300MW熱電機組停爐不停機技術(shù)分析

摘要：鍋爐滅火是火力發(fā)電廠最常見的事故，其發(fā)生率占到了電廠事故的三分之二。傳統(tǒng)事故處理過程繁瑣且需要的時間長，與電網(wǎng)的穩(wěn)定需求不相匹配。通過分析指出，停爐不停機是一種能夠在實現(xiàn)發(fā)電機與系統(tǒng)不解列的情況下處理鍋爐滅火事故的運行方式，可以在極短的時間內(nèi)恢復電力生產(chǎn)，避免機組非正常停機，維持電網(wǎng)穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：鍋爐滅火；停爐不停機；MFT

作者簡介：張強（1973-），男，山西運城人，石家莊良村熱電有限公司發(fā)電分場副主任；劉宇卿（1976-），男，北京人，石家莊良村熱電有限公司發(fā)電分場，工程師。（河北 石家莊 050000）

中圖分類號：TK227.7 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）18-0151-03

輔機故障、保護誤動、人員操作不當?shù)仍蚓赡芤疱仩t主燃料跳閘（MFT），尤其是近年來，全國性電煤緊張，電廠燃煤基本無法達到設(shè)計要求，大多存在揮發(fā)分低、發(fā)熱量低、灰分高等特性，導致因鍋爐燃燒問題引起的鍋爐MFT動作次數(shù)明顯增多。按照大容量機組設(shè)計理念，使用機、電、爐大聯(lián)鎖邏輯，每次鍋爐MFT動作后，聯(lián)動ETS（汽輪機緊急跳閘系統(tǒng)），汽輪機跳閘，發(fā)電機與系統(tǒng)解列，造成機組非計劃停機。機組重新啟動成本高、恢復時間長、消耗電量多，而且汽輪機跳閘將直接影響汽輪機安全和使用壽命，大型發(fā)電機組解列極不利于電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運行。為了減少機組非計劃停運次數(shù)，一些電廠利用廠內(nèi)鍋爐蓄熱能力較強的特點，進行了停爐不停機的嘗試工作，并取得了寶貴經(jīng)驗。停爐不停機，即鍋爐MFT后，汽輪發(fā)電機組不與系統(tǒng)解列，而是利用鍋爐蓄熱，帶極低負荷運行，在查明非設(shè)備故障原因引起鍋爐滅火的同時，快速進行吹掃、點火，使機組快速回復正常運行。實踐表明，停爐不停機不僅可以有效地減少機組脫網(wǎng)時間，同時由于恢復時間短，燃油消耗量也大為減少，有著可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。值得注意的是，在此工況下運行，機組也存在較大的隱患，防止汽輪機水擊及鍋爐局部爆燃是需要研究和考慮的問題。

一、停爐不停機改造方案實施依據(jù)

一是現(xiàn)場相關(guān)實踐及操作規(guī)程。二是兄弟電廠的成功經(jīng)驗。三是發(fā)電企業(yè)電網(wǎng)調(diào)度考核規(guī)定。四是鍋爐燃燒理論：著火和燃燒溫度與水冷壁面積、進入爐內(nèi)新氣流初溫有關(guān)相關(guān)。如果點火區(qū)溫度與燃料活性不相適應(yīng)，需要投油助燃等強化燃燒措施，爐膛內(nèi)達到穩(wěn)定燃燒狀態(tài)。如何在最短時間內(nèi)實現(xiàn)投油和投入煤粉，是保證快速恢復的首要任務(wù)，也是停爐不停機改造方案的核心之一。五是汽輪機允許的熱應(yīng)力問題：從熱力學觀點來看，汽輪機甩半負荷比甩全負荷的危險性更高（甩半負荷時汽機放熱系數(shù)比甩全負荷時大得多），汽輪機快速冷卻比快速加熱更加危險（內(nèi)壁將出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力）。對于停爐不停機，恰恰介于甩全負荷和甩半負荷之間，在確認機側(cè)主汽壓力不高于16.7MPa時，機組負荷以100MW/min的速度迅速減至15MW以下，運行人員及時根據(jù)負荷情況調(diào)整汽機閥位開度，維持機組負荷在8MW～10MW，這一過程通常需要1～2分鐘，停爐不停機最大的考驗也在于此。

