1000 MW機(jī)組單列高加退出過程分析及控制策略

摘要：高加退出是火電廠常見事故，特別是單列高加退出，對(duì)機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及主要參數(shù)的擾動(dòng)比較大。若處理不當(dāng)，可能導(dǎo)致超溫、超壓、擴(kuò)大事故等嚴(yán)重后果。結(jié)合某1 000 MW機(jī)組單列高加退出過程，詳細(xì)分析了該過程對(duì)機(jī)組運(yùn)行各參數(shù)的影響，提出了相應(yīng)解決方法，并總結(jié)了實(shí)際調(diào)整過程中的操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：高加退出；參數(shù)變化；控制手段；注意事項(xiàng)；操作要點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TK12" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" 文章編號(hào)：1671-0797（2023）07-0015-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.07.004

0" " 引言

1 000 MW機(jī)組高加退出運(yùn)行時(shí)，機(jī)組水系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)平衡均遭到破壞，對(duì)機(jī)組負(fù)荷、主再熱蒸汽參數(shù)等影響較大，需要運(yùn)行人員根據(jù)參數(shù)變化趨勢進(jìn)行正確調(diào)整，以建立新的平衡。本文對(duì)某1 000 MW機(jī)組電廠高加退出案例進(jìn)行分析，列出高加退出過程各參數(shù)主要變化，提出相應(yīng)解決思路，可為運(yùn)行人員處理此類事件提供參考。

1" " 1 000 MW機(jī)組高加退出對(duì)機(jī)組的影響

1.1" " 機(jī)組概況

某電廠2×1 000 MW等級(jí)超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，額定主/再熱蒸汽壓力27.6/5.2 MPa，額定主/再熱蒸汽溫度600/620 ℃，配置單列高加系統(tǒng)。事故前所有高加投入運(yùn)行，高加正常疏水回收至除氧器，低加正常疏水回收至凝結(jié)水。

1.2" " 對(duì)機(jī)組負(fù)荷的影響

當(dāng)發(fā)生高加退出時(shí)，大量抽汽量返回進(jìn)入高壓缸做功[1]，而后經(jīng)過高排進(jìn)入鍋爐再熱器系統(tǒng)，再經(jīng)過汽輪機(jī)中、低壓缸做功，在近1 min的時(shí)間內(nèi)機(jī)組負(fù)荷由1 009 MW上升至1 032 MW，然后在抽汽做功能力逐漸衰減以及后期人為干預(yù)給水、燃料量的多重作用下，機(jī)組負(fù)荷開始逐漸回落，如圖1所示。

1.3" " 對(duì)主、再熱器壓力的影響

由于機(jī)組負(fù)荷突升，汽輪機(jī)開始關(guān)小調(diào)節(jié)汽門，導(dǎo)致主汽壓力升高。為了防止鍋爐超壓，運(yùn)行人員通過CCS負(fù)荷指令來降低機(jī)組負(fù)荷，高壓調(diào)速汽門進(jìn)一步關(guān)小，雖然此時(shí)給水及燃料指令也會(huì)隨之下降，但由于鍋爐蓄熱量延遲，主汽壓力無法快速響應(yīng)，主、再汽壓力在高加退出后的10 min內(nèi)始終處于上升過程，隨后在給水及燃料下降的雙重作用下，主、再熱蒸汽壓力逐步下降，如圖2所示。

1.4" " 對(duì)主、再熱汽溫及過熱度的影響

高加退出導(dǎo)致給水溫度快速降低，鍋爐熱負(fù)荷不變的情況下，鍋爐蒸發(fā)量減少，過熱器內(nèi)的主蒸汽流量降低，導(dǎo)致主汽溫在短時(shí)間內(nèi)快速升高。由于大量的抽汽進(jìn)入再熱器系統(tǒng)，在爐內(nèi)對(duì)流換熱不變的情況下，再熱汽溫呈下降趨勢；同時(shí)由于給水溫度的降低，爐內(nèi)蒸發(fā)段、飽和段的延長，爐膛出口煙溫降低，也導(dǎo)致了再熱汽溫的下降。

