無(wú)臨機(jī)汽源機(jī)組極熱態(tài)啟動(dòng)及高旁故障分析

郭以永，匡 政

(安徽華電六安電廠有限公司，安徽 六安 237126)

無(wú)臨機(jī)汽源機(jī)組極熱態(tài)啟動(dòng)及高旁故障分析

郭以永，匡 政

(安徽華電六安電廠有限公司，安徽 六安 237126)

火電廠大容量機(jī)組跳閘后經(jīng)常需要進(jìn)行極熱態(tài)啟動(dòng)。介紹了在單機(jī)運(yùn)行無(wú)臨機(jī)汽源的情況下實(shí)現(xiàn)極熱態(tài)啟動(dòng)的操作要點(diǎn)，以及在啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)生高旁故障時(shí)的緊急處理措施。極熱態(tài)啟動(dòng)既節(jié)約了生產(chǎn)成本，又縮短了啟動(dòng)時(shí)間，提高了機(jī)組的競(jìng)爭(zhēng)力。

火電廠；單機(jī)運(yùn)行；極熱態(tài)啟動(dòng)；高旁故障

0 引言

某電廠2臺(tái)660 MW機(jī)組鍋爐為超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、Π型半露天布置、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)，除灰渣系統(tǒng)為干式機(jī)械式除渣系統(tǒng)。機(jī)組汽輪機(jī)為上海電氣集團(tuán)有限公司制造的一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī)。汽輪機(jī)主汽門(mén)前額定壓力為25.0 MPa，額定溫度為600 ℃，再熱主汽閥前額定溫度為600 ℃。機(jī)組采用“定-滑-定”的運(yùn)行方式，帶基本負(fù)荷并調(diào)峰運(yùn)行。汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)采用35 %容量的高壓旁路和低壓旁路。電泵設(shè)計(jì)壓力為15 MPa，額定出力為575 t/h。鍋爐點(diǎn)火和穩(wěn)燃方式采用A，B層等離子，為滿足節(jié)能和環(huán)保要求沒(méi)有配備油槍。

火電廠如果在單機(jī)運(yùn)行期間發(fā)生機(jī)組跳閘，此時(shí)沒(méi)有臨機(jī)輔汽供給，經(jīng)常需要進(jìn)行極熱態(tài)啟動(dòng)。極熱態(tài)啟動(dòng)是指停爐時(shí)間小于1 h，鍋爐汽水分離器金屬內(nèi)壁溫度不低于340 ℃，汽輪機(jī)高壓缸第1極金屬內(nèi)壁溫度不低于520 ℃的重新啟動(dòng)。在進(jìn)行極熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，如果處理不當(dāng)，將對(duì)汽輪機(jī)的壽命造成極大的影響。

1 無(wú)臨機(jī)汽源機(jī)組極熱態(tài)啟動(dòng)分析

單機(jī)運(yùn)行期間機(jī)組跳閘時(shí)，若能明確機(jī)組跳閘原因，短時(shí)間能消除故障，可以進(jìn)行極熱態(tài)啟動(dòng)操作，盡快恢復(fù)并網(wǎng)發(fā)電以減少損失。因單機(jī)運(yùn)行期間無(wú)臨機(jī)輔汽供汽，在機(jī)組跳閘后需要利用再熱器余汽來(lái)保證軸封正常供汽。機(jī)組跳閘后，汽輪機(jī)惰走時(shí)盡量不破壞真空，否則將造成軸承負(fù)荷加大，可能導(dǎo)致軸承損壞。從實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)看，打開(kāi)高、低旁由冷再供輔汽及軸封，在鍋爐MFT(Main Fule Trip，主燃料跳閘)后可維持2 h，足以滿足汽輪機(jī)惰走過(guò)程需要(不破壞真空惰走過(guò)程需要40—60 min)。若鍋爐在2 h內(nèi)能點(diǎn)火成功，則機(jī)組可以實(shí)現(xiàn)極熱態(tài)啟動(dòng)，不需要啟動(dòng)鍋爐。

