600MW機組臨界火焰保護動作原因分析及預(yù)防

文川++王奮進

摘 要：從火檢的安裝和結(jié)焦情況、燃煤的煤質(zhì)、磨煤機的運行配置、運行人員的經(jīng)驗等方面對四川華電珙縣發(fā)電有限公司#2機組發(fā)生的臨界火焰保護動作MFT事故進行分析，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：臨界火焰；W型火焰鍋爐；火檢；煤質(zhì)；磨煤機

中圖分類號：TK227 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）20-0097-02

四川華電珙縣發(fā)電有限公司（以下簡稱珙縣電廠）一期工程為2×600MW超臨界機組，鍋爐采用東方鍋爐（集團）股份有限公司制造的DG-1950/25.4-Ⅱ8型超臨界參數(shù)、W型火焰燃燒、垂直管圈水冷壁變壓直流、一次再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)П型鍋爐。鍋爐配套有6臺雙進雙出磨煤機，24只雙旋風(fēng)煤粉濃縮燃燒器，每臺磨煤機帶4只煤粉燃燒器，雙旋風(fēng)煤粉燃燒器順列布置在下爐膛的前后墻爐拱上，前、后墻各12只。制粉系統(tǒng)配置6套冷一次風(fēng)機正壓直吹式制粉系統(tǒng)，每套系統(tǒng)由1臺雙進雙出磨煤機、兩臺電子稱重給煤機、2臺動態(tài)煤粉分離器組成。

珙縣電廠#2機組于2011年8月投產(chǎn)。2016年11月21日，珙縣電廠#2機組發(fā)生一起因鍋爐臨界火焰保護動作導(dǎo)致的機組非停事件。這是珙縣電廠投產(chǎn)以來第一次因為臨界火焰保護動作而發(fā)生的機組非停事件，本文通過對這起事件發(fā)生的原因進行分析，提出對應(yīng)的預(yù)防措施，防止此類事件再次發(fā)生。

1 臨界火焰保護動作過程及原因分析

1.1 臨界火焰保護動作過程

11月21日22：00，#2號機組發(fā)電負(fù)荷365MW，磨煤機A、B、C、E運行，爐膛負(fù)壓-141Pa，燃燒穩(wěn)定。22：10，脫硫值班人員通知值長脫硫E漿液循環(huán)泵減速機溫度高已停運需檢修，同時煤質(zhì)較差，原煙氣含硫量10030mg/m3（脫硫設(shè)計值上限為9062mg/m3）無法滿足SO2達(dá)標(biāo)排放。22：19，值長下令機組發(fā)電負(fù)荷由365MW減到330MW。22：47發(fā)電負(fù)荷減到330MW，爐膛負(fù)壓-158Pa。23：12，發(fā)電負(fù)荷330MW，爐膛負(fù)壓-153Pa。23：12：27，#2機組跳閘，事故首出為鍋爐“臨界火焰”保護動作，MFT動作。

1.2 臨界火焰保護動作原因分析

臨界火焰是指在一定時間內(nèi)，爐膛內(nèi)熄火燃燒器的數(shù)量與總的運行燃燒器數(shù)量之比達(dá)到某百分?jǐn)?shù)，爐膛燃燒不穩(wěn)，出現(xiàn)滅火前的“臨界火焰”[1]。出現(xiàn)了臨界火焰時，如果不觸發(fā)MFT則會在爐膛中形成可燃性混合物的積累，進而引起爐膛爆燃事故的發(fā)生。

珙縣電廠鍋爐主保護中臨界火焰的定義為：鍋爐負(fù)荷>35%BMCR；無RB動作；A-F組（包括油和煤燃燒器）9s內(nèi)無火焰數(shù)量>2個；A-F組（包括油和煤燃燒器）9s內(nèi)無火焰數(shù)量，在運行的燃燒器火焰數(shù)量中占比>0.5，四個條件同時滿足則臨界火焰動作觸發(fā)MFT。

通過調(diào)用DCS系統(tǒng)歷史趨勢和SOE記錄追蹤確認(rèn)：運行的A、B、C、E四臺磨煤機對應(yīng)A1—A4、B1—B4、C1—C4、E1—E4火檢，其火檢信號在機組減負(fù)荷前，相對較為穩(wěn)定，波動較?。粶p負(fù)荷后，信號相應(yīng)減弱，部分信號波動較大。在“臨界火焰”保護動作前9秒內(nèi)16支煤火檢中有8支（A1、A4、B1、B2、B4、C1、C2、E2，如圖1）檢測到無火信號（熄火數(shù)量占50%），“臨界火焰”保護動作，鍋爐MFT，聯(lián)動汽機ETS保護動作，發(fā)電機解列。

