高加解列對(duì)660MW超臨界機(jī)組的影響分析

徐振

摘 要：本文通過(guò)對(duì)寧夏京能寧東電廠#2機(jī)組高加解列前后運(yùn)行工況的分析，總結(jié)出一些相關(guān)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)超臨界機(jī)組高加緊急解列的操作方法及處理步驟提出一些個(gè)人建議，對(duì)同類(lèi)型機(jī)組具有一定參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：660MW；直流鍋爐；高加解列

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.172

1 設(shè)備概述

寧夏京能寧東電廠#2鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈加垂直管直流爐，單爐膛、一次中間再熱、采用切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐、室內(nèi)布置燃煤鍋爐，鍋爐采用緊身封閉，鍋爐型號(hào)為HG-2210/25.4-YM16型。汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)有限公司660MW超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、凝汽式汽輪機(jī)型號(hào)為CLNJK660-24.2/566/566。汽輪機(jī)設(shè)置兩個(gè)高壓主汽門(mén)和四個(gè)高壓調(diào)門(mén)、兩個(gè)中壓主汽門(mén)及四個(gè)中壓調(diào)門(mén)，具有七級(jí)非調(diào)整回?zé)岢槠?，設(shè)有三臺(tái)高壓加熱器、一臺(tái)除氧器、四臺(tái)低壓加熱器。

2 工況分析

根據(jù)超臨界機(jī)組的運(yùn)行特性，尤其是超臨界直流鍋爐的運(yùn)行特性，鍋爐在高加解列時(shí)，隨著給水溫度的快速下降，鍋爐的運(yùn)行特性將會(huì)發(fā)生很大的變化，鍋爐特性變化將會(huì)對(duì)整臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行調(diào)整帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。下面對(duì)寧夏京能寧東電廠#2機(jī)組600MW負(fù)荷高加解列工況進(jìn)行分析，希望找出規(guī)律，提供參考：

#2機(jī)組在2017年3月由于#2高加正常疏水調(diào)閥內(nèi)漏退出高加進(jìn)行檢修，下面對(duì)此次高加退出前后的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)要的對(duì)比和分析。

2.1 高加解列前后燃料量的變化分析

我廠#1機(jī)組曾經(jīng)發(fā)生在滿負(fù)荷高加跳閘事故，高加跳閘后機(jī)組負(fù)荷由660MW突升至715MW，由于高加跳閘會(huì)導(dǎo)致鍋爐主控跳出自動(dòng)，機(jī)組控制模式切至機(jī)跟隨方式，汽機(jī)跟隨方式對(duì)于我們處理事故是有利的，這樣主汽壓力變動(dòng)幅度較小，主汽壓力穩(wěn)定了給水就比較容易調(diào)整。

機(jī)組協(xié)調(diào)跳出自動(dòng)，鍋爐燃料量不會(huì)發(fā)生明顯變化，起初的處理需要減少給煤量，避免機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行。如果高加跳閘后要帶相同的負(fù)荷，給水流量要比高加投入時(shí)少209t/h（滿負(fù)荷時(shí)高加抽汽量大約308t/h），但是由于給水溫度的降低，鍋爐要增加一定的燃料量，所以要帶相同的負(fù)荷（600MW左右）燃料量要比高加解列前增加大約41t/h左右。再熱器是對(duì)流換熱，燃料量的增加導(dǎo)致煙氣量增加，從而使再熱汽溫升高，減溫水量增大，還可能導(dǎo)致再熱器管壁超溫。

2.2 高加解列后水煤比的變化趨勢(shì)

600MW工況下，高加退出運(yùn)行，給水溫度降低了88℃，導(dǎo)致機(jī)組循環(huán)熱效率下降，煤耗增大。由于#1、#2、#3段抽汽全部去汽輪機(jī)內(nèi)做功，相同負(fù)荷下給水量下降約209t/h，導(dǎo)致水煤比下降，水煤比從5.6降低至4.4。

2.3 高加解列后汽輪機(jī)高排溫度、高排壓力變化

600MW工況下，由于高加解列后，汽輪機(jī)綜合閥位由92.3%降低至84.6%，高壓缸進(jìn)汽量減少，所以高壓缸排汽溫度有所增加，高負(fù)荷情況下不會(huì)對(duì)機(jī)組有大的影響，但若機(jī)組負(fù)荷較低，高壓缸的鼓風(fēng)摩擦將進(jìn)一步導(dǎo)致高排溫度升高；高排壓力受#2段抽汽突然切斷的影響而升高，如不及時(shí)降低鍋爐燃燒加以控制，勢(shì)必造成鍋爐再熱器的超壓。