二、停爐不停機適用情況

鍋爐滅火保護誤動；鍋爐負壓保護動作引起鍋爐滅火；鍋爐送引風機等輔機跳閘，引起鍋爐滅火；燃燒調(diào)整不合適、煤種突變引起的跳閘；汽包水位調(diào)整不及時引起低水位保護動作。

三、打閘停機條件

鍋爐滅火后，發(fā)生或?qū)儆谙铝星闆r之一，應(yīng)立即打閘停機：

汽輪機發(fā)生水沖擊；主蒸汽或再熱蒸汽溫度10mim內(nèi)下降50℃；汽包水位高三值；機側(cè)主蒸汽溫度、再熱器溫度下降至450℃；汽輪機高壓外缸上、下壁溫差達50℃，高壓內(nèi)缸溫差達35℃；汽輪機振動、脹差、軸向位移、軸瓦溫度等指標達到或超過規(guī)定的閘值。

四、機組停爐不停機改造方案實施細則

首先是保證機組安全，在保證鍋爐、汽輪機（尤其是汽輪機）在較大熱應(yīng)力作用下，要嚴密監(jiān)視高、中、低壓缸脹差，氣壓缸內(nèi)、外壁溫差，控制氣溫和金屬壁溫下降速率，努力維持停爐不停機的條件要求，達到減少經(jīng)濟損失、保證連續(xù)供電的目的。

其次，在原有的操作和控制基礎(chǔ)上，適當加入停爐后的聯(lián)鎖邏輯（RB4），以減輕操作人員壓力，以保證機組可以盡快恢復正常。

值得注意的是，快速是實現(xiàn)停爐不停機的關(guān)鍵。只有快速，才能保證爐膛溫度和金屬受熱面的蓄熱溫度不會大幅降低，才能保證停爐不停機操作成功，鍋爐滅火，汽輪機快速減負荷運行，等鍋爐重新點火后，快速增加燃料量，以達到氣溫下降后快速回升的目的。這期間，面臨的最大問題有兩個：如何保證鍋爐可以快速點火并迅速增加燃料；如何保證在鍋爐失去熱源、主、再熱蒸汽壓力和溫度下降的情況下，汽輪機不進冷汽、冷水。解決問題的主要思路：鍋爐滅火后盡量保持較高的爐膛溫度和熱風溫度，以利于快速點火；保證主、再熱汽溫度過熱度高于80℃，嚴防汽輪機進冷汽、冷水。

五、機組邏輯修改

停爐不停機方式是一種特殊的事故處理方式，所以需要對原有的熱工邏輯進行相應(yīng)的修改，針對停爐不停機方案，筆者所在電廠改進了機組邏輯（見表1），并采取了一系列相關(guān)措施。

第一，將機、爐、大聯(lián)鎖中的停爐即停機邏輯修改為：只在汽包高三值的情況下聯(lián)鎖跳閘汽輪機和發(fā)-變組，其他MFT條件均不會聯(lián)鎖跳閘汽輪機和發(fā)-變組。這是由于鍋爐滅火后爐溫的突降和負荷的突降必然會引起汽包水位的急劇變化，為了減少水位的調(diào)整困難和保持機組的穩(wěn)定，所以只保留了汽包高三值的情況下聯(lián)鎖跳閘汽輪機和發(fā)-變組的邏輯。

第二，增加了強制吹掃鍵和油槍快速點火條件。當滿足如下條件時，允許強制吹掃：兩側(cè)空預器運行；兩臺一次風機全停；一側(cè)引風機運行；同側(cè)送風機運行；爐前進油快關(guān)閥關(guān)；爐前回油快關(guān)閥關(guān)時。當滿足如下條件時，油槍可以快速點火：MFT發(fā)生后30min內(nèi)；MFT繼電器已復位；無OFT跳閘條件。

第三，聯(lián)鎖關(guān)閉減溫水電動門及調(diào)門，防止減溫水進入蒸汽系統(tǒng)，同時將主、再熱蒸汽壓力對應(yīng)的飽和溫度和過熱度作為重要監(jiān)視參數(shù)，設(shè)置停爐不停機狀態(tài)下的過熱度保護：當主蒸汽（過熱蒸汽）過熱度小于80℃時，保護應(yīng)動作停機，否則手動打閘（見表2）。防止由于主、再熱蒸汽溫度降低而使得汽輪機進冷汽、冷水，從而導致汽輪機水沖擊。