機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)，主汽壓力通常大于15 MPa。當(dāng)機(jī)組跳閘時(shí)，需要將主汽壓力降至15 MPa以下，從而滿足電泵上水條件。這就需要鍋爐緩慢交替開(kāi)啟高溫過(guò)熱器出口管道兩側(cè)PCV(Pressure Control Valve，壓力控制閥)閥進(jìn)行泄壓。主蒸汽泄壓時(shí)，控制平均降壓速率為0.5 MPa/min；當(dāng)主汽壓力下降較快時(shí)，立即關(guān)閉PCV閥，待主汽壓力平穩(wěn)后再重新開(kāi)啟。整個(gè)泄壓過(guò)程由PCV閥間斷泄壓來(lái)控制，嚴(yán)禁使用HWL閥(鍋爐啟動(dòng)閥)泄壓。當(dāng)主汽壓力降至15 MPa時(shí)，緩慢開(kāi)啟高旁供再熱器進(jìn)汽，保持冷再壓力在0.7—1.4 MPa，冷再溫度在300—370 ℃，從而為軸封提供持續(xù)的汽源。當(dāng)主汽壓力降至15 MPa以下時(shí)，啟動(dòng)電泵為鍋爐上水建立鍋爐啟動(dòng)流量。鍋爐上水后，主汽壓力會(huì)保持緩慢下降，不需要再開(kāi)啟PCV閥泄壓。鍋爐上水時(shí)，因除氧器加熱未投，給水溫度與水冷壁壁溫相差大，需要適當(dāng)控制上水速度，保持上水流量在50—70 t/h。待分離器水位正常后及時(shí)投入HWL閥自動(dòng)以保持分離器水位穩(wěn)定。機(jī)組進(jìn)行極熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，鍋爐可不進(jìn)行循環(huán)沖洗。

鍋爐MFT后進(jìn)行爐膛吹掃時(shí)，要嚴(yán)防鍋爐爆燃。在鍋爐吹掃過(guò)程中要盡量維持爐膛熱負(fù)荷，縮短極熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)間，加快鍋爐點(diǎn)火進(jìn)度。鍋爐吹掃完成后，首先要確認(rèn)A，B層等離子拉弧正常，確保A，B磨煤機(jī)內(nèi)被吹入爐膛的積粉可以及時(shí)引燃，避免啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī)導(dǎo)致大量進(jìn)入爐膛的煤粉沒(méi)有被引燃而堆積，最終引發(fā)爆燃的惡性事故。因此，在開(kāi)啟A，B磨煤機(jī)出口一次風(fēng)擋板時(shí)，需要逐臺(tái)對(duì)磨煤機(jī)各出口一次風(fēng)擋板進(jìn)行操作，嚴(yán)禁同時(shí)開(kāi)啟其他磨煤機(jī)出口一次風(fēng)擋板。鍋爐點(diǎn)火初期，及時(shí)投入空預(yù)器連續(xù)吹灰，防止尾部煙道再燃燒。

鍋爐點(diǎn)火后，通過(guò)調(diào)整高、低旁路開(kāi)度來(lái)提升主、再熱蒸汽汽溫，建立足夠的蒸汽流量。應(yīng)緩慢操作高、低旁路，防止管道振動(dòng)。點(diǎn)火后及時(shí)投入輔汽至除氧器加熱，以減少給水與水冷壁的溫差。輔汽聯(lián)箱壓力和溫度正常后，及時(shí)沖轉(zhuǎn)一臺(tái)小機(jī)運(yùn)行，鍋爐改由汽泵上水，進(jìn)而保證機(jī)組能夠盡快帶上工況點(diǎn)負(fù)荷；另一臺(tái)小機(jī)可以沖轉(zhuǎn)至3 000 r/min備用。鍋爐點(diǎn)火后受熱面壁溫需要重點(diǎn)監(jiān)視，確?？刂破潦竭^(guò)熱器、末級(jí)過(guò)熱器、末級(jí)再熱器壁溫變化率不大于3 ℃/min。當(dāng)發(fā)現(xiàn)受熱面壁溫上升過(guò)快時(shí)，需要及時(shí)調(diào)整燃料量和給水流量，以避免受熱面超溫。

汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前要至少保證2套制粉系統(tǒng)運(yùn)行，且主、再熱蒸汽溫度已停止下降并呈緩慢上升趨勢(shì)。沖轉(zhuǎn)前，確認(rèn)主汽壓力低于12.5 MPa，主汽溫度比高壓內(nèi)缸壁溫高30—50 ℃，再熱蒸汽壓力為1.2 MPa，再熱蒸汽溫度比中壓內(nèi)缸壁溫高30—50 ℃，主、再熱蒸汽過(guò)熱度大于50 ℃。沖轉(zhuǎn)時(shí)因高壓缸本身溫度較高(500 ℃以上)，尤其在高旁開(kāi)啟階段，高壓缸進(jìn)汽量小，冷再壓力相對(duì)高；由于鼓風(fēng)效果，會(huì)造成高排末級(jí)葉片溫度升高。當(dāng)汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速大于360 r/min以上時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)高壓缸切缸現(xiàn)象。雖然高壓缸切除后，汽輪機(jī)仍然可以依靠中壓缸作功將汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)至3 000 r/min，甚至并網(wǎng)后可接帶15 MW負(fù)荷，但依靠中壓缸繼續(xù)升負(fù)荷將會(huì)變得很困難，特別是再熱器壓力較低時(shí)尤為明顯。因此，當(dāng)沖轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生高壓缸切缸時(shí)需要人工手動(dòng)開(kāi)啟高壓調(diào)門(mén)，恢復(fù)高壓缸做功。