由于鍋爐自身熱慣性作用的影響，在高加跳閘后的大約12 min時(shí)間內(nèi)，過熱度始終處于上升的階段，由43.9 ℃上升至70.8 ℃。但隨著時(shí)間推移，鍋爐蓄熱效果的消失和低溫給水的效果開始顯現(xiàn)，過熱度開始快速下降，如圖3所示。

1.5" " 對(duì)脫硝的影響

高加跳閘導(dǎo)致給水溫度快速降低，爐內(nèi)蒸發(fā)段、飽和段吸熱量增大，脫硝入口煙氣溫度隨之下降。當(dāng)反應(yīng)區(qū)入口煙溫降至300 ℃時(shí)，脫硝系統(tǒng)即退出運(yùn)行，必須重點(diǎn)關(guān)注，如圖4所示。

1.6" " 對(duì)煙溫、風(fēng)溫的影響

給水溫度的降低帶來爐膛等受熱面的吸熱大幅增加，因此在高加退出相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)，爐膛煙溫、空預(yù)器出口熱風(fēng)溫度等持續(xù)降低，兩側(cè)排煙溫度分別由360/358 ℃降至317/313 ℃，兩側(cè)熱一次風(fēng)溫度由340/338 ℃降至308/306 ℃，兩側(cè)熱二次風(fēng)溫度分別由339/336 ℃降至305/303 ℃。

2" " 高加退出后的注意事項(xiàng)及操作要點(diǎn)

2.1" " 防止汽輪機(jī)負(fù)荷超限

高加跳閘后應(yīng)控制各級(jí)壓力不超過規(guī)定值，防止汽輪機(jī)長時(shí)間過負(fù)荷，同時(shí)要防止鍋爐超壓。滿負(fù)荷階段發(fā)生高加退出，應(yīng)立即通過CCS方式快速降低機(jī)組負(fù)荷，觀察主汽壓力的變化趨勢。若機(jī)組負(fù)荷及主汽壓上升仍較快，應(yīng)解除“鍋爐主控”自動(dòng)，手動(dòng)降低給水流量及燃料量。緊急情況下，可采用手動(dòng)打閘磨煤機(jī)觸發(fā)機(jī)組RB的方法，以防止汽輪機(jī)過負(fù)荷和鍋爐超壓。

2.2" " 防止汽溫壁溫超限

根據(jù)本次事件發(fā)生后的處理過程，高加退出約10 min內(nèi)，過熱度、主汽溫度會(huì)出現(xiàn)一個(gè)較快的上升過程，因此滿負(fù)荷階段發(fā)生高加退出，應(yīng)在鍋爐超壓得到遏制后快速轉(zhuǎn)入防止鍋爐超溫的處理階段，可以通過設(shè)定減溫水偏置、煙氣擋板開度、燃盡風(fēng)擋板開度、上層磨煤機(jī)出力等手段來控制鍋爐的汽溫和金屬壁溫。

2.3" " 防止水煤比失調(diào)

高加退出后給水溫度大幅降低，同樣多的水變成蒸汽，需要的能量更多，水冷壁吸熱量大幅增加，同時(shí)水冷壁出口蒸汽溫度低，前者使?fàn)t膛出口煙氣溫度降低，后者使過熱器進(jìn)口蒸汽溫度低，兩者疊加，過熱器出口溫度更低[2]。本次高加退出約10 min后過熱度及汽溫開始大幅下滑，事故處理開始轉(zhuǎn)入防止甩汽溫的階段，其間可效仿本次事故的處理手段，以控制過熱度作為調(diào)節(jié)宗旨。以水煤比作為調(diào)整的參考，控制水煤比在6.2～6.9；通過降低給水流量或增加燃料量的方法來維持過熱度，調(diào)整過程中不得同時(shí)調(diào)整給水流量和燃料量，防止調(diào)節(jié)紊亂，避免鍋爐轉(zhuǎn)入濕態(tài)運(yùn)行或造成水煤比反方向失衡，即燃料量大于相應(yīng)的給水量，而導(dǎo)致主蒸汽嚴(yán)重超溫。

2.4" " 防止磨煤機(jī)堵煤

高加退出后，應(yīng)注意磨煤機(jī)的運(yùn)行情況，由于熱一次風(fēng)溫會(huì)在30 min內(nèi)發(fā)生較大的下降，因此燃用水分較大的煤種時(shí)，必須嚴(yán)密監(jiān)視磨煤機(jī)的干燥出力情況。

