一、前言
    遼寧省華錦化工集團盤錦乙烯有限責任公司開工鍋爐BF-1101B回轉式空氣預熱器(GAH)曾先后2次因發生二次燃燒事故而損壞。為吸取事故教訓，筆者對空氣預熱器著火原因、現象進行了分析，并提出了相應的預防措施及解決辦法。
    二、事故經過
    2004年1月14日零時58分，該公司BF-110lB爐因火焰監測器檢測不到火焰信號而報警聯鎖停車，緊接著工藝人員對B爐實施恢復點火過程中，又因其他儀表故障而多次使B爐吹掃點火失敗。2時左右，就在繼續對B爐進行吹掃點火期間，總控人員發現鍋爐系統報警盤上的GAH停車報警，于是立即通知現場檢查確認。檢查中發現空氣預熱器換熱元件已經冒煙著火，支撐板被燒得通紅，并且蓄熱板多半因嚴重過熱而熔化變形，有的已脫落在煙道內。各種現象表明GAH為二次燃燒，現場立即做緊急處理。檢修后雖能勉強再用，但GAH轉子終因嚴重過熱而產生了明顯位移，并導致漏風嚴重、周邊過渡卡磨、電機頻繁超載眺閘等一系列不良后果，初定擇期進行檢修或更換。而該爐在1997年12月，就曾因鍋爐超負荷運行時間過長，已發生過2起空氣預熱器二次燃燒事故，事故造成空氣預熱器全部燒毀。
    三、空氣預熱器著火原因分析
    該公司乙烯裝置開工鍋爐BF-1101B采用日本NEC技術設計制造，可實現單燒油、氣或油氣同時混燒，于1989年12月點火供汽投人工藝運行。該爐采用回轉式空氣預熱器(GAH)，利用鍋爐尾部的煙氣余熱來加熱空氣，以改善燃燒效果，提高鍋爐熱效率。空氣預熱器著火多發生在燃油和燃氣爐上，又稱鍋爐尾部二次燃燒。B爐回轉式空氣預熱器的波紋板式蓄熱元件被緊密地放置在扇形隔倉內，由于流通空間狹小，很容易造成可燃物沉積，因此，當爐膛內一些沒有完全燃燒或未燃盡的可燃物隨煙氣流在空氣預熱器蓄熱元件內沉積后，一旦氧化升溫達到著火條件，便會發生著火燃燒，造成受熱元件燒損，其主要原因有以下幾方面。
    1．由燃料組分過重而導致燃料燃燒不完全，使GAH挾熱面上積聚可燃物
    一段時間以來，該公司鍋爐以外購渣油、裂化殘油和抽余C4燃料為多，它們的組分較重，黏度較高，自燃點低，燃燒時易析碳，蒸汽霧化燃料時破碎能力也很差，大分子油滴含量高，油槍噴嘴易堵塞，因此經常影響燃油的霧化質量和燃燒效果。運行時女口果燃燒調整不當，風量不足或配風不合理以及工藝工況波動時，就會來不及使炭黑燃燒完全而產生黑煙。爐瞠內沒有完全燃燒的油粒被煙氣帶到鍋爐尾部GAH換熱面上開始沉積，這也就為二次燃燒提供了物質基礎n從最近這次停車后儀表人員對火焰監測器的檢查結果看，并沒有查出問題。經驗分析認為，這次事故基本上是燃料燃燒不好時產生大量黑煙，黑煙進入或遮蓋住了監測器探頭，產生假信號報警停車所致。
    另外，在鍋爐頻繁啟停過程中，由于爐瞠燃燒工況不良，燃料不易燃盡，在煙氣流速較低時，極易造成大量未燃盡的可燃物沉積；鍋爐低負荷運行時間過長，燃燒不穩定，煙速偏低，未燃盡的可燃物易在波紋板上沉積；以往事故教訓和經驗還證實：空氣預熱器轉子堵灰、磨損后漏風、煙道尾部過剩空氣系數或氧含量控制過低等都能導致燃料因缺氧而燃燒不完全。目前，該公司A、B爐空氣預熱器轉子都有不同程度的漏風隱患；1997年以后，鍋爐因各種原因始終不能滿負荷運行，煙氣流速低；有時為提高鍋爐熱效率而一味去降低尾部過剩空氣量。這些都為空氣預熱器二次燃燒留下了隱患。
