一起鍋爐跳閘事故的原因分析及應(yīng)對措施

王彥領(lǐng)，吳三超，王山彥，陳蘭鵬

(1.國家電投河南電力有限公司平頂山發(fā)電分公司，河南 平頂山 467312；2.河南九龍環(huán)保有限公司，河南 平頂山 467312)

一起鍋爐跳閘事故的原因分析及應(yīng)對措施

王彥領(lǐng)1，吳三超1，王山彥2，陳蘭鵬1

(1.國家電投河南電力有限公司平頂山發(fā)電分公司，河南 平頂山 467312；2.河南九龍環(huán)保有限公司，河南 平頂山 467312)

介紹了一起1 000 MW超超臨界機(jī)組鍋爐水冷壁出口蒸汽過熱度高而導(dǎo)致跳閘的事故，分析了在事故發(fā)生前和事故過程中的鍋爐狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)高加疏水控制不當(dāng)是造成鍋爐水冷壁過熱度高的主要原因，并提出了針對性的應(yīng)對措施，有效保障了鍋爐安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

超超臨界機(jī)組；水冷壁；過熱度；高壓加熱器

0 引言

某電廠1 000 MW超超臨界機(jī)組型號為DG3000/26.15-Ⅱ1，鍋爐在運(yùn)行期間發(fā)生垂直水冷壁出口蒸汽過熱度高，引發(fā)保護(hù)動(dòng)作、機(jī)組跳閘事故。通過現(xiàn)場調(diào)研、資料查詢、事故分析，最終確定事故原因?yàn)樵O(shè)備故障及運(yùn)行操作處理不當(dāng)。為避免同類事故的發(fā)生，針對1 000 MW超超臨界鍋爐過熱度提出了改進(jìn)措施和建議。

1 事故發(fā)生前狀態(tài)

1號機(jī)組負(fù)荷790 MW，CCS(Coordination Control System，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng))方式運(yùn)行，主汽壓25.11 MPa，主汽溫597 ℃，給煤量372 t/h，給水量2 304 t/h，水燃比6.12，水冷壁出口過熱度28.4 ℃，1號爐1B，1C，1D，1E，1F磨煤機(jī)運(yùn)行，1號主汽輪機(jī)雙背壓A/B凝汽器真空為-90.9/-92.3 kPa，A/B小汽輪機(jī)調(diào)門開度為73 %/49.9 %，1號主汽輪機(jī)4只主汽調(diào)閥開度分別為17 %，100 %，100 %，0。

2 事故過程

2015-06-19T15:04，1號機(jī)組單列高壓加熱器(以下簡稱“高加”)2號高加危急疏水一次電動(dòng)門故障，聯(lián)系維護(hù)人員檢查該門故障性質(zhì)，提前關(guān)閉危急疏水二次電動(dòng)門，試開關(guān)動(dòng)作1次。

15:05，檢查確認(rèn)2號高加危急疏水二次電動(dòng)門在關(guān)閉位后，試開啟一次電動(dòng)門。

15:06，2號高加危急疏水一次門開到位，聯(lián)鎖2號高加正常疏水調(diào)門超馳由80 %關(guān)至56 %，2號高加水位上升。

15:07，2號高加水位高二值(80 mm)，聯(lián)開危急疏水一、二次電動(dòng)門，A側(cè)凝汽器真空開始下降，1號機(jī)主汽壓力，機(jī)組負(fù)荷開始下降。2號高加水位高一值報(bào)警消失，聯(lián)關(guān)高加危急疏水電動(dòng)一次、二次門（后經(jīng)查實(shí)2道門均未關(guān)閉）。

15:09，A側(cè)凝汽器真空降至-86.2 kPa，1號高調(diào)門開度開大至40 %，A/B小機(jī)調(diào)門開度100 %/60 %，切除A小機(jī)遙控方式，機(jī)組由協(xié)調(diào)控制方式自動(dòng)切為基本方式，由滑壓運(yùn)行方式自動(dòng)切換為定壓運(yùn)行方式。

15:10，1號高調(diào)門開度開大至49 %，主汽壓下降到22.49 MPa，并持續(xù)下降，各抽汽壓力持續(xù)下降。操作員將基本方式切換為協(xié)調(diào)控制方式，由定壓運(yùn)行方式切換為滑壓運(yùn)行方式。

15:13，協(xié)調(diào)控制方式自動(dòng)切換為汽機(jī)跟隨方式，1號高調(diào)門自動(dòng)快速關(guān)閉至0。

15:15，主給水流量持續(xù)下降至1 552 t/h，水冷壁出口過熱度37 ℃，并快速上升。聯(lián)系臨機(jī)2號機(jī)組投入輔汽聯(lián)箱聯(lián)絡(luò)門，提高輔汽聯(lián)箱壓力，開輔汽至小機(jī)汽源門，提高給水流量。