2.5" " 防止煙溫低導(dǎo)致脫硝系統(tǒng)退出

高加退出后如果不能盡快投入，脫硝系統(tǒng)將面臨退出的風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)應(yīng)根據(jù)SCR反應(yīng)器的入口煙溫及時(shí)調(diào)整噴氨量。當(dāng)煙溫降至310 ℃時(shí)，應(yīng)及時(shí)退出脫硝系統(tǒng)，并對(duì)退出的噴槍進(jìn)行不少于2 min的沖洗。

2.6" " 低負(fù)荷工況處理思路

低負(fù)荷情況下由于不存在機(jī)組過負(fù)荷和超壓的危險(xiǎn)，處理方法有兩種：

一是為避免處理中對(duì)鍋爐燃燒工況造成不必要的擾動(dòng)，根據(jù)給水溫度下降的幅度，減少給水流量，維持過熱度的正常，同時(shí)及時(shí)調(diào)整減溫水量，保持主蒸汽溫度正常。

二是可以不切除協(xié)調(diào)，但是壓力短時(shí)間升高必然導(dǎo)致煤量在CCS方式下自動(dòng)減少。此時(shí)可以通過在協(xié)調(diào)下調(diào)整BTU熱值指令以及給水偏置，讓汽輪機(jī)開調(diào)門來控制壓力和降低鍋爐減煤量幅度，防止壓力上升過多和鍋爐燃燒減弱太多，密切監(jiān)視協(xié)調(diào)動(dòng)作情況，如果協(xié)調(diào)下煤量減少過多，應(yīng)切到TF方式，將煤量加回至原煤量，根據(jù)煤水比維持給水流量，隨著給水溫度的降低要適當(dāng)減少給水量，防止過熱度低而鍋爐轉(zhuǎn)濕態(tài)。

2.7" " 防止除氧器水位低及凝泵過出力

高加退出處理，應(yīng)注意除氧器水位的變化情況，防止凝結(jié)水泵過出力。高加跳閘后應(yīng)按照凝結(jié)水流量控制機(jī)組負(fù)荷，防止除氧器水位過低保護(hù)動(dòng)作跳給水泵。本次解除除氧器上水自動(dòng)，手動(dòng)增加凝泵變頻，開大上水調(diào)門，凝結(jié)水流量2 410 t/h，凝泵電流最高174 A，應(yīng)做好啟動(dòng)備用凝泵的準(zhǔn)備。

2.8" " 防止其他主要參數(shù)超限

由于大量抽汽瞬間返回汽輪機(jī)，對(duì)主機(jī)造成較大的沖擊，因此應(yīng)密切關(guān)注主機(jī)振動(dòng)、軸向位移、瓦溫，本次主機(jī)TSI各參數(shù)相對(duì)平穩(wěn)。高加跳閘后應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視汽輪機(jī)軸振、軸向位移、推力及支持軸承溫度等參數(shù)的變化，如汽溫下降并伴有汽輪機(jī)聲音異常、軸封冒汽及汽機(jī)軸振、軸承溫度、軸向位移任一參數(shù)超過上述值，應(yīng)立即打閘停機(jī)并充分疏水。

3" " 結(jié)語

高加退出是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)作過程，影響面較廣。為了更好地應(yīng)對(duì)該事故，電力運(yùn)行人員應(yīng)該加強(qiáng)學(xué)習(xí)，開展相關(guān)事故的仿真機(jī)演練，積累事故處理經(jīng)驗(yàn)，才能心中有數(shù)、沉著應(yīng)對(duì)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 全國電力職業(yè)教育教材編審委員會(huì)，楊小琨，楊作梁.火電廠熱力設(shè)備及系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2014.

[2] 張艾萍.熱力系統(tǒng)分析與優(yōu)化[M].北京：中國電力出版社，2016.

收稿日期：2022-09-26

作者簡介：李文建（1983—），男，湖北隨州人，工程師，主要從事火電機(jī)組安全運(yùn)行和節(jié)能管理的研究工作。