綜上所述，無(wú)臨機(jī)汽源條件下極熱態(tài)啟動(dòng)就是要盡快將機(jī)組負(fù)荷升至300 MW以上或者恢復(fù)主、再熱蒸汽壓力、溫度至正常值，避免在低負(fù)荷階段過(guò)多停留，以及防止主、再熱汽溫下降失去沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)時(shí)機(jī)。從實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)看，主汽壓力從24 MPa降至15 MPa用時(shí)18—25 min，鍋爐上水用時(shí)40—50 min，鍋爐點(diǎn)火至汽機(jī)沖轉(zhuǎn)用時(shí)120 min，汽機(jī)沖轉(zhuǎn)至機(jī)組并網(wǎng)用時(shí)30 min。

2 高旁故障啟動(dòng)分析

無(wú)臨機(jī)汽源條件下極熱態(tài)啟動(dòng)主要依靠旁路為輔汽提供持續(xù)的汽源來(lái)維持軸封壓力。機(jī)組跳閘后若發(fā)生高旁故障無(wú)法打開(kāi)，機(jī)組無(wú)法投入旁路運(yùn)行，此時(shí)應(yīng)該立即手動(dòng)關(guān)閉低壓旁路，以保證再熱器內(nèi)蒸汽不流失。當(dāng)再熱器內(nèi)蒸汽減少，無(wú)法保證輔汽供汽以及維持軸封壓力時(shí)，應(yīng)立即關(guān)閉主、再熱蒸汽管道所有疏水和汽缸本體所有疏水，采取悶缸措施。在切斷進(jìn)入凝汽器的熱源后，汽輪機(jī)破壞真空。從運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)得出，當(dāng)再熱器壓力降至1.4 MPa時(shí)，再熱蒸汽僅能為軸封提供30 min汽源。

高旁故障處理期間，需要盡量減少爐膛熱量損失，為后期鍋爐可靠點(diǎn)火提供有利條件。此時(shí)需要高度關(guān)注一次風(fēng)溫的下降幅度，保證一次風(fēng)溫不低于160 ℃。若一次風(fēng)溫降至160 ℃以下，鍋爐因沒(méi)有配備油槍又達(dá)不到磨煤機(jī)暖風(fēng)器投運(yùn)要求，將失去無(wú)臨機(jī)汽源情況下的點(diǎn)火條件。因此，在一次風(fēng)溫降至170 ℃之前若高旁仍然沒(méi)有消缺完畢，應(yīng)立即恢復(fù)鍋爐運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)鍋爐無(wú)旁路點(diǎn)火。鍋爐點(diǎn)火成功后控制煤量18—25 t/h，給水流量300—400 t/h，維持爐膛最低熱負(fù)荷。

在汽輪機(jī)旁路關(guān)閉、鍋爐點(diǎn)火期間，鍋爐通過(guò)煤水比、PCV閥對(duì)空排汽和HWL閥排水來(lái)維持熱量平衡和主汽壓力的穩(wěn)定，控制主汽壓力不超過(guò)10 MPa。當(dāng)主汽壓力降低時(shí)緩慢加煤，維持正常煤水平衡，保持主汽壓力穩(wěn)定；當(dāng)主汽壓力升高時(shí)適當(dāng)減少給煤量，增加給水流量，通過(guò)HWL閥對(duì)外排水來(lái)降低主汽壓力。若主汽壓力快速上升無(wú)法維持穩(wěn)定時(shí)，緩慢交替開(kāi)啟兩側(cè)PCV閥進(jìn)行泄壓。PCV閥開(kāi)啟時(shí)控制主蒸汽泄壓速率小于0.5 MPa/min，保證電泵上水穩(wěn)定。在高旁缺陷處理完畢后，緩慢開(kāi)啟高、低旁，保證輔汽至軸封供汽正常，及時(shí)投運(yùn)磨煤機(jī)暖風(fēng)器和真空系統(tǒng)，以恢復(fù)機(jī)組正常啟動(dòng)。

在鍋爐無(wú)旁路點(diǎn)火期間要加強(qiáng)各段金屬壁溫監(jiān)視防止壁溫超溫，控制主、再熱器壁溫不超過(guò)480 ℃，其中控制低溫再熱器不超溫是難點(diǎn)之一。此時(shí)需要加強(qiáng)燃燒調(diào)整，保證汽輪機(jī)主蒸汽壓力與鍋爐熱負(fù)荷匹配，在滿足爐膛燃燒需求和總風(fēng)量要求的前提下適當(dāng)減少鍋爐二次風(fēng)量，以便減少煙氣量，降低再熱器壁溫。高旁打開(kāi)后，機(jī)組應(yīng)盡快帶負(fù)荷至熱態(tài)初始負(fù)荷以上，縮短再熱器干燒時(shí)間，保證再熱器有充足蒸汽進(jìn)行冷卻。