15:16，手動(dòng)停運(yùn)1D磨。

15:17，手動(dòng)停運(yùn)1C磨。

15:18，手動(dòng)停運(yùn)1E磨，投入相關(guān)油槍助燃，快速減燃料。燃料減至243 t/h，主給水提高至1 697 t/h(在此期間給水流量最低下降至900 t/h)。

15:19，水冷壁出口過熱度快速上升到100℃，延時(shí)10 s后鍋爐MFT(Main Fuel Trip，主燃料跳閘)保護(hù)動(dòng)作，首出“水冷壁出口過熱度高”，汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)跳閘，廠用電切換正常。

3 事故原因分析

3.1 主要原因

(1) 在處理1號機(jī)組2號高加危急疏水電動(dòng)一次門缺陷開啟時(shí)，聯(lián)鎖超馳關(guān)閉2號高加正常疏水調(diào)門，2號高加水位快速上升，聯(lián)開危急疏水一、二次電動(dòng)門。2號高加水位正常后聯(lián)關(guān)危急疏水一、二次門，但實(shí)際并未關(guān)閉，由于緊急疏水一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，而且緊急疏水管徑和閥門通徑較大，大量蒸汽直接排放至疏水?dāng)U容器，造成A凝汽器真空下降、機(jī)組負(fù)荷驟減、主汽壓力、再熱蒸汽量及各段抽汽壓力持續(xù)下降。

在協(xié)調(diào)控制下，為維持機(jī)組負(fù)荷，1號高調(diào)門自動(dòng)快速開大，加劇了機(jī)組負(fù)荷及主汽壓力的下降。汽泵小汽機(jī)汽源為四抽供汽，進(jìn)汽壓力下降后轉(zhuǎn)速指令與實(shí)際偏差大，汽泵退出遙控方式，導(dǎo)致機(jī)組由協(xié)調(diào)控制模式自動(dòng)切換為汽機(jī)跟隨模式，1號高調(diào)門又自動(dòng)快速關(guān)閉。汽機(jī)進(jìn)汽量減少后，再次加劇了四抽壓力的降低，小機(jī)進(jìn)汽門全開后仍不能維持給水泵正常轉(zhuǎn)速，給水流量迅速降低。雖運(yùn)行值班員相繼停運(yùn)2臺(tái)磨煤機(jī)，但水冷壁出口汽溫仍持續(xù)升高，最終達(dá)到鍋爐MFT保護(hù)動(dòng)作條件。

(2) DCS接收到2號高加危急疏水電動(dòng)門開到位信號后觸發(fā)2號高加緊急疏水電動(dòng)門開超馳動(dòng)作，正常疏水調(diào)節(jié)閥邏輯將2號高加正常疏水調(diào)節(jié)閥由80 %超馳關(guān)至56 %，導(dǎo)致2號高加水位升高。當(dāng)2號高加水位升高至高二值，聯(lián)鎖開啟了2號高加緊急疏水二次門；在該門開啟過程中，2號高加水位快速下降；當(dāng)2號高加水位低于高一值時(shí)，發(fā)出指令聯(lián)鎖關(guān)閉2號高加緊急疏水一、二次門。

2號高加緊急疏水一次門由于閥門故障未能關(guān)閉，二次門正在開啟過程中無法執(zhí)行關(guān)閉指令(2號高加危急疏水一、二次電動(dòng)門全行程開關(guān)時(shí)間需84 s，高加水位正常后聯(lián)關(guān)，聯(lián)關(guān)信號是1個(gè)2 s的脈沖信號，發(fā)送聯(lián)關(guān)信號時(shí)該二次門仍在開啟過程中，無法接受關(guān)閉指令)，最終導(dǎo)致2號高加緊急疏水一、二次門均沒有關(guān)閉，緊急疏水一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，大量抽汽泄漏，機(jī)組負(fù)荷下降，造成給水泵小汽輪機(jī)汽源壓力下降。調(diào)閥全開后汽泵出力不足、給水流量低是本次跳機(jī)的主要原因。

3.2 次要原因

(1) 當(dāng)2號高加危急疏水一次門開啟時(shí)，超馳動(dòng)作于2號危急疏水門后狀態(tài)反饋不對，高加正常疏水調(diào)門關(guān)閉到一定范圍(函數(shù)關(guān)系)，邏輯設(shè)置不合理。

