660 MW超臨界機(jī)組無(wú)輔汽熱態(tài)啟動(dòng)實(shí)踐

王永江

（大唐陜西秦嶺發(fā)電有限公司，華陰 714206）

目前電網(wǎng)中有很多電廠全廠只有兩臺(tái)機(jī)組，如陜西電網(wǎng)就有10多家電廠屬于此種情況。當(dāng)一臺(tái)機(jī)組停運(yùn)或者檢修期間剩余一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，由于無(wú)臨機(jī)輔汽支持，運(yùn)行機(jī)組故障跳閘后的處理和盡快啟動(dòng)是事故處理成功的關(guān)鍵。熱態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中，軸封系統(tǒng)供汽汽源是否正常是最關(guān)鍵的一個(gè)因素。若電廠有啟動(dòng)鍋爐，則盡快啟動(dòng)鍋爐恢復(fù)供汽是機(jī)組穩(wěn)定啟動(dòng)的首要任務(wù)，但由于啟動(dòng)鍋爐時(shí)間較長(zhǎng)可能導(dǎo)致事故恢復(fù)速度慢，從而造成事故擴(kuò)大。因此，正確利用機(jī)組鍋爐系統(tǒng)余熱維持軸封供汽，保持機(jī)組真空正常，滿(mǎn)足機(jī)組啟動(dòng)點(diǎn)火條件，并在機(jī)組點(diǎn)火啟動(dòng)后用自產(chǎn)蒸汽恢復(fù)輔汽和軸封系統(tǒng)正常用汽，從而形成“自供汽”實(shí)現(xiàn)機(jī)組快速啟動(dòng)是非常必要的。

通過(guò)對(duì)大唐陜西秦嶺發(fā)電有限公司8號(hào)機(jī)組系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行分析，制定了在無(wú)臨機(jī)輔汽支持的情況下，利用鍋爐機(jī)組余熱維持軸封供汽，以保持機(jī)組真空正常，從而滿(mǎn)足機(jī)組啟動(dòng)點(diǎn)火條件，實(shí)現(xiàn)機(jī)組快速啟動(dòng)的預(yù)案。

1 機(jī)組概況

大唐陜西秦嶺發(fā)電有限公司原有機(jī)組6臺(tái)，2009年“上大壓小工程”新建7、8號(hào)兩臺(tái)機(jī)組，汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)有限公司引進(jìn)日立技術(shù)生產(chǎn)的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排氣、間接空冷凝汽式汽輪機(jī)，型號(hào)為NJK622-24.2/566/566，設(shè)計(jì)額定出力622 MW，最大連續(xù)出力668 MW，軸封系統(tǒng)采用自密封方式，即利用高中壓缸軸封漏汽供低壓缸軸封使用，在60%以上的負(fù)荷時(shí)可實(shí)現(xiàn)完全自密封，低負(fù)荷時(shí)需要利用外來(lái)汽源（機(jī)組輔汽）補(bǔ)充[1-3]。汽輪機(jī)給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)有兩臺(tái)50%容量的汽動(dòng)給水泵和一臺(tái)30%容量的電動(dòng)定速給水泵（7、8號(hào)機(jī)共用）。小機(jī)排汽至主機(jī)凝汽器，旁路系統(tǒng)為40%B-MCR二級(jí)串聯(lián)的啟動(dòng)旁路。鍋爐為東方鍋爐集團(tuán)公司引進(jìn)日立技術(shù)生產(chǎn)的超臨界變壓直流本生型鍋爐，型號(hào)為DG2141/25.4-Ⅱ6，采用單爐膛、一次中間再熱、尾部雙煙道結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用干式固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)，露天布置。

2014年隨著環(huán)保要求的不斷提高和系統(tǒng)容量的不斷充裕，老廠機(jī)組由于環(huán)保和能耗問(wèn)題逐漸全部關(guān)停，全廠只有兩臺(tái)660 MW的機(jī)組運(yùn)行。2016年后公司機(jī)組在單機(jī)運(yùn)行期間已完成多次非鍋爐原因跳閘重啟工作，啟動(dòng)期間使用鍋爐余熱維持軸封供汽，實(shí)現(xiàn)機(jī)組快速安全恢復(fù)啟動(dòng)。

2 鍋爐余熱維持軸封供汽流程

2.1 機(jī)組跳閘后鍋爐余熱維持軸封供汽流程

A流程為“過(guò)熱器出口主蒸汽→高旁閥→冷再→輔汽聯(lián)箱→軸封供汽調(diào)節(jié)站”，如圖1所示。B流程為“過(guò)熱器出口主蒸汽→高旁閥→冷再→軸封供氣調(diào)節(jié)站”，如圖2所示。正常使用A供氣流程供氣，B供氣流程備用。

