350MW超臨界機(jī)組給水流量波動(dòng)的原因及處理

張祖哲 朱鋒杰

摘? 要：目前我國(guó)的燃煤機(jī)組越發(fā)向大容量超臨界方向發(fā)展，超臨界火力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中各個(gè)參數(shù)的變化相對(duì)于負(fù)荷指令存在一定延遲，燃料、給水變化時(shí)呈現(xiàn)不同的時(shí)間特性，某公司國(guó)產(chǎn)350MW超臨界機(jī)組，在NOx含量調(diào)整過(guò)程中，觸發(fā)風(fēng)煤交叉限制功能，燃料指令快速下降，同時(shí)電負(fù)荷快速下降，小機(jī)汽源供應(yīng)不足，最終引起主給水流量波動(dòng)。該文分析事件發(fā)生原因，針對(duì)故障中發(fā)生的問(wèn)題，提出了處理及防范措施。

關(guān)鍵詞：NOx含量調(diào)整? 風(fēng)煤交叉限制? 小機(jī)汽源? 主給水流量

1? 設(shè)備概況

某公司3號(hào)機(jī)組為350MW超臨界機(jī)組。鍋爐由上海鍋爐廠有限公司設(shè)計(jì)，型號(hào)為SG-1193/25.4-M4419。汽輪機(jī)采用上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的CZK350-24.2/0.4/566/566型超臨界、一次中間再熱、抽汽凝汽式汽輪機(jī)。給水系統(tǒng)采用單元制，配置2臺(tái)50%容量汽動(dòng)給水泵。DCS由南京國(guó)電南自美卓控制系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的maxDNA分散控制系統(tǒng)。

2? 給水流量波動(dòng)檢查情況

2.1 邏輯檢查

（1）給水流量低低保護(hù)觸發(fā)條件為給水流量低于336.4 t/h，延時(shí)15s。事件時(shí)熱工保護(hù)動(dòng)作正確。

（2）燃料指令邏輯由總風(fēng)量-燃料函數(shù)輸出值和鍋爐主控指令低選后形成最終的燃料指令，具體見(jiàn)表1。

（3）DEH中調(diào)門(mén)函數(shù)。檢查DEH流量總指令與中壓調(diào)門(mén)指令相關(guān)邏輯，確認(rèn)DEH流量總指令先按照1∶0.255進(jìn)行折算，然后減去并網(wǎng)時(shí)刻中調(diào)門(mén)流量指令記憶值，形成FDEM流量指令，F(xiàn)DEM流量指令先按照1∶3進(jìn)行折算，再減去汽機(jī)轉(zhuǎn)速2850r/min時(shí)中調(diào)門(mén)流量指令記憶值，經(jīng)過(guò)表2函數(shù)轉(zhuǎn)換后得到最終的中調(diào)門(mén)開(kāi)度指令。中調(diào)門(mén)關(guān)閉到最小值時(shí)的DEH流量總指令為147.76MW，折算后流量指令為37.67%，事件前汽機(jī)轉(zhuǎn)速2850r/min和并網(wǎng)時(shí)刻中調(diào)門(mén)流量記憶值之和為9.37%，因此推算出當(dāng)時(shí)的FDEM指令為28.3%，中調(diào)門(mén)指令約為25%。

（4）汽泵再循環(huán)門(mén)作為保障汽泵最小流量的設(shè)備，當(dāng)汽泵入口流量低于150t/h時(shí)，超馳開(kāi)到100%。

2.2 事件前送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉操作記錄

事件發(fā)生前，在22：44：22～23：00：42期間，操作人員連續(xù)降低A/B送風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉指令。

2.3 事件前燃料指令變化趨勢(shì)

事件前操作人員連續(xù)降低A/B送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉指令，雙側(cè)動(dòng)葉指令由18%下降到0%，導(dǎo)致總風(fēng)量由845t/h降低到625t/h，在風(fēng)/煤交叉限制作用下，燃料指令由155t/h降低到95t/h，主汽壓力由20.05MPa降低到16.6MPa。

2.4 事件前給水流量變化趨勢(shì)

22：59：43，A、B汽泵由自動(dòng)控制方式相繼切換為手動(dòng)控制方式，此時(shí)負(fù)荷216MW，給水流量754t/h，過(guò)熱度8.5℃，隨著負(fù)荷及過(guò)熱度持續(xù)降低的變化趨勢(shì)，給水流量也持續(xù)降低。

23：02：26，給水流量降至低點(diǎn)，隨后上升，此時(shí)負(fù)荷176 MW，給水流量405t/h，過(guò)熱度8.5℃。

23：03：18，給水流量在上升過(guò)程中，突然出現(xiàn)劇烈擺動(dòng)，瞬時(shí)最小值為426t/h，瞬時(shí)最大值為632t/h，之后急劇下降。

23：03：49，主給水流量從181t/h瞬間掉至0t/h。

2.5 事件前汽泵主要參數(shù)變化趨勢(shì)

事件前，小機(jī)進(jìn)汽流量在17～18t/h持續(xù)穩(wěn)定，23：03：15 小機(jī)進(jìn)汽流量突然在0～15t/h之間發(fā)生急劇波動(dòng)，隨后A、B小機(jī)轉(zhuǎn)速、主給水壓力等參數(shù)也發(fā)生了變化，具體如下。