第四，鍋爐MFT后，DEH將切除鍋爐控制模式，轉(zhuǎn)為本機自動，RB4動作，并且自動快速減負荷至15MW后停止，

六、停爐不停機的運行操作及參數(shù)控制

目前，停爐不停機的運行處理方式在一些電廠已實施，并有成功的先例。但這種運行處理方式仍存在一定的風險，如果在處理過程中操作不當，很可能擴大事故，導致更嚴重的后果，因此，必須采取有效措施，確保整個熱力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

1.鍋爐系統(tǒng)方面

（1）鍋爐MFT動作滅火后應(yīng)立即確認MFT動作的首出原因，并確認所有燃料已完全切斷，否則人工干預。

1）爐前燃油母管來回油速關(guān)閥、各角油槍速關(guān)閥全部關(guān)閉。

2）所有制粉系統(tǒng)停止，磨煤機分離器出口快關(guān)閥關(guān)閉，各分離器吹掃風門關(guān)閉，熱、冷一次風門關(guān)閉。A、B一次風機聯(lián)跳。

（2）立即檢查各級過熱器和再熱器減溫水電動門、調(diào)整門是否已聯(lián)動關(guān)閉，否則立即手動關(guān)閉，如有閥門不嚴的現(xiàn)象應(yīng)立即派巡檢就地手緊，防止汽溫下降較快。

（3）立即將廠用電切換為啟備變接帶，檢查6kV母線電壓是否正常，防止廠用電失去，檢查復位跳閘設(shè)備開關(guān)。

（4）鍋爐MFT動作后，值班人員確認進入爐膛的燃料確已切斷且吹掃風量滿足后（若風機跳閘應(yīng)迅速恢復風機運行），應(yīng)立即檢查開啟各層二次風擋板（50%開度以上），進行爐膛吹掃，吹掃時應(yīng)盡量保證吹掃風量較大，以便抽凈爐內(nèi)殘余的煤粉，防止點火后造成爐膛局部爆燃。

（5）MFT動作后，注意對供油泵運行情況的檢查，防止供油母管壓力波動過大影響臨爐及供油泵出現(xiàn)汽化現(xiàn)象。爐膛吹掃結(jié)束后，立即將各層二次風擋板回調(diào)至點火位，并適當減小爐內(nèi)供風量，避免爐溫下降過快，及時建立爐前油循環(huán)，調(diào)整母管油壓正常，準備點火啟動。

2.鍋爐MFT動作后汽機重點監(jiān)視與調(diào)整

（1）鍋爐發(fā)生MFT動作滅火后，立即檢查機側(cè)主汽壓力，確認RB4快減負荷邏輯動作正常（在確認機側(cè)主汽壓力不高于16.7MPa時，機組負荷以100MW/min減至15MW以下），檢查汽機旋轉(zhuǎn)隔板，供熱蝶閥全開，四抽至工業(yè)抽汽快速調(diào)節(jié)閥、四抽至工業(yè)抽汽減溫器后關(guān)斷閥關(guān)閉，工業(yè)抽汽減溫水電動調(diào)整門關(guān)閉。運行人員及時根據(jù)負荷情況調(diào)整汽機閥位開度，維持機組負荷在8MW～10MW，保證發(fā)電機不出現(xiàn)逆功率現(xiàn)象。

（2）立即檢查兩臺汽動給水泵汽源切至輔汽接帶，及時聯(lián)系臨爐接帶供熱負荷，保證供熱壓力溫度及輔汽聯(lián)箱壓力正常；檢查給水泵再循環(huán)門是否自動打開，轉(zhuǎn)速減至3000rpm，并聯(lián)鎖關(guān)閉一臺汽泵出口門，電動給水泵聯(lián)啟旋備，運行人員根據(jù)汽包水位情況手動調(diào)節(jié)給水量向鍋爐上水。MFT后汽包水位會大幅度下降，此時為虛假水位，應(yīng)控制汽包上水速度及上水量，注意觀察給水流量變化情況，保持汽包微進水或不進水，維持汽包水位在最低可見水位至-200mm左右；在吹掃過程中將給水由主路切為旁路運行。當鍋爐重新點火后，水位回頭較為迅猛，應(yīng)由專人調(diào)節(jié)汽包水位。特別注意：汽包水位達到+300mm將聯(lián)跳汽機。

