器的空气及烟气侧最好设蒸汽或喷水灭火装置，需要时利用吹灰蒸汽管或专用消防蒸汽将烟道内充满蒸汽进行隔绝空气式消防灭火。严重时也可投入消防水进行灭火。

　　7．建议在尽量*近预热器转子处加装预热器压降测点和空气预热器烟气出口温度测点，以便更好地反映空气预热器的实际运行状况。

　　8．加强操作人员的技术规程培训和责任心的培养对异常现象的判断和处理能力。

　　七、结论

　　几起空气预热器二次燃烧所造成的设备损坏已使该公司蒙受了重大的经济损失，因此对它的防范和处理切不可掉以轻心。各主管部门应积极组织技术力量尽可能健全和规范锅炉操作规程，尤其要完善GAH在各种情况下的紧急处理预案。同时也要强化技术规程培训，完备现有的安全消防配套设施，以确保其始终在一个安全稳妥的环境下运行。近年来，随着新型空气预热器换代产品和新一代除灰技术的不断发展和成熟，使二次燃烧的发生几率得到了很好的控制，应在这方面做一些尝试。

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