圖1 A流程

圖2 B流程

2.2 鍋爐余熱供軸封操作關(guān)鍵

第一，單機(jī)運(yùn)行期間發(fā)生機(jī)組跳閘后，立即關(guān)閉主、再熱蒸汽系統(tǒng)的所有疏水，并關(guān)閉輔汽聯(lián)箱除供軸封外所有的蒸汽用戶(hù)，然后用冷再供輔汽聯(lián)箱，輔汽聯(lián)箱供軸封調(diào)節(jié)站保證軸封供汽壓強(qiáng)正常。第二，確保機(jī)組屬于保護(hù)誤動(dòng)或外部原因引起跳閘，且滿(mǎn)足再啟動(dòng)條件。第三，開(kāi)啟低旁（5%）以滿(mǎn)足高旁，開(kāi)啟條件。第四，啟動(dòng)電動(dòng)給水泵為高旁提供減溫水，使高旁閥后汽溫不高于規(guī)定值，然后開(kāi)啟高旁保證冷再壓強(qiáng)為0.5～1.0 MPa，確保輔汽和軸封供汽連續(xù)穩(wěn)定。第五，如果點(diǎn)火時(shí)間較長(zhǎng)，主蒸汽壓強(qiáng)下降不能滿(mǎn)足輔汽需要，則聯(lián)系熱控強(qiáng)制高旁快關(guān)邏輯關(guān)閉低旁。

3 實(shí)際應(yīng)用案例

3.1 案例1

2016年4月25 日20:30，8號(hào)機(jī)單機(jī)運(yùn)行，負(fù)荷400 MW電氣保護(hù)動(dòng)作跳閘。跳閘后主汽壓強(qiáng)16.77 MPa上升至20.67 MPa，再熱蒸汽壓強(qiáng)由2.60 MPa開(kāi)始下降，至20:45最低下降至0.41 MPa。事故處理先檢查廠用電系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)正常，再檢查鍋爐燃燒、蒸汽系統(tǒng)正常，然后立即關(guān)閉主、再熱蒸汽系統(tǒng)各疏水氣動(dòng)門(mén)（主蒸汽母管、左右主汽門(mén)前、再熱器系統(tǒng)疏水），檢查軸封系統(tǒng)壓強(qiáng)正常，關(guān)閉輔汽聯(lián)箱除軸封供汽汽源以外的所有用戶(hù)；此時(shí)旁路尚未開(kāi)啟，由再熱器余汽經(jīng)輔汽聯(lián)箱供給軸封；之后啟動(dòng)電動(dòng)給水泵正常（考慮高旁減溫水的使用）開(kāi)啟低旁5%開(kāi)度，20:43開(kāi)啟高旁10%開(kāi)度；開(kāi)高旁后再熱器壓強(qiáng)逐漸回升至1.1 MPa。處理期間軸封供汽壓強(qiáng)最低下降至26 kPa，溫度正常。跳閘前軸封系統(tǒng)已達(dá)到自密封狀態(tài)，且溢流閥已部分開(kāi)啟，機(jī)組跳閘后軸封調(diào)節(jié)站供汽閥開(kāi)啟和軸封調(diào)節(jié)站溢流閥關(guān)閉需要一定時(shí)間，故造成軸封壓強(qiáng)有一個(gè)下降過(guò)程，手動(dòng)調(diào)整軸封壓強(qiáng)正常后投入軸封壓強(qiáng)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)運(yùn)行。至此，由鍋爐余熱進(jìn)行軸封供汽已完成最關(guān)鍵、最重要的一步。

由于故障點(diǎn)比較明顯，屬發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障引起，其余相關(guān)專(zhuān)業(yè)設(shè)備均無(wú)故障，廠用電聯(lián)動(dòng)正常后相關(guān)設(shè)備均運(yùn)行正常，機(jī)組各部參數(shù)均正常。考慮到若轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障能夠很快處理，機(jī)組即可啟動(dòng)運(yùn)行，因此按照機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)開(kāi)始鍋爐點(diǎn)火前的準(zhǔn)備操作，操作過(guò)程如下所示。

21:26時(shí)A層（前墻下層）微油點(diǎn)火成功，21:43啟動(dòng)8A磨煤機(jī)點(diǎn)火成功后通過(guò)旁路系統(tǒng)維持主汽壓強(qiáng)為10 MPa，再熱蒸汽壓強(qiáng)1.1 MPa。22:06時(shí)8A汽泵沖轉(zhuǎn)，高、低旁開(kāi)度分別為45.7%和41.59%，煤量為39 t·h-1，F(xiàn)2、F5、F6這3只助燃油槍運(yùn)行。22:48時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)動(dòng)作故障排除，給煤量為50 t·h-1，主、再熱蒸汽壓強(qiáng)分別為11.44 MPa和1.22 MPa，溫度分別為529 ℃和514 ℃，高中壓缸溫分別為486 ℃和467 ℃（跳閘前分別為549 ℃和510℃），汽輪機(jī)中壓缸啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)，23:13定速為3 000 r·min-1。4月26日0:11發(fā)電機(jī)并網(wǎng)成功，00:20:39切缸成功。切缸期間主汽壓強(qiáng)由9.75 MPa下降至8.14 MPa，再熱器壓強(qiáng)由1.13 MPa下降至0.38 MPa，軸封壓力由55 kPa下降至35 kPa，輔汽聯(lián)箱壓強(qiáng)由0.89 MPa下降至0.23 MPa。1:21機(jī)組恢復(fù)正常運(yùn)行。