（3）加強主再熱蒸汽溫度與過熱度的變化監(jiān)視，主再熱汽溫度過熱度低于80℃，保護應(yīng)動作停機。否則立即手動打閘，嚴防汽輪機進水。

（4）檢查汽輪機各段疏水門是否已聯(lián)開，否則應(yīng)手動開啟；檢查機組真空，排汽溫度、管道疏水擴容器的溫度變化，必要時開啟減溫水門控制溫度在正常范圍。

（5）密切監(jiān)視高、低加水位在正常范圍，水位不能維持時，應(yīng)退出高、低加汽側(cè)運行。

（6）及時調(diào)整凝結(jié)水母管壓力，保證給水泵密封水差壓正常，電泵運行旋備正常。加強對除氧器、凝汽器、凝補水箱水位的監(jiān)視與調(diào)整，防止缺滿水事故的發(fā)生，同時，注意除氧器振動情況，及時切換除氧器汽源由輔汽聯(lián)箱接帶。

（7）根據(jù)汽機軸封壓力及時切換軸封汽源，維持軸封系統(tǒng)運行正常，并加強對軸封壓力、溫度的監(jiān)視。

（8）加強對汽機各軸承振動、軸振、軸向位移、各缸脹差的監(jiān)視，若參數(shù)超出保護值保護拒動應(yīng)立即打閘停機。

3.MFT動作后，鍋爐點火時的調(diào)整及注意事項

（1）鍋爐通風吹掃結(jié)束，將引、送風機調(diào)節(jié)正常，總風量滿足點火要求，調(diào)整負壓至-50～-100Pa，鍋爐盡快重新點火。

（2）投入AB層四支油槍運行，應(yīng)及早啟動一次風機、密封風機運行，打開A磨煤機A1層分離器出口氣動快關(guān)門，全開A磨煤機混合風門，開啟A磨煤機熱一次風氣動關(guān)斷門，稍開A磨煤機熱一次風調(diào)門及兩側(cè)容量風門，導通磨煤機，控制磨煤機通風量最小，防止突然大量煤粉進入爐膛造成爆燃，調(diào)整A磨煤機周界風開度在35%～45%。

（3）調(diào)節(jié)A層微油裝置供油調(diào)整門開度，保證微油系統(tǒng)母管油壓在1.3～1.6MPa之間，投入A層各角微油點火槍運行，注意油槍過油情況應(yīng)正常，噴燃器口煤粉著火良好。

（4）微油投入正常后啟動A磨煤機運行，因磨內(nèi)大量積粉，應(yīng)注意容量風門的控制應(yīng)逐漸開啟，防止突然大量進粉，注意熱負荷的控制，防止主汽壓大幅度上升造成主汽溫度過熱度下降（點火前盡量降低主汽壓力至10MPa以下），控制好A磨給煤量，保持磨煤機正常煤位。

（5）若鍋爐燃燒工況不良或油槍點不著火，要及時更換其他層油槍。投油槍后要及時調(diào)整AB層二次風門開度至40～50%，確保燃燒良好，防止汽溫下降過快。

4.鍋爐點火后，升溫、升壓期間操作要點及注意事項

（1）應(yīng)注意汽溫與汽缸金屬溫度相匹配，注意上、下缸溫差的變化，達停機值應(yīng)進行停機。

（2）監(jiān)視機組振動、軸向位移、差脹、軸承溫度等各參數(shù)值是否在正常范圍內(nèi)，達停機值時保護應(yīng)動作，否則應(yīng)立即手動停機。