1.2.1 火檢的影響

如果火檢安裝位置不合適，將會影響火檢對火焰的測量。歷史經(jīng)驗表明，在365MW的基本發(fā)電負(fù)荷下，煤質(zhì)較好，燃燒情況穩(wěn)定，運行磨煤機對應(yīng)的火檢都能檢測到火焰，說明火檢安裝位置是合適的。如果火檢結(jié)焦，也會影響對火焰的測量，據(jù)觀察當(dāng)時火檢不存在結(jié)焦情況。如果火檢故障，將有可能導(dǎo)致臨界火焰動作誤動。臨界火焰動作后，對火檢測量系統(tǒng)檢查，結(jié)果表明火檢測量系統(tǒng)均正常。同時對機組DCS系統(tǒng)的工作情況檢查也正常，表明此次 “臨界火焰”保護動作是正確的，不存在誤動情況。

1.2.2 煤質(zhì)的影響

珙縣電廠設(shè)計燃用煤種為無煙煤，收到基低位發(fā)熱量19.2MJ/kg、空干基全硫2.8%。11月1-20日，進汽車煤4.01萬噸，收到基平均低位發(fā)熱量15.74MJ/kg，干燥基平均硫分 2.98%；進火車煤4.18萬噸，收到基平均低位發(fā)熱量16.665MJ/kg。燃煤摻配采取分時段方式進行（當(dāng)日上煤情況：13：35-15：30向原煤倉上汽車混煤1250噸，平均熱值16.37兆焦/千克，平均硫分2.92%；19：00-20：35向原煤倉上火車混煤850噸，平均熱值17.58兆焦/千克，平均硫分3.2%），只考慮了平均熱值和硫分，沒做到全時段上煤熱值、硫分的合理均勻，各煤斗之間進煤煤質(zhì)不一樣，同一煤斗也存在不同煤質(zhì)分層情況，摻配摻燒效果差。在低至330MW負(fù)荷情況下出現(xiàn)爐膛底部燃燒氣氛不好、著火推遲的現(xiàn)象，致使部分火檢信號出現(xiàn)大幅波動，達(dá)到“臨界火焰”保護動作條件，這是此次臨界火焰保護動作的主要原因。

1.2.3 磨煤機運行情況的影響

珙縣電廠煤粉燃燒器布置型式如圖1，從圖中可以看出，為了較好的形成W火焰使燃燒穩(wěn)定，同時也為了確保爐膛熱負(fù)荷均勻，4臺磨煤機運行時，最好在A、B、C三臺磨中選兩臺，在D、E、F三臺磨中選兩臺。當(dāng)班因為D2、F1、F2原煤倉不下煤，無法運行D、F磨煤機，被迫只能運行A、B、C、E磨煤機，導(dǎo)致無法形成良好的W火焰，同時前墻左側(cè)和后強右側(cè)燃燒較弱。在發(fā)電負(fù)荷降至330MW后，爐膛燃燒減弱，為臨界火焰保護動作埋下了隱患，這是臨界火焰保護動作的原因之一。

1.2.4 運行人員經(jīng)驗的影響

對運行值班人員而言，經(jīng)驗是十分重要的，但過分的依賴經(jīng)驗也容易出現(xiàn)問題。機組歷年曾多次降負(fù)荷至發(fā)電負(fù)荷330MW左右，都燃燒穩(wěn)定且沒有投油穩(wěn)燃。此次減負(fù)荷前后，爐膛負(fù)壓、氧量和全爐膛火焰工業(yè)電視均正常，雖然DCS屏幕下方報警滾動條中有煤火檢無火報警，但因為數(shù)量多頻率快而且還有誤發(fā)報警信號，所以沒有引起值班人員的足夠重視，沒有重點觀察煤火檢情況，這是臨界火焰保護動作的原因之一。endprint

2 預(yù)防措施及建議

2.1 加強火檢清焦工作

從長期運行觀察來看，火檢經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)焦的情況，這將降低火檢的檢測性能，從而引起臨界火焰保護誤動。在機組運行期間，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一臺磨的4只煤火檢中有一只煤火檢模擬量顯示低于20%且另一只煤火檢模擬量顯示低于50%時，應(yīng)聯(lián)系檢修對結(jié)焦火檢清焦。由于B、E磨煤機原來裝設(shè)了微油點火裝置，導(dǎo)致這兩臺磨煤機對應(yīng)煤火檢因為設(shè)備擋住無法清焦，一旦結(jié)焦，將嚴(yán)重威脅機組安全，建議盡快拆除這兩套目前沒有使用的設(shè)備。另外，由于各種原因，目前#1機組已經(jīng)有12只火檢無法清焦，占了總共24只火檢的一半，使得臨界火焰保護誤動的機率大幅上升，這需要引起重視。

