鍋爐滅火是火電廠的常見故障。鍋爐滅火時(shí)，往往伴隨著爐膛壓力的巨幅波動(dòng)，若此時(shí)未及時(shí)采取緊急保護(hù)措施，而仍讓燃料繼續(xù)進(jìn)入爐膛，則有可能使燃料在不受控制的再點(diǎn)燃條件下瞬間爆燃造成爐膛外爆，這就是通常所說(shuō)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(jī)組頭等的反事故重點(diǎn)要求。
　　
　　從六十年代起，中外火電機(jī)組就采用并推廣了一系列火焰檢測(cè)裝置和爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)，并制定了有關(guān)的安全規(guī)程，如美國(guó)國(guó)家燃燒保護(hù)協(xié)會(huì)（NFPA）標(biāo)準(zhǔn)。
　　
　　從七十年代起，我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)的大型火電機(jī)組配套有爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS），其運(yùn)行效益證明FSSS已成為現(xiàn)代電站鍋爐安全運(yùn)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(guó)家電力公司都把防止鍋爐爐膛爆炸事故單列為一項(xiàng)防止電力生產(chǎn)重大事故的重點(diǎn)要求。與此同時(shí)，鍋爐滅火保護(hù)技術(shù)也得到了迅猛的發(fā)展，從1988年專題研討會(huì)對(duì)50～75MW機(jī)組要求的"爐膛壓力簡(jiǎn)易保護(hù)"到簡(jiǎn)易型、普通型、過(guò)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(hù)與鍋爐滅火保護(hù)緊密相連，都離不開爐膛壓力保護(hù)，滅火保護(hù)與壓力保護(hù)都很重要。但在實(shí)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(hù)等同于鍋爐滅火保護(hù)，在概念上甚至用爐膛壓力保護(hù)取代鍋爐滅火保護(hù)，有的還提出用爐膛負(fù)壓信號(hào)確認(rèn)（串聯(lián)）鍋爐滅火的鍋爐滅火保護(hù)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(yùn)行中，燃料特性、運(yùn)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?xì)怏w有關(guān)，如能配煤合理、風(fēng)煤比例調(diào)整得當(dāng)，一般是不會(huì)發(fā)生滅火、放炮的。在鍋爐啟、停過(guò)程及低負(fù)荷或變動(dòng)負(fù)荷運(yùn)行中，運(yùn)行參數(shù)變動(dòng)較大，常因進(jìn)入爐內(nèi)的燃料與風(fēng)量控制不當(dāng)而發(fā)生燃料不穩(wěn)及至鍋爐突然熄火。若此時(shí)未察覺瀕臨滅火前的燃燒不穩(wěn)，又未及時(shí)采取緊急保護(hù)措施，繼續(xù)讓燃料進(jìn)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(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于風(fēng)粉配合不當(dāng)，引起燃燒不穩(wěn)滅火；
　　
　　●由于低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，容易產(chǎn)生下粉不均、風(fēng)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(fēng)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(fēng)原因和燃燒原因兩類，壓力變化又分為正壓、負(fù)壓兩種。送引風(fēng)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(fù)雜，在鍋爐運(yùn)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(shí)，爐膛內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓；局部爆燃時(shí)，則爐膛內(nèi)出現(xiàn)正壓。這就是為什么滅火前和低負(fù)荷時(shí)爐膛正、負(fù)壓急劇波動(dòng)的原因，若調(diào)整不當(dāng)，將導(dǎo)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(dǎo)致爐膛內(nèi)產(chǎn)生較大的負(fù)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(dāng)爐膛內(nèi)煙氣容積V不變時(shí)，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(fù)壓。加之爐內(nèi)燃燒是急劇的化學(xué)變化過(guò)程，燃燒后的煙氣中除包括一、二次風(fēng)外，還包括燃燒時(shí)產(chǎn)生的CO2和水蒸汽等。當(dāng)鍋爐滅火時(shí)，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(shí)引風(fēng)機(jī)擋板仍保持原來(lái)的開度，勢(shì)必造成很大的爐膛負(fù)壓，如不采取措施，則鍋爐將有產(chǎn)生"內(nèi)爆"的危險(xiǎn)。
　　
　　爐膛內(nèi)較大的負(fù)壓主要在以下情況下出現(xiàn)：
　　
　　●鍋爐滅火后，爐膛內(nèi)負(fù)壓增大；
　　
　　●送風(fēng)機(jī)故障或擋板關(guān)閉，引風(fēng)機(jī)仍運(yùn)行，造成爐膛內(nèi)出現(xiàn)較大負(fù)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(cè)點(diǎn)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(shí)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(diǎn)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(dòng)；
　　
　　●引風(fēng)機(jī)故障或擋板關(guān)閉，送風(fēng)機(jī)仍在運(yùn)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(shí)爐膛壓力變化的實(shí)況分析
　　
　　鍋爐滅火后產(chǎn)生的zui大負(fù)壓與鍋爐負(fù)荷、煤質(zhì)情況、漏風(fēng)情況等多種因素有關(guān)，每一次滅火都有不同的zui大負(fù)壓。下面是某臺(tái)125MW機(jī)組鍋爐滅火的實(shí)況。
　　
　　（1）鍋爐滅火保護(hù)裝置開環(huán)運(yùn)行的實(shí)況
　　