時(shí)間：23：03：36～23：03：59（23：04：00停機(jī)）。

發(fā)電機(jī)功率：從147～150MW，變化不大。

中調(diào)1開(kāi)度：從24.9%～24.9%，無(wú)變化。

小機(jī)進(jìn)汽流量：從0～15t/h，頻繁劇烈變化。

A汽泵轉(zhuǎn)速：從4102～3293r/min，之后迅速下降。

A小機(jī)調(diào)閥開(kāi)度：從53.45%～83.29%，迅速上升。

B汽泵轉(zhuǎn)速：從4107～2158r/min，之后迅速下降。

B小機(jī)調(diào)閥開(kāi)度：從50.89%～70.4%，迅速上升。

主給水壓力：從19.2～18.1MPa，迅速下降。

3? 給水流量波動(dòng)分析

（1）操作人員為了降低脫硫出口的NOx濃度，連續(xù)減少A/B動(dòng)葉的開(kāi)度，由18%降到0%，導(dǎo)致總風(fēng)量連續(xù)降低。

（2）機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)，燃燒調(diào)整較為頻繁，導(dǎo)致入口NOx濃度波動(dòng)比較大，脫硝噴氨控制及反應(yīng)存在滯后性，調(diào)整不及時(shí);SCR反應(yīng)器入口煙溫偏低，較低的煙溫一方面會(huì)限制催化劑活性的發(fā)揮，另一方面會(huì)加劇硫酸氫氨的形成與析出，加快催化劑的活性衰減速率;結(jié)合之前的應(yīng)急支撐報(bào)告，脫硝催化劑使用時(shí)間接近設(shè)計(jì)使用壽命，催化劑活性可能較低，難以保證脫硝裝置的安全、穩(wěn)定、環(huán)保運(yùn)行;催化劑性能可能部分失效，導(dǎo)致目前無(wú)法通過(guò)調(diào)整噴氨流量來(lái)控制SCR反應(yīng)器出口NOx濃度，只能通過(guò)燃燒調(diào)整，降低SCR反應(yīng)器入口NOx濃度，進(jìn)而保證SCR反應(yīng)器出口NOx濃度達(dá)標(biāo);事發(fā)前1hTF方式運(yùn)行，機(jī)組處于降負(fù)荷階段，噴氨量已處于最大開(kāi)度，煤量波動(dòng)較大，導(dǎo)致各參數(shù)波動(dòng)較大、脫硝出口NOx濃度出現(xiàn)超標(biāo)情況。

4? 暴露的主要問(wèn)題

（1）操作人員不了解風(fēng)/煤交叉限制功能，在連續(xù)降低總風(fēng)量的時(shí)候，不熟悉燃料指令的聯(lián)動(dòng)結(jié)果。

（2）操作人員未及時(shí)有效地進(jìn)行脫硝系統(tǒng)調(diào)整，對(duì)事件的預(yù)判性不夠。

（3）操作人員減風(fēng)操作速度過(guò)快、不嚴(yán)謹(jǐn)、幅度過(guò)大，對(duì)可能觸發(fā)的相關(guān)協(xié)調(diào)和保護(hù)邏輯缺乏預(yù)見(jiàn)性。

（4）事件預(yù)想工作不佳，事件處理可適當(dāng)調(diào)整偏置的方式、盡量不要切除自動(dòng)調(diào)整，手動(dòng)控制方式更不利于維持機(jī)組穩(wěn)定。

（5）在控制方式、方法方面，當(dāng)機(jī)組發(fā)生異常情況時(shí)，調(diào)整方式、處置方法不恰當(dāng)。在手動(dòng)調(diào)節(jié)給水流量方面，應(yīng)根據(jù)汽泵的供水特性摸索出相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

5? 處理及防范措施

（1）根據(jù)事件的整個(gè)過(guò)程，應(yīng)對(duì)催化劑性能進(jìn)行檢測(cè)，全面掌握脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行狀況;同時(shí)加強(qiáng)操作人員對(duì)事故的預(yù)判性，減少NOx超標(biāo)排放;提高低氮燃燒器NOx指標(biāo)的控制方法以及脫硝噴氨優(yōu)化調(diào)整的方法，保證脫硝系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

（2）事件工況下，當(dāng)DEH總流量指令低于180MW時(shí)，建議切除DEH遙控方式，維持汽機(jī)高壓調(diào)門(mén)和中壓調(diào)門(mén)開(kāi)度不變，防止中調(diào)門(mén)關(guān)小影響小機(jī)供汽壓力的穩(wěn)定。待工況穩(wěn)定后，且DEH總流量指令大于200MW時(shí)再投入DEH遙控方式。

（3）在機(jī)組負(fù)荷升、降過(guò)程中，可根據(jù)負(fù)荷的實(shí)際情況及時(shí)對(duì)主蒸汽壓力進(jìn)行調(diào)整，使主汽參數(shù)與實(shí)際負(fù)荷量相匹配。

（4）加強(qiáng)操作人員對(duì)異常情況的操作培訓(xùn)，運(yùn)行調(diào)整要早調(diào)整、及時(shí)調(diào)整、多次小幅度調(diào)整，不宜大幅快速調(diào)整。

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