600MW超臨界機組停機不停爐運行操作分析

邱少力

(福建省鴻山熱電有限責任公司,福建 石獅 362700)

0 引言

某廠汽輪機為東方汽輪機廠引進日立技術(shù)生產(chǎn)制造的超臨界抽凝供熱汽輪機(型號:C600/476-24.2/1.0/566/566;型式:超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓抽凝式汽輪機,額定出力600 MW),單臺機組額定工業(yè)抽汽量為600 t/h,最大工業(yè)抽汽量為900 t/h,抽汽參數(shù)P=1.0 MPa(a)、T=350 ℃,在廠內(nèi)噴水減溫至250 ℃后送往熱用戶,減溫水量50 t/h,兩臺機組實際額定供汽量可達1300 t/h。該汽輪機采用復(fù)合變壓運行方式,具有八級非調(diào)整回熱抽汽,汽輪機的額定轉(zhuǎn)速為3000 r/min。鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠有限責任公司引進三井巴布科克能源公司技術(shù)生產(chǎn)的超臨界參數(shù)變壓運行直流鍋爐,單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐(型號:HG-1962/25.4-YM3)。鍋爐燃燒方式為前后墻對沖,前后墻各布置3層三井巴布科克公司生產(chǎn)的低NOX軸向旋流燃燒器(LNASB),未設(shè)燃油系統(tǒng)。鍋爐下層兩套制粉系統(tǒng)使用煙臺龍源電力技術(shù)有限公司開發(fā)研制的等離子煤粉點火及穩(wěn)燃系統(tǒng)[1]。

機組在正常運行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)因汽輪機或廠用電系統(tǒng)異常造成的只需停機但無需停爐的操作。為了保證操作的安全便捷,通常將機組直接停運消除故障。若是故障能夠在短時間內(nèi)快速消除,做到只停機不停爐,使機組快速重新啟動,則能節(jié)省運營成本,為供熱安全生產(chǎn)提供一定的保障。

1 運行操作要點

1.1 機組停運前的準備

通過技術(shù)改造,在下層兩套制粉系統(tǒng)(分別是A層制粉系統(tǒng)、D層制粉系統(tǒng))上各安裝煙臺龍源電力技術(shù)有限公司開發(fā)研制的等離子煤粉點火及穩(wěn)燃系統(tǒng)。為了保障機組低負荷時鍋爐穩(wěn)燃,提前對A/D層制粉系統(tǒng)的等離子進行試拉弧,確保其可用。對等離子系統(tǒng)的陰、陽極頭進行檢查,保證其壽命,使其能夠長時間連續(xù)投運。

提前2 h使用輔助蒸汽預(yù)暖下層兩臺磨煤機熱一次風(fēng)管道暖風(fēng)器及空預(yù)器吹灰蒸汽管道,使其保持熱備用狀態(tài)。對空預(yù)器吹灰系統(tǒng)進行詳細檢查,確保缺陷均已消除,可投入連續(xù)吹灰。

提前1 h對機組汽輪機盤車、交流啟動油泵、交流潤滑油泵、直流事故油泵、頂軸油泵進行試轉(zhuǎn),確保其可靠備用?，F(xiàn)場確認高、低旁氣源正常,處于隨時可操作狀態(tài)。高、低旁減溫水管道處于熱備用狀態(tài),保證隨時可開啟使用。降負荷操作前,退出機組主汽溫度低聯(lián)跳汽輪機邏輯保護,防止降負荷過程由于主汽溫度低觸發(fā)跳汽輪機。

1.2 機組停運操作分析

機組由當前負荷降至300 MW的操作。設(shè)定目標負荷為300 MW,負荷變化率不大于9 MW/min,主汽壓變化率不大于0.7 MPa/min,根據(jù)負荷情況停止C、E層煤燃燒器運行,緩慢減少鍋爐燃燒率,機組負荷隨主蒸汽壓力的降低而減少,目標主汽壓降至約13.73 MPa。降負荷操作與正常停機一樣,控制屏式過熱器、高溫過熱器及高溫再熱器管壁溫度溫降率不超過1.5 ℃/min。降負荷過程中檢查主機軸封壓力正常,檢查輔汽至軸封汽源處于正常備用狀態(tài)。在機組減負荷過程中逐漸減少鍋爐燃料量。負荷360 MW左右時,檢查輔汽至軸封供汽調(diào)節(jié)閥及溢流閥自動調(diào)整正常,軸封母管壓力及溫度正常。當主汽壓力小于16 MPa時,檢查儲水箱溢流調(diào)節(jié)閥在自動。