　　該鍋爐在加裝滅火保護(hù)裝置之前，設(shè)有爐膛正、負(fù)壓過(guò)大保護(hù)，整定值為正壓+1200Pa和負(fù)壓-1000Pa（三選二），且延時(shí)2秒MFT跳閘。在機(jī)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(hù)裝置，在開環(huán)運(yùn)行的一年中，因各種原因引起鍋爐滅火19次，滅火時(shí)產(chǎn)生的正負(fù)壓保護(hù)達(dá)整定值（+1200Pa,-1000Pa）的只有8次，且達(dá)整定值的時(shí)間也長(zhǎng)短不一。
　　
　　（2）燃燒過(guò)程自然滅火爐膛壓力的變化
　　
　　鍋爐滅火保護(hù)裝置投閉環(huán)運(yùn)行中的4次鍋爐滅火實(shí)況對(duì)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(fù)壓偏大，達(dá)到的負(fù)壓值都不很大（zui大的屬第4次-600Pa，小的-180Pa），未達(dá)保護(hù)整定值。4次MFT跳閘后爐膛負(fù)壓都有較大的變化，兩次滿負(fù)荷跳閘后都超過(guò)-1000Pa,其中一次不超過(guò)-2000Pa,兩次低負(fù)荷也達(dá)-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(fù)壓的原因外，還有一個(gè)主要的原因是MFT跳閘后跳掉了排粉機(jī)，使一次風(fēng)中斷，減少送風(fēng)所致。從兩次低負(fù)荷跳閘來(lái)看，都出現(xiàn)了正壓，說(shuō)明有局部爆燃。
　　
　　（3）運(yùn)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(hù)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(fù)則滅火保護(hù)動(dòng)作）。爐膛負(fù)壓達(dá)跳閘值所需時(shí)間分別為15秒和12秒（壓力為三選二，有二點(diǎn)達(dá)跳閘值時(shí)延時(shí)2秒跳閘），都需時(shí)間較長(zhǎng)，而到滅火保護(hù)動(dòng)作時(shí)間分別為18秒和14.5秒，說(shuō)明在負(fù)壓達(dá)跳閘值前爐膛未滅火，達(dá)跳閘值時(shí)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(fù)壓變化，一般均能達(dá)到跳閘值，但需時(shí)間較長(zhǎng)（十幾秒），恢復(fù)到穩(wěn)定值時(shí)間也較長(zhǎng)（分別是33秒和20秒），而且達(dá)到跳閘值時(shí)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(fù)壓的增大，鍋爐滅火后所達(dá)到的zui大負(fù)壓與鍋爐負(fù)荷、煤質(zhì)情況、燃燒情況、送引風(fēng)及漏風(fēng)情況等多種因素有關(guān)，并且在滅火后3秒鐘內(nèi)，負(fù)壓變化往往不足以達(dá)到保護(hù)動(dòng)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(dá)到）；而爐膛負(fù)壓達(dá)到跳閘值時(shí)，也并不一定意味著爐膛已滅火，盡管多數(shù)情況下，負(fù)壓過(guò)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(fù)雜，結(jié)果多變，滅火后所能達(dá)到的負(fù)壓值、zui大值以及到達(dá)的時(shí)間，也并無(wú)一成不變的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，而是關(guān)系復(fù)雜的變量關(guān)系，滅火時(shí)負(fù)壓未改很大，負(fù)壓很大時(shí)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(hù)設(shè)置中應(yīng)注意的問(wèn)題
　　
　　（1）爐膛滅火跳閘條件的設(shè)置
　　
　　鍋爐滅火后不迅速切斷進(jìn)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(hù)時(shí)，是否滅火的判斷一定要根據(jù)火檢信號(hào)及相應(yīng)邏輯（如每層3/4火檢滅火等）來(lái)進(jìn)行，切忌串入爐膛負(fù)壓確認(rèn)信號(hào)，否則會(huì)造成保護(hù)拒動(dòng)，后果不堪設(shè)想。因?yàn)殄仩t滅火時(shí)（3秒內(nèi)），爐膛負(fù)壓值并無(wú)定數(shù)，有的甚至變化不大。
　　
　　（2）爐膛正負(fù)壓過(guò)大跳閘條件的設(shè)置
　　
　　從以上分析可見，爐膛正負(fù)壓過(guò)大時(shí)，鍋爐燃燒狀況已大大惡化，且會(huì)危急爐墻及鍋爐的鋼結(jié)構(gòu)等，但這時(shí)鍋爐仍在運(yùn)行，火焰仍在燃燒，顯然此時(shí)亦是非常危險(xiǎn)的。因此，在滅火保護(hù)中設(shè)置爐膛正負(fù)壓過(guò)大跳閘保護(hù)是非常必要的。不能因?yàn)樵O(shè)置了火焰火跳閘保護(hù)而輕視或取消爐膛正負(fù)壓過(guò)大跳閘保護(hù)，因?yàn)檎?fù)壓過(guò)大時(shí)爐膛未必就已滅火了。
　　
　　（3）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(fù)壓也未達(dá)到跳閘整定值。但此時(shí)鍋爐已處在一個(gè)非常危險(xiǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，特別是在燃料又不*中斷的情況下更加危險(xiǎn)。因此，要設(shè)置燃料中斷跳閘保護(hù)，使MFT動(dòng)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(shí)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(duì)應(yīng)關(guān)系，但也可得出一些在一定條件下的滅火對(duì)應(yīng)一定的爐膛壓力的變化規(guī)律，它有助于進(jìn)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(dòng)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(yùn)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(fù)壓過(guò)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(hù)系統(tǒng)，才能有效防止鍋爐滅火放炮。同時(shí)，掌握鍋爐滅火與爐膛壓力的變化規(guī)律，就能識(shí)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(xiàn)。
　　
　　[參考文獻(xiàn)]
　　
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　　［2］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(yàn)研究所，江蘇省電力系統(tǒng)發(fā)電科技情報(bào)網(wǎng)，1995-01
　　
　　［3］防止鍋爐滅火放炮研討會(huì)紀(jì)要,［急件］電技［1989］71號(hào)，能源部電力司