    2．頻繁吹掃點火為鍋爐沉積可燃物著火提供了充足的復
    鍋爐點火過程中煙氣流速低，燃燒系統空間的含氧量又較正常運行時高得多，像B爐當時曾連續幾次點火吹掃，因此便使尚具余熱的未燃盡可燃物因具備了充足的過剩氧量而復燃。
    3．由于吹灰機吹灰間隔時間設置大長或吹灰效果不良以及水沖洗裝置沒有按要求投用而導致可燃物累積為減輕飛灰、未燃物及酸性物質在GAH換熱面上的沉積程度，保持換熱面盡量清潔，降低煙氣流通阻力，提高進風預熱效果，因此對其設置了吹灰器和固定式水沖洗裝置。吹灰機吹灰周期設置應以鍋爐所燒燃料、蒸汽負荷、燃燒工況、起停次數以及換熱介質前后溫度、壓力改變等情況為調整依據，而不是一成不變的。目前凡配置吹灰器的鍋爐普遍設定吹灰周期為4-8h／次。但當燃料組分變重、負荷偏低、由于某種原因經常冒黑煙、排煙溫度超標、換熱介質壓差增大時，就應該縮短吹灰周期或臨時增加手動吹灰次數；否則，可燃物長時間大量積存就很可能引起二次著火。而水沖洗是針對吹灰器清掃能力有限，難以徹底除灰問題而采用的一種水洗方法，因此鍋爐應定期按要求投用水沖洗裝置除灰。
    4．由于運行人員對二次燃燒事故判斷不準確
    處理方法和經驗不足而導致燃料燃燒不完全在回顧以往幾次事故的處理過程及總結其他廠家經驗教訓后，筆者發現，運行人員對二次燃燒事故初起現象的判斷方法和經驗還不足，有多少可以撲滅著火的方法不是很清楚，處理也不及時準確。在該次事故調查中還發現。有的外聘操作工對現有預防設施還不知道該如何投用，最終導致二次燃燒后果擴大。
    另外，操作人員責任心不強或技術不過硬也是造成二次燃燒的重要原因。加強運行人員的職業素質教育和技術培訓工作，增強操作人員對異常事故的判斷和處理能力是有效預防和正確處理二次燃燒事故的有力保證。
    四、二次燃燒前后的現象
    1．二次燃燒不論在鍋爐停車狀態還是在運行狀態下發生，最初一般表現為排煙溫度迅速升高，且進出口煙溫偏差極小；
    2．煙道尾部過剩空氣系數和氧含量降至零，雖手動開大風機入口擋板，但效果仍不明顯；
    3．煙囪不正常地冒黑煙，嚴重時GAH處煙道四周保溫層也有煙氣串出；
    4．有時因GAH過熱變形后出現刮磨而使電機超電流或過載跳閘，風動馬達帶負荷困難。
    五、發生二次燃燒后的處理對策
    1．當發現上述現象時，操作人員應通過人孔視鏡進行全面檢查并調整燃燒。當空氣預熱器或煙道內部煙溫迅速上升，并有二次燃燒現象出現時，應立即緊急停爐，切斷向燃燒室內供應燃料，停止送風機并完全關閉煙氣和空氣擋板，使鍋爐處于密閉狀態。然后開啟GAH吹灰蒸汽和滅火專用蒸汽，進行滅火。
    2．在GAH轉子開始有熔化變形時，標志著二次燃燒已經比較嚴重，此時應投用水沖洗裝置進行撲滅，并打開空氣預熱器下部灰斗排水口排水，以將空氣預熱器變形和損壞程度降至最低。當內部水沖洗系統水量較小時，可緊急接通廠區消防水系統，對空氣預熱器進行灌滅。