（3）檢查發(fā)電機密封油系統(tǒng)、氫冷系統(tǒng)是否運行正常，注意油-氫差壓的變化，維持油-氫差壓在正常范圍。

（4）鍋爐點火后，隨著爐內(nèi)冷蒸汽的流動，主、再熱汽溫度仍然有一個下降過程，但汽壓將有所回升，主蒸汽過熱度會下降，此時可打開后煙道環(huán)形集箱疏水門及過熱器疏水，不得投入機側(cè)高低旁運行。應(yīng)嚴密監(jiān)視主蒸汽過熱度，增加煤量時應(yīng)防止汽壓迅速上升引起過熱度迅速下降，此時可以通過間斷開啟鍋爐EBV閥，控制主汽壓力的升高來維持過熱度不下降。

（5）當主蒸汽過熱度穩(wěn)定及主汽壓力、溫度回升后，機組根據(jù)汽壓上升速度增加負荷。但需做好以下協(xié)調(diào)：加負荷太慢引起汽壓上升過熱度下降，加負荷太快引起機組負荷不平衡汽溫下降，因此加負荷速度以保持主汽壓力平穩(wěn)及主汽溫度不降低為原則。

（6）鍋爐汽溫降到最低點，參數(shù)開始回升，在參數(shù)恢復至接近跳機前參數(shù)時，鍋爐可盡快升溫升壓，逐漸增加磨煤機出力和運行臺數(shù)，視鍋爐升溫升壓速度手動增加汽機閥位，逐步增加汽機負荷。

（7）恢復后期，鍋爐參數(shù)是一個快速上升過程，要嚴防超溫。負荷升到60MW～80MW時應(yīng)穩(wěn)定10分鐘。要提前開啟各減溫水電動門，根據(jù)各級出口汽溫調(diào)節(jié)減溫水量，防止超溫。低負荷階段，切忌減溫水量過大。

（8）負荷升至50MW以上且無下降趨勢時，應(yīng)及時切換廠用電由本機接帶，根據(jù)汽壓及負荷情況，盡早恢復兩臺汽動給水泵的正常運行。

（9）鍋爐發(fā)生滅火后，當負荷快減后期，應(yīng)注意盡量維持鍋爐主汽壓力不能過高，防止壓力過高蒸汽過熱度低不易控制。盡力縮短鍋爐恢復時間，防止鍋爐蓄熱能力減弱，造成機組參數(shù)不能維持。

（10）在鍋爐恢復過程中，若汽包水位或主蒸汽過熱度不能維持，應(yīng)立即打閘停機，防止對汽輪機造成損壞。

（11）當機組恢復正常后，在DEH畫面將RB4功能投入。

七、結(jié)論

鍋爐MFT后，常規(guī)的處理方式是聯(lián)鎖跳閘汽輪機、發(fā)-變組，再分析跳閘原因，然后重新吹掃、點火、升溫升壓、并網(wǎng)、帶負荷。其安全性高，但經(jīng)濟性差（據(jù)不完全統(tǒng)計，300MW機組跳閘恢復時間至少2h以上，耗油40t以上，損失電量60萬kWh左右）。而停爐不停機運行方式是在鍋爐MFT原因可以快速明確的基礎(chǔ)上，迅速通風、點火的一種事故處理方式，是一種高風險的事故處理方式，稍有差錯就有可能不成功，甚至擴大事故，因而對運行人員要求較高，但其經(jīng)濟性較高（減少機組脫網(wǎng)時間，減少耗油量，機組恢復時間短，不超過30min）。

停爐不停機運行方式可能帶來的最大問題是主、再熱蒸汽溫度急劇降低對汽輪機本體帶來的危害，其操作關(guān)鍵是電負荷及熱負荷的快減、汽包水位的調(diào)節(jié)及鍋爐的快速恢復，確保汽輪機不發(fā)生水擊及鍋爐局部爆燃。具體地說，要保證機側(cè)主、再熱蒸汽的過熱度保持在80℃以上。

在目前大多數(shù)火電廠因為燃煤普遍偏離設(shè)計煤種而導致鍋爐MFT（鍋爐燃燒不穩(wěn)造成）的現(xiàn)實情況下，盡管停爐不停機的運行方式只是作為鍋爐MFT后的一種補救手段，但其成功的動作可以縮短機組啟恢復時間，減少機組啟動油耗和電耗，符合國家可持續(xù)性發(fā)展、節(jié)能降耗的要求。

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（責任編輯：劉輝）