機組負荷由300 MW降至汽輪機打閘的操作。設(shè)定目標負荷為180 MW,控制負荷變化率不高于6 MW/min,主汽壓力變化率不高于0.1 MPa/min,逐漸減少燃料,降低蒸汽溫度,當一、二級減溫水調(diào)節(jié)門全關(guān)后,退出一、二級減溫水自動,退出再熱蒸汽事故減溫水。關(guān)注輔汽聯(lián)箱的壓力情況,及時切至輔汽聯(lián)絡(luò)供汽或由本機冷再進行供汽(輔汽聯(lián)箱盡量由本機冷再自供汽)。

負荷250 MW時,將一臺汽泵切手動,逐漸降低其出力,將給水負荷轉(zhuǎn)移到另一臺汽泵上,當待停汽泵不出水后,保持維持再循環(huán)方式運行。若不啟電泵停機,則檢查輔汽至A、B小機手動門全開,關(guān)閉待停汽泵出口電動門,停止待停汽泵運行;若啟動電泵停機,并泵運行正常后,關(guān)閉待停汽泵出口電動門,停止待停汽泵運行,維持一臺汽泵自動,電泵手動方式運行。

機組降負荷至240 MW以下,儲水箱水位大于6700 mm時,關(guān)閉啟動循環(huán)泵暖泵閥,啟動循環(huán)泵運行,注意此時啟動循環(huán)泵走再循環(huán),運行時間不可過長,啟動循環(huán)泵過冷水閥應(yīng)正常開啟。此時根據(jù)爐內(nèi)燃燒情況及時投入A層燃燒器等離子進行穩(wěn)燃,根據(jù)脫硝入口煙溫變化情況及時退出脫硝系統(tǒng),做好環(huán)保報備工作。停止供氨,稀釋風(fēng)機可根據(jù)臨停消缺工期確定是否停運。將鍋爐由干態(tài)轉(zhuǎn)濕態(tài)運行,檢查關(guān)閉儲水箱溢流管暖管閥,打開溢流管路電動門,將溢流調(diào)節(jié)閥投入自動,投入擴容器減溫水。

負荷降至180 MW后,開始對高、低旁系統(tǒng)進行充分的疏水暖管,保持系統(tǒng)處于熱備用狀態(tài)。廠用電切換完,進行反切缸操作,通過閥位控制與高旁的配合(關(guān)小閥位、開大高旁)維持主汽壓的平穩(wěn)。提前將通風(fēng)閥(VV閥)打開并掛禁止操作牌。在反切缸過程中嚴密注意高排金屬溫度、軸向位移、脹差、振動的變化(尤其要注意#1、2軸承的振動,因高壓缸不進汽后軸振變大可能需立即手動打閘,故在反切缸前提前向省調(diào)申請發(fā)電機解列,經(jīng)其同意后開始反切缸操作)。投運高、低旁過程中應(yīng)嚴密監(jiān)視減溫減壓器后溫度,若高旁溫度大于290 ℃則及時投入高旁減溫水,防止高旁后溫度高(390 ℃)觸發(fā)高旁快關(guān)。投運減溫水應(yīng)緩慢謹慎,防止出現(xiàn)水沖擊。汽機打閘前,確保主蒸汽流量小于40%(679.2 t/h),高旁開度大于5%且低旁開度大于5%,建立蒸汽通道,防止觸發(fā)汽輪機跳閘且主蒸汽流量大于40%鍋爐MFT保護邏輯,確?？偯毫啃∮?5 t/h或總煤量大于75 t/h,高旁開度大于5%且低旁開度大于5%,防止觸發(fā)再熱器保護邏輯。