2.4 高加解列后對(duì)調(diào)節(jié)級(jí)壓力和監(jiān)視段壓力的變化

由于高加解列后，汽輪機(jī)#1、#2、#3段抽汽電動(dòng)門(mén)和逆止門(mén)聯(lián)鎖關(guān)閉，導(dǎo)致調(diào)節(jié)級(jí)壓力和各監(jiān)視段壓力升高，此時(shí)應(yīng)注意監(jiān)視汽輪機(jī)軸向位移和汽輪機(jī)脹差、軸承金屬溫度等各項(xiàng)參數(shù)的變化趨勢(shì)。待機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定到解列前的相同負(fù)荷，由于給水流量的降低，給水壓力相應(yīng)降低，所以調(diào)節(jié)級(jí)壓力比解列前降低了1.6MPa。

2.5 對(duì)鍋爐脫硝系統(tǒng)的影響

600MW工況下，高加解列后脫硝入口煙溫從351℃下降到316℃，降低了35℃，脫硝系統(tǒng)有可能因?yàn)槿肟跓煔鉁囟鹊捅黄韧顺鲞\(yùn)行，對(duì)公司的環(huán)保排放指標(biāo)產(chǎn)生不利的影響；若脫硝系統(tǒng)不退出，隨著負(fù)荷降低，煙溫降低至300℃以下，將會(huì)危及鍋爐空預(yù)器的安全。由于入口煙溫降低，催化劑活性減弱，氨逃逸率增大。SCR運(yùn)行中未耗盡的氨和煙氣中SO3會(huì)發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸氫銨和硫酸銨，在煙氣溫度140℃至230℃之間，硫酸銨易分解為硫酸氫銨，硫酸氫銨是一種粘附性很強(qiáng)并具有較強(qiáng)腐蝕性的物質(zhì)，在140℃～230℃之間的溫區(qū)位于空預(yù)器的冷端層上方和中間層下方，由于硫酸氫銨在此溫區(qū)為液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變階段，具有極強(qiáng)的吸附性，造成大量灰分沉降在金屬表面和卡在層間，引起空預(yù)器堵塞。

3 高加解列后對(duì)機(jī)組的影響

3.1 高加解列后對(duì)直流鍋爐水動(dòng)力的影響

高加解列后，水冷壁入口溫度降低較多，水冷壁入口工質(zhì)欠焓增大，容易造成鍋爐的水循環(huán)不良，水動(dòng)力穩(wěn)定性變差，導(dǎo)致水冷壁的傳熱惡化，水冷壁出口溫度偏差增大。若是低負(fù)荷切除高加，鍋爐水循環(huán)的不穩(wěn)定性幾率更大，所以高加解列后要注意汽水總畫(huà)面的水冷壁出口溫度的變化情況，如果水冷壁大面積超溫申請(qǐng)?jiān)黾訖C(jī)組負(fù)荷。

3.2 高加解列對(duì)鍋爐的影響

本次高加解列后空預(yù)器出口一、二次風(fēng)溫分別降低了27/29℃，這會(huì)對(duì)鍋爐的燃燒產(chǎn)生一定的影響：一次風(fēng)熱風(fēng)溫度的降低，將會(huì)影響制粉系統(tǒng)的干燥出力；二次風(fēng)風(fēng)溫的降低，將會(huì)降低爐膛的溫度，改變爐膛的溫度場(chǎng)，對(duì)鍋爐的燃燒還是比較大的。給水溫度降低，爐膛的水冷壁吸熱量增加，在燃料量不變的情況下使?fàn)t膛溫度降低，燃料的著火點(diǎn)推遲，火焰中心上移，輻射吸熱量減少；若維持鍋爐的蒸發(fā)量不變，則鍋爐的燃料量必須增加；引起爐膛出口煙氣溫度升高，汽溫升高。同時(shí)在電負(fù)荷一定的情況下，汽機(jī)抽汽量減少，中低壓缸做功增大，減少了高壓缸做功，造成主整汽流量減少，對(duì)管壁的冷卻能力下降，進(jìn)一步造成汽溫升高；同時(shí)因高壓缸抽汽量的減少，致使再熱器進(jìn)出口壓力上升，從而限制了機(jī)組的負(fù)荷，一般規(guī)定高加解列汽機(jī)出力不大于額定出力的90%。