切缸期間軸封壓強(qiáng)波動(dòng)的主要原因是機(jī)組在并網(wǎng)后進(jìn)行切缸操作。切缸前主蒸汽經(jīng)旁路系統(tǒng)和中壓調(diào)門(mén)維持機(jī)組帶初負(fù)荷運(yùn)行，切缸時(shí)低旁為維持再熱器壓強(qiáng)1.1 MPa，會(huì)逐漸關(guān)閉，隨后高壓調(diào)門(mén)開(kāi)啟，主蒸汽壓強(qiáng)下降。此時(shí)高旁為了維持主汽壓強(qiáng)穩(wěn)定，逐漸關(guān)閉，勢(shì)必造成冷再壓強(qiáng)下降。由于機(jī)組輔汽聯(lián)箱用汽來(lái)自于冷再，輔汽聯(lián)箱壓強(qiáng)變化會(huì)引起軸封壓強(qiáng)波動(dòng)，此時(shí)需要重點(diǎn)監(jiān)視調(diào)整軸封壓強(qiáng)。

3.2 案例2

2020年8月21 日上午6:30，8號(hào)機(jī)單機(jī)運(yùn)行期間由于斷煤燃燒不穩(wěn)造成機(jī)組跳閘。跳閘前機(jī)組深調(diào)中，負(fù)荷287 MW。跳閘后主汽壓強(qiáng)由13.39 MPa上升至15.48 MPa，再熱蒸汽壓強(qiáng)由1.81 MPa開(kāi)始下降，至上午6:57最低下降至0.24 MPa。事故處理過(guò)程為：檢查廠用電系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)正常，8號(hào)機(jī)交流潤(rùn)滑油泵、啟動(dòng)油泵聯(lián)動(dòng)正常，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速下降，然后關(guān)閉輔汽系統(tǒng)供軸封以外的所有用戶(hù)，開(kāi)啟高、低壓旁路，關(guān)閉主、再熱汽疏水氣動(dòng)門(mén)及手動(dòng)門(mén)，之后全開(kāi)冷再至輔汽聯(lián)箱調(diào)整門(mén)，保持軸封供汽壓強(qiáng)正常，啟動(dòng)電動(dòng)給水泵。上午7:50，鍋爐吹掃結(jié)束。上午7:55，8號(hào)爐微油模式點(diǎn)火，然后啟動(dòng)8A制粉系統(tǒng)。上午10:20，8號(hào)機(jī)開(kāi)始沖轉(zhuǎn)，于上午10:38定速為3 000 r·min-1。上午11:02，8號(hào)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)。

4 鍋爐余汽供軸封注意問(wèn)題

機(jī)組事故跳閘是否具備再次啟動(dòng)條件，需要對(duì)故障進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，主要是判斷鍋爐是否可以點(diǎn)火，一旦鍋爐點(diǎn)火成功實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)量和用汽量平衡，就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)這一最關(guān)鍵的步驟。另外，機(jī)組跳閘后，在保證機(jī)組安全停運(yùn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量減少鍋爐熱損失和汽水消耗，并且在鍋爐未點(diǎn)火前不得使用余汽沖轉(zhuǎn)小機(jī)或做其他使用，從而使余汽供軸封時(shí)間盡可能長(zhǎng)一些，以便于事故處理和恢復(fù)。

機(jī)組跳閘廠用電系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)正常后，立即啟動(dòng)跳閘設(shè)備，恢復(fù)各系統(tǒng)正常運(yùn)行，并用冷再供軸封，以保證軸封溫度正常，同時(shí)維持機(jī)組真空，為快速點(diǎn)火創(chuàng)造條件。主蒸汽經(jīng)高旁直供再熱器時(shí)，主蒸汽壓強(qiáng)在機(jī)組調(diào)整后短時(shí)壓強(qiáng)較高，因此要控制好高旁開(kāi)度以防止再熱器超壓。正常情況下，再熱器系統(tǒng)疏水關(guān)閉，再熱器余壓可滿(mǎn)足20～40 min軸封系統(tǒng)用汽量[4-5]。

5 結(jié)語(yǔ)

全廠單臺(tái)機(jī)組運(yùn)行期間，若因外部原因或非鍋爐原因造成機(jī)組停運(yùn)后，由于無(wú)外來(lái)汽源，機(jī)組軸封用汽將中斷，因此需要盡快恢復(fù)。通過(guò)適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)改造和恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)行調(diào)節(jié)，鍋爐余熱余汽能滿(mǎn)足機(jī)組短時(shí)軸封用汽需求，無(wú)需啟動(dòng)鍋爐，不僅可以保證機(jī)組安全停運(yùn)，也能滿(mǎn)足機(jī)組啟動(dòng)恢復(fù)軸封用汽，直至鍋爐點(diǎn)火，從而使鍋爐快速恢復(fù)正常運(yùn)行。