保留A/D磨煤機運行,控制鍋爐總煤量50 t/h左右時進行打閘汽輪機操作。打閘瞬間要關(guān)注汽壓的變化,通過旁路進行調(diào)整,維持主汽壓平穩(wěn)及儲水箱水位的穩(wěn)定。

1.3 汽輪機打閘后操作

鍋爐側(cè)調(diào)整的目的在于維持爐內(nèi)燃燒工況的穩(wěn)定,包括制粉系統(tǒng)、風(fēng)煙系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)的調(diào)整。制粉系統(tǒng)的調(diào)整要以汽溫及壁溫的下降速率為依據(jù),小幅度降低煤量。汽輪機打閘后剛好兩臺磨煤機低煤量運行,風(fēng)量要及時降低,加強監(jiān)視火檢強度的變化。關(guān)注磨煤機出口溫度,及時投運磨煤機暖風(fēng)器運行,防止磨煤機因出口溫度低跳閘。風(fēng)煙系統(tǒng)的調(diào)整,一次風(fēng)壓適當降低至8 kPa,保持上層兩臺磨煤機一次風(fēng)通道的暢通,防止出現(xiàn)并列運行的一次風(fēng)機失速。鍋爐爐膛總風(fēng)量控制在850 t/h左右,以增加爐膛輻射傳熱,減少后煙道對流傳熱。汽水系統(tǒng)的調(diào)整,觀察過熱器減溫水、再熱器減溫水有無內(nèi)漏現(xiàn)象,否則關(guān)閉其減溫水手動隔離門。

汽機側(cè)調(diào)整的目的是保證汽輪機組的安全停運,包括高低壓旁路系統(tǒng)、TSI監(jiān)視系統(tǒng)、軸封蒸汽系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、小汽輪機機系統(tǒng)、氫氣系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)。①高低壓旁路系統(tǒng)。及時調(diào)整高低壓旁路調(diào)節(jié)閥開度,保證鍋爐通流量,防止出現(xiàn)再熱器干燒,重點監(jiān)視再熱器壁溫。調(diào)整過程中應(yīng)與鍋爐參數(shù)變化緊密配合,防止主汽壓力波動引起儲水箱水位大幅波動。②TSI監(jiān)視系統(tǒng)。跟蹤并記錄汽輪機偏心、汽缸溫度、汽缸膨脹、脹差、軸向位移等參數(shù)的變化情況(如高壓缸內(nèi)缸壁溫溫降速率在3 ℃/h左右,中壓缸進汽室內(nèi)壁壁溫溫降速率在5 ℃/h左右,偏心往往會有一個上漲過程)。③軸封蒸汽系統(tǒng)。高壓軸封減溫水不投,低壓軸封減溫水投入正常,軸封蒸汽溫度平穩(wěn)。④給水系統(tǒng)。盡量提高給水溫度,及時投除氧器加熱并在汽輪機打閘后重新投入#2高加來提高給水溫度,以增加鍋爐產(chǎn)汽量。⑤小汽輪機機系統(tǒng)。如果小機需要打閘,應(yīng)破壞小機真空,及時退出小機軸封,關(guān)閉兩臺小機軸封進回汽手動門,防止出現(xiàn)小機沖轉(zhuǎn)時振動超限。⑥氫氣系統(tǒng)。及時關(guān)閉氫氣冷卻器冷卻水進回水手動門,防止氫溫過低。⑦凝結(jié)水系統(tǒng)。應(yīng)注意除氧器、凝汽器的水位平穩(wěn)變化,保持在正常范圍內(nèi)。