高加解列后鍋爐排煙溫度降低了8℃，這主要因?yàn)楦呒咏饬泻笫∶浩魅肟诮o水溫度降低了88℃，根據(jù)傳熱學(xué)原理，鍋爐省煤器吸熱量將會(huì)大增，所以鍋爐排煙溫度降低了8℃。一般對(duì)于超臨界鍋爐而言，排煙溫度每降低1℃，鍋爐效率提高約0.05%左右，所以高加解列后鍋爐效率是增加的。

3.3 高加解列后汽輪機(jī)效率變化情況

高加解列后汽輪機(jī)效率有所下降，解列前汽輪機(jī)綜合閥位為92..3%，而解列后汽輪機(jī)綜合閥位為84.6%，減小了7.7%，汽輪機(jī)節(jié)流損失增大。汽輪機(jī)#1、#2、#3段抽汽所對(duì)應(yīng)的汽輪機(jī)做功焓降降低，#1、#2、#3段抽汽后的汽輪機(jī)做功焓降增加，即：汽輪機(jī)高壓部分做功能力降低，中、低壓部分做功能力增加。此外：汽輪機(jī)后幾級(jí)葉片受力增大，甚至有可能過(guò)負(fù)荷，末級(jí)葉片安全性降低。

4 結(jié)論

4.1 機(jī)組高負(fù)荷時(shí)高加解列的處理要點(diǎn)

對(duì)高加在高負(fù)荷（550MW以上）情況下緊急解列，我們應(yīng)該采取以下操作方法：高負(fù)荷情況下，由于機(jī)組高加抽汽全部轉(zhuǎn)化為汽輪機(jī)做功，將會(huì)使機(jī)組負(fù)荷快速上升，鍋爐主再熱蒸汽壓力上升，進(jìn)而有可能導(dǎo)致鍋爐再熱器安全閥動(dòng)作。此時(shí)應(yīng)立即將燃料量減至機(jī)組負(fù)荷的90%左右，根據(jù)過(guò)熱度和水煤比逐漸降低給水量，降低鍋爐水煤比，最終將煤水比減少1.2左右，實(shí)際操作中在減少給水量時(shí)，不能一下減少到煤量的對(duì)應(yīng)水量，應(yīng)該根據(jù)給水溫度下降幅度及省煤器出口溫度，按照比例逐漸降低給水量，維持過(guò)熱度正常，同時(shí)調(diào)整減溫水量，維持主汽溫度穩(wěn)定。

由于鍋爐的蓄熱，且溫度較低的給水進(jìn)入鍋爐受熱面需要一定的時(shí)間（大概4～6分鐘），因此高加跳閘導(dǎo)致給水溫度突降時(shí)，鍋爐各工質(zhì)溫度會(huì)延遲一段時(shí)間下降。所以，減少的水量不能與給水溫度同步降低，應(yīng)適當(dāng)先減少一部分，然后根據(jù)中間點(diǎn)溫度變化情況進(jìn)行逐漸減少操作，防止一次減水量過(guò)大而鍋爐熱負(fù)荷因?yàn)樾顭釠](méi)有減下來(lái)造成中間點(diǎn)溫度過(guò)高水冷壁和末過(guò)壁溫大面積超溫。

4.2 機(jī)組非高負(fù)荷時(shí)高加解列的處理要點(diǎn)

對(duì)于高加在低負(fù)荷（550MW以下）情況下的緊急解列及切除，由于汽輪機(jī)沒(méi)有過(guò)負(fù)荷的風(fēng)險(xiǎn)，操作相對(duì)簡(jiǎn)單，切除協(xié)調(diào)后，燃料控制切手動(dòng)，根據(jù)省煤器出口溫度降低情況及中間點(diǎn)溫度變化趨勢(shì)，進(jìn)行必要的手動(dòng)干預(yù)，適當(dāng)增加燃料量和逐漸降低給水量，保證主蒸汽溫度在正常范圍以內(nèi)。另外，高加跳閘后也應(yīng)及時(shí)檢查高加各段抽汽逆止門(mén)、電動(dòng)門(mén)聯(lián)鎖關(guān)閉，各危急疏水門(mén)及時(shí)開(kāi)啟，密切監(jiān)視除氧器水位變化情況。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)我廠高加解列后機(jī)組相關(guān)參數(shù)分析和處理，為高加緊急解列的處理提供一定的理論支撐，對(duì)維持機(jī)組的安全穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起到重要的作用。