(2) 給水泵小汽輪機(jī)設(shè)計(jì)汽源有3路：一路正常供應(yīng)汽源為四抽提供；一路低負(fù)荷汽源為冷再切換閥提供；另一路調(diào)試汽源由輔汽聯(lián)箱提供。冷再切換閥因基建期無法吹管，未進(jìn)行調(diào)試，無法使用；冷再至輔汽聯(lián)箱壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)差，壓力設(shè)定值為0.44 MPa。在事故過程中，冷再至輔汽調(diào)節(jié)門最大僅開至12.9 %，輔汽聯(lián)箱壓力最低降至0.29 MPa，供汽不足。

(3) 機(jī)組協(xié)調(diào)控制中汽機(jī)跟隨控制方式下，汽機(jī)主控自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)差造成汽機(jī)高調(diào)門動(dòng)作過快，機(jī)組負(fù)荷驟減，四抽壓力降低汽泵出力無法滿足給水需求。

(4) 二段抽汽管徑為DN377，但危急疏水管徑為DN450，危急疏水僅設(shè)置2道電動(dòng)門，全開時(shí)造成機(jī)組主汽壓力、負(fù)荷、真空等參數(shù)變化大。值班人員對危急疏水調(diào)門調(diào)整風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控不到位。

(5) 值班人員對2號高加疏水控制及真空下降原因判斷不準(zhǔn)確，采取措施不及時(shí)；對2臺(tái)小汽輪機(jī)調(diào)門監(jiān)視不及時(shí)，申請鄰機(jī)供汽較為遲緩。

4 應(yīng)對措施

針對以上故障原因，提出以下幾點(diǎn)改進(jìn)措施。

(1) 對高加危急疏水一次門開啟時(shí)，超馳動(dòng)作于2號高加正常疏水調(diào)門關(guān)閉到一定范圍(函數(shù)關(guān)系)的邏輯進(jìn)行優(yōu)化。

(2) 徹底處理2號高加危急疏水一、二次電動(dòng)門經(jīng)常故障缺陷，保證設(shè)備可靠性。

(3) 對2號高加危急疏水電動(dòng)門進(jìn)行改造，將1道電動(dòng)門更換為真空型調(diào)節(jié)門。對一、二段抽汽危急疏水管徑和閥門系統(tǒng)重新進(jìn)行匹配性檢查，如有必要，對其進(jìn)行技術(shù)改造。

(4) 修改和優(yōu)化冷再至輔汽調(diào)門自動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)，確保各負(fù)荷工況下輔汽聯(lián)箱壓力穩(wěn)定。利用合適機(jī)會(huì)進(jìn)行小機(jī)高壓汽源切換閥的調(diào)試。

(5) 全面排查和梳理機(jī)組控制邏輯，優(yōu)化協(xié)調(diào)控制中汽機(jī)主控PID參數(shù)，確保各種工況下，對機(jī)組負(fù)荷、主汽壓力等參數(shù)的控制正確、平穩(wěn)，不出現(xiàn)大幅波動(dòng)。

(6) 提高值班人員操作技能水平，尤其是機(jī)組負(fù)荷快速下降時(shí)給水調(diào)節(jié)能力。針對機(jī)組高加疏水閥門故障，進(jìn)行事故分析，必要時(shí)切除高加運(yùn)行。

5 結(jié)束語

對于1 000 MW超超臨界機(jī)組，鍋爐水冷壁出口蒸汽過熱度作為主蒸汽溫調(diào)節(jié)的前饋信號，控制著鍋爐水燃比，是直流鍋爐監(jiān)視和跳閘的重要參數(shù)。它的變化直接影響鍋爐蒸汽溫度調(diào)節(jié)品質(zhì)，甚至影響鍋爐受熱面氧化皮的生成，關(guān)系鍋爐壽命。針對與過熱度有關(guān)的系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造和缺陷處理，優(yōu)化設(shè)備動(dòng)作邏輯，可以有效提高鍋爐安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

1 樊泉桂．超臨界鍋爐中間點(diǎn)溫度控制問題分析[J]．鍋爐技術(shù)，2005，36(6):1-4．

2 沈邱農(nóng)，程鈞培．超超臨界機(jī)組參數(shù)和熱力系統(tǒng)的優(yōu)化分析[J]．動(dòng)力工程，2004，24(3):305-310．

3 沈翔宇．集控運(yùn)行規(guī)程[M]．北京：高等教育出版社，2010．

2016-08-25。

王彥領(lǐng)(1979-)，男，工程師，主要從事火力發(fā)電廠運(yùn)行管理工作，email：winnerwyl@163.com。

吳三超(1974-)，男，工程師，主要從事火力發(fā)電廠管理工作。

王山彥(1989-)，男，助理工程師，主要從事火力發(fā)電廠運(yùn)行工作。

陳蘭鵬(1978-)，男，助理工程師，主要從事火力發(fā)電廠運(yùn)行工作。