2 問題分析

2.1 壁溫超限

整個停機過程中屏式過熱器、高溫過熱器及高溫再熱器管壁溫度均在正常范圍內(nèi)。垂直水冷壁出口管段右側(cè)墻區(qū)域#875、#923、#911、#899、#887、#863、#851均出現(xiàn)不同程度的超溫,其中#923超溫時間最長達16 min,最大值494 ℃,與規(guī)定值450 ℃偏差達44 ℃,鍋爐受熱面壁溫超限嚴重影響鍋爐安全運行,甚至?xí)疱仩t爆管[2]。此次管壁超溫剛好在后墻中層磨煤機停運后剩3臺磨煤機運行,由于爐膛燃燒方式為前后墻對沖,在低負荷時磨煤機運行方式的調(diào)整對燃燒效果影響較大,故應(yīng)將磨煤機平均負荷降至低限后進行中層磨煤機的停運。后墻中層磨煤機停運后總煤量維持在140 t/h,平均每臺磨煤機的煤量為47 t/h,由于熱負荷嚴重不均衡,出現(xiàn)火焰嚴重偏斜、垂直水冷壁超溫現(xiàn)象。后續(xù)將前墻中層磨煤機煤量降低后,超溫現(xiàn)象緩慢消失,故停運后墻中層磨煤機總煤量控制在120 t/h左右,停運后該臺磨煤機的煤量應(yīng)迅速轉(zhuǎn)移至下層磨煤機,盡量維持前墻中層磨煤機一直在低煤量運行,保證垂直水冷壁不超溫。

2.2 沖轉(zhuǎn)參數(shù)控制

汽輪機打閘后至汽輪機沖轉(zhuǎn)前,鍋爐主再熱蒸汽溫度的控制關(guān)系著汽輪機重新啟動時軸振、蓋振、脹差的變化。由于停機時間較短,汽輪機缸溫較高,屬于極熱態(tài)啟動,主再熱蒸汽參數(shù)控制不好將引起負脹差,甚至被迫打閘[3]。此次汽輪機停運時間為6 h,汽輪機打閘后主再熱汽溫分別穩(wěn)定在532 ℃、526 ℃,高壓缸調(diào)節(jié)級溫度441 ℃,中壓缸進汽室溫度474℃,蒸汽溫度略大于缸溫50 ℃左右,有利于汽輪機的熱態(tài)沖轉(zhuǎn)。

2.3 鍋爐燃燒控制

停機不停爐保留下層兩臺磨煤機低煤量運行,前提是將下層磨煤機相應(yīng)的磨輥與磨盤間隙調(diào)大,防止低煤量運行導(dǎo)致磨煤機振動。由于單臺磨煤機運行是對沖式燃燒方式,勢必會造成燃燒的偏斜與不穩(wěn)定,而該廠磨煤機最大出力為57 t/h,長時間磨煤機在高負荷下運行會降低鍋爐燃燒的穩(wěn)定性與安全性,故應(yīng)盡量保持兩臺磨煤機運行,爐膛燃燒將更加均勻充分,鍋爐負荷可調(diào)性更大、安全可靠性更高。

2.4 汽輪機反切缸控制

停機不停爐的操作關(guān)鍵在于反切缸能否順利完成,該操作在鍋爐轉(zhuǎn)濕態(tài)、廠用電切換完后進行,維持主蒸汽壓力穩(wěn)定的同時調(diào)開高壓旁路門,使主蒸汽順利經(jīng)過高低旁進入凝汽器。切缸過程由于汽輪機進汽方式的變化勢必會引起汽機TSI畫面中軸振、蓋振、脹差、軸向位移參數(shù)的變化,故此過程應(yīng)控制緩慢,發(fā)生參數(shù)突然變化時應(yīng)立即停止操作,視情況將汽輪機打閘,保證設(shè)備安全。

3 結(jié)束語

對600 MW機組停機不停爐運行操作過程進行分析,討論了停機前準備、機組停運過程、汽輪機打閘后等內(nèi)容,提出在保證鍋爐燃燒穩(wěn)定的情況下安全有效地將汽輪機停運,為汽輪機或廠用電故障搶修爭取時間。在停運過程中對鍋爐側(cè)受熱面壁溫、沖轉(zhuǎn)參數(shù)、鍋爐燃燒、汽輪機反切缸進行控制,有針對性地制定操作程序,將風(fēng)險點告知運行操作人員,從而保證整個過程的安全可控。