3 結(jié)束語(yǔ)

單機(jī)運(yùn)行發(fā)生機(jī)組跳閘后極熱態(tài)啟動(dòng)需要及時(shí)開(kāi)啟高、低旁，維持冷再壓力，保證輔汽和軸封供汽。分析660 MW機(jī)組無(wú)臨機(jī)汽源條件下進(jìn)行極熱態(tài)啟動(dòng)的操作思路以及相關(guān)的注意事項(xiàng)，總結(jié)在極熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)發(fā)生高旁故障時(shí)的操作要點(diǎn)，為同類電廠在發(fā)生高旁故障時(shí)無(wú)臨機(jī)汽源條件下進(jìn)行極熱態(tài)啟動(dòng)提供參考。

1 朱福星．600 MW超臨界機(jī)組跳閘后極熱態(tài)啟動(dòng)操作總結(jié)[J]．科技展望，2014，12(22)：14-15.

2 夏 靜．600 MW超臨界機(jī)組鄰機(jī)加熱啟動(dòng)技術(shù)[J]．電力安全技術(shù)，2014，16(7)：15-16.

南方電網(wǎng)2017年迎峰度夏大面積停電應(yīng)急演練成功舉行提高應(yīng)急響應(yīng)能力 保障電網(wǎng)安全運(yùn)行

7月4日下午，南方電網(wǎng)公司舉行2017年迎峰度夏大面積停電應(yīng)急演練。本次演練模擬西電東送多條線路發(fā)生故障停運(yùn)及深圳、東莞、南寧等城市發(fā)生大面積停電，檢驗(yàn)該公司系統(tǒng)各部門(mén)、單位對(duì)大面積停電事件的快速響應(yīng)和應(yīng)急管理水平。

這次演練結(jié)合南方電網(wǎng)公司2017年電網(wǎng)運(yùn)行九大風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)夏季電網(wǎng)運(yùn)行特點(diǎn)，設(shè)置了南方電網(wǎng)主網(wǎng)故障4起、省區(qū)電網(wǎng)故障3起。演練模擬楚穗直流單極和牛從甲乙雙回因線路交叉跨越點(diǎn)發(fā)生山火，導(dǎo)致跳閘并引發(fā)廣東大面積拉閘限電。在省區(qū)電網(wǎng)方面，本次演練針對(duì)本省(地)區(qū)電網(wǎng)重大風(fēng)險(xiǎn)或近期發(fā)生的典型異常事件確定演練內(nèi)容并開(kāi)展演練。

當(dāng)日15:30，公司模擬啟動(dòng)大面積停電Ⅲ級(jí)應(yīng)急響應(yīng)，相關(guān)部門(mén)、參演單位按照預(yù)案要求，密切配合，迅速判明事故原因，評(píng)估電網(wǎng)安全穩(wěn)定裕度，指揮運(yùn)維單位查找故障，組織搶險(xiǎn)力量趕赴現(xiàn)場(chǎng)搶修。公司還通過(guò)官方微博、短信、95598等媒介向社會(huì)不間斷發(fā)出搶修信息，化解民眾疑慮，做好客戶服務(wù)。經(jīng)過(guò)2.5 h處置，廣東、廣西、云南電網(wǎng)公司，深圳供電局與主網(wǎng)恢復(fù)正常，大部分用戶恢復(fù)供電。

本次演練由該公司系統(tǒng)部、安監(jiān)部牽頭組織，公司生技部、市場(chǎng)部、宣傳部，廣東、云南、廣西電網(wǎng)公司，深圳供電局和南網(wǎng)傳媒公司等單位共約400多人參與了此次演練。該公司安監(jiān)部相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，本次演練采取綜合演練形式，未編制演練腳本，未告知演練內(nèi)容，充分檢驗(yàn)了該公司大面積停電事件應(yīng)急預(yù)案及各級(jí)事故處置預(yù)案，檢驗(yàn)了該公司系統(tǒng)應(yīng)對(duì)重大電力安全事故、設(shè)備事故的聯(lián)動(dòng)協(xié)調(diào)能力，進(jìn)一步夯實(shí)了“十九大”保供電及迎峰度夏期間電網(wǎng)安全穩(wěn)定基礎(chǔ)。

（來(lái)源：中國(guó)南方電網(wǎng)公司網(wǎng)站2017-07-05）

2016-12-08；

2017-04-05。

郭以永(1975—)，男，高級(jí)工程師，主要從事發(fā)電廠運(yùn)行管理工作，email:1009141785@qq.com。

匡 政(1988—)，男，助理工程師，主要從事集控運(yùn)行工作。