    3.當發現煙道外殼保溫層也呈現紅熱冒煙現象時，可通過澆水噴淋冷卻，同時也應對GAH導向軸承油室進行澆水降溫，以防油室著火。
    4．發生二次燃燒時盡量不要打開任何可以進空氣的通道。當確認煙道二次燃燒完全消除后，才可停止蒸汽吹掃和關閉水沖洗閥門，全面檢查轉子和密封系統的損壞和變形情況，具備點火條件時，方能開啟風機并逐漸開大空氣擋板和煙道擋板，通風5-10min，重新點火。
    5．如果GAH損壞嚴重，且不能在短時間內恢復時，要制定出合理的修復計劃。特別要注意煙道要有充分的降溫時間。2004年1月14日2時左右，B爐發生二次燃燒，撲滅后預定次日檢修，但由于降溫時間短，就在次日上午打開煙道人孔時，由于尚有一定余熱的殘余可燃物與空氣接觸，又再次發生了著火燃燒，結果加劇了GAH的損壞程度。
    六、空氣預熱器產生二次燃燒的預防措施
    從以往事故的發生規律可以看出：二次燃燒多發生在鍋爐頻繁啟停和負荷長期偏低或嚴重超高階段，防止鍋爐空氣預熱器二次燃燒的主要措施是防止可燃物的沉積和著火初期的正確處理。
    1．運行規程中應明確爐前燃油和霧化蒸汽的壓力、溫度以及煙氣和空氣進出口溫度等監控點參數，發現異常應及時采取措施處理。當煙氣溫度超過設定值時，應聯鎖或手動停爐。
    2．鍋爐在燃用渣油或重油以及在投油槍、負荷偏低運行階段，尤其應注意油的完全燃燒，根據燃料性質、鍋爐尾部過剩。：含量或過剩空氣系數及火焰的分布和顏色調整好燃燒工況，保持最佳的霧化狀態。對存在漏油、霧化不良的油嘴應及時予以更換。
    3．當燃料有較大變化、鍋爐在低于25％額定負荷下長時間運行、回轉式空氣預熱器煙氣側壓差增加、煙囪連續冒黑煙以及停爐前，應縮短吹灰周期或手動增加吹灰次數，以減少可燃物沉積，必要時可停爐用水沖洗。
    4．停爐后風機應繼續運轉，當煙氣進口溫度降至150'C以下時方能停止空氣預熱器運行。若發現溫度有急劇上升現象，須立即做好滅火準備。
    5．空氣預熱器出入口煙／風擋板，應能關閉嚴密。
    6．在空氣預熱器的空氣及煙氣側最好設蒸汽或噴水滅火裝置，需要時利用吹灰蒸汽管或專用消防蒸汽將煙道內充滿蒸汽進行隔絕空氣式消防滅火。嚴重時也可投入消防水進行滅火。
    7．建議在盡量靠近預熱器轉子處加裝預熱器壓降測點和空氣預熱器煙氣出口溫度測點，以便更好地反映空氣預熱器的實際運行狀況。 
    8．加強操作人員的技術規程培訓和責任心的培養對異常現象的判斷和處理能力。   
    七、結論
    幾起空氣預熱器二次燃燒所造成的設備損壞已使該公司蒙受了重大的經濟損失，因此對它的防范和處理切不可掉以輕心。各主管部門應積極組織技術力量盡可能健全和規范鍋爐操作規程，尤其要完善GAH在各種情況下的緊急處理預案。同時也要強化技術規程培訓，完備現有的安全消防配套設施，以確保其始終在一個安全穩妥的環境下運行。近年來，隨著新型空氣預熱器換代產品和新一代除灰技術的不斷發展和成熟，使二次燃燒的發生幾率得到了很好的控制，應在這方面做一些嘗試。