2.2 加強燃料管理

修訂完善燃煤入場管理、煤場管理、摻配摻燒等管理制度，嚴(yán)格執(zhí)行，確保鍋爐燃料燃燒穩(wěn)定性。嚴(yán)格執(zhí)行入場煤管理制度，對不合格的電煤拒收；依據(jù)精細(xì)化煤場管理要求，科學(xué)規(guī)劃分區(qū)堆放，確保煤場各堆放點煤質(zhì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，有效指導(dǎo)摻配摻燒；合理安排輸卸煤設(shè)備的檢修計劃，保證系統(tǒng)可靠性，為摻配摻燒提供基礎(chǔ)保障。

2.3 合理安排磨煤機運行

當(dāng)基本發(fā)電負(fù)荷365MW時，最少4臺磨煤機運行，此時最好在A、B、C三臺磨中選兩臺，在D、E、F三臺磨中選兩臺，確保燃燒穩(wěn)定和熱負(fù)荷均勻。高負(fù)荷當(dāng)5臺磨煤機或6臺運行時，運行磨煤機的燃燒器比較對稱，在煤質(zhì)良好、合理配風(fēng)的情況下均能較好的形成W火焰，一般不存在燃燒不穩(wěn)的情況。因此，要注意基本負(fù)荷和低負(fù)荷情況下，磨煤機合理安排磨煤機運行。當(dāng)遇到有磨煤機故障，應(yīng)通知檢修盡快處理。同時，調(diào)整各磨煤機參數(shù)，確保磨煤機穩(wěn)定運行。一次風(fēng)機壓力投自動，調(diào)整容量風(fēng)門在25%～75%之間，使得磨煤機各出粉管風(fēng)速合理。給煤機投自動，跟蹤磨煤機料位，使得料位控制在600Pa～900Pa。結(jié)合旁路風(fēng)門，使得磨煤機各出粉管風(fēng)溫在100℃～120℃之間。調(diào)整磨煤機動態(tài)分離器變頻在合理位置，一般在70%～100%之間，確保煤粉細(xì)度，使得燃燒穩(wěn)定。當(dāng)單臺磨煤機火檢失去達(dá)到1/2時，應(yīng)當(dāng)立即安排切換磨煤機運行。當(dāng)發(fā)現(xiàn)爐膛有燃燒不穩(wěn)的跡象時，應(yīng)當(dāng)立即投油穩(wěn)燃。

2.4 加強運行人員技能培訓(xùn)

強化人員培訓(xùn)，杜絕麻痹大意思想，提升運行人員技能和責(zé)任心。加強運行人員對DCS邏輯培訓(xùn)學(xué)習(xí)，了解掌握各種熱工保護的目的意義，對層出不窮的報警提示分清輕重緩急，明白其含義；再次梳理完善重點報警光字牌，使報警起到真正的警示提醒作用；增設(shè)臨界火焰0.25報警，即9s內(nèi)無火焰數(shù)量在運行的燃燒器火焰數(shù)量中占比>0.25時發(fā)出紅色報警，并將報警信號置于運行控制站前方的重要報警光字牌中，一旦部分火焰波動，可及時發(fā)現(xiàn)處理。

2.5 加強設(shè)備消缺管理

此次非停，脫硫E漿液循環(huán)泵故障、D2、F1、F2原煤倉不下煤是誘因。因此，要加強設(shè)備消缺管理特別是重要輔助設(shè)備消缺管理，嚴(yán)格執(zhí)行消缺管理制度，做到“小缺陷不過班、大缺陷不過天”，保證消缺質(zhì)量，防止由于輔機故障減負(fù)荷，甚至造成機組非停。

3 結(jié)語

臨界火焰是大型鍋爐的主要保護之一，導(dǎo)致臨界火焰保護動作的原因很多，如一次風(fēng)速就會對臨界火焰保護產(chǎn)生重大影響[2]。本文從火檢的安裝和結(jié)焦情況、燃煤的煤質(zhì)、磨煤機的運行配置、爐膛的結(jié)焦情況、運行人員的經(jīng)驗等方面對珙縣電廠#2機組發(fā)生的臨界火焰保護動作MFT非停事件進行分析，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施，有利于防止類似事件再次發(fā)生。

參考文獻

[1]DLGJ116-93.火力發(fā)電廠鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)定[S].1994.

[2]劉慶濱，曹興偉，昌樹文，金燕.600MW“W”火焰鍋爐臨界火焰保護動作原因分析及預(yù)防[J].電站系統(tǒng)工程，2013，29（3）：37-39.endprint