蔡俊宏

1 概述

寶鋼電廠羅涇分廠裝備了2臺通用電氣PG9171E改進(jìn)型燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組，該機(jī)組燃料為中低熱值的蘭炭尾氣，其熱值約為6900 kJ/m3。單臺燃?xì)廨啓C(jī)額定出力為134 MW,扣除煤氣壓縮機(jī)耗功34 MW，單機(jī)出力100 MW。機(jī)組的主要燃料為淖毛湖產(chǎn)業(yè)聚集園區(qū)各蘭炭廠副產(chǎn)品蘭炭尾氣，清油作為啟動燃料使用，在機(jī)組達(dá)到30 MW時(shí)，清油逐漸退出燃燒系統(tǒng)，煤氣逐漸進(jìn)入燃燒系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)帶負(fù)荷燃料切換[1]。為了能夠使得燃?xì)廨啓C(jī)能夠燃燒輕油燃料，該機(jī)組設(shè)置了一套霧化空氣系統(tǒng)，霧化空氣由燃料噴嘴按照一定方式噴射進(jìn)入燃燒室，對進(jìn)入噴嘴的清油進(jìn)行霧化，使輕油燃料由油滴進(jìn)一步破碎成油霧。這樣便可以顯著提高點(diǎn)火成功率及燃燒效率，也有效的避免了高溫燃?xì)馔ǖ啦考痪植繜龘p的情況[2]。

燃?xì)廨啓C(jī)霧化空氣系統(tǒng)設(shè)置了兩臺霧化空氣壓縮機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)在啟動階段（≤60%額定轉(zhuǎn)速），輔助空氣壓縮機(jī)CA1運(yùn)行，霧化空氣通過旁路進(jìn)入主霧化空氣壓縮機(jī)CA1運(yùn)行，此時(shí)系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)見表1所示。

表1 啟動初期霧化空氣系統(tǒng)各設(shè)備狀態(tài)

當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)速＞60%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，輔助空氣壓縮機(jī)CA1停止運(yùn)行，霧化空氣通過主路進(jìn)入主霧化空氣壓縮機(jī)，此時(shí)系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)見表2。

如圖1所示，在機(jī)組啟動階段，輔助霧化空氣壓縮機(jī)CA2運(yùn)行，主霧化空氣逆止門NRV101閥后壓力大于閥前壓力，主霧化空氣逆止門關(guān)閉。當(dāng)燃機(jī)轉(zhuǎn)速＞60%額定轉(zhuǎn)速時(shí)，輔助霧化空氣壓縮機(jī)CA2運(yùn)行，主霧化空氣逆止門閥前壓力大于閥后壓力，依靠CPD排氣壓力控制主霧化逆止門自動打開，霧化空氣通過主霧化空氣壓縮機(jī)進(jìn)入燃料噴嘴，以滿足輕油燃料霧化之用。

表2 轉(zhuǎn)速＞60%額定轉(zhuǎn)速霧化空氣系統(tǒng)各設(shè)備狀態(tài)

圖1 輔助霧化空氣壓縮機(jī)啟停程序

2 事故經(jīng)過

事故發(fā)生在8月26日19點(diǎn)04分，2號機(jī)組處于調(diào)試啟動階段。機(jī)組輕油點(diǎn)火成功，成功升速到1800 r/min（額定轉(zhuǎn)速的60%），此時(shí)輕油流量為1.99lbs/s,FSR為7.71%，l4ab1x指令置0，輔助霧化空氣壓縮機(jī)CA2停用，CPD排氣壓力為14.341psi，主霧化空氣壓縮機(jī)出口壓AAP4A為15.151psi，主霧化空氣壓縮機(jī)壓比AAPR為1.032，主霧化空氣壓比保護(hù)動作，機(jī)組主保護(hù)L4由1置為0，主保護(hù)L4T由0置為1，機(jī)組脫扣，啟動失敗。經(jīng)過排查，在霧化空氣壓縮機(jī)停用后，閥門VA22-1A隨即關(guān)閉，輔助霧化空氣壓縮機(jī)出口逆止門NRV201閥后壓力大于閥前壓力，閥門關(guān)閉。主霧化空氣進(jìn)口逆止門NRV101閥后壓力大于閥前壓力，閥門打開，壓氣機(jī)排氣通過主霧化空氣壓縮機(jī)CA1進(jìn)行壓縮，從而進(jìn)入到燃料系統(tǒng)進(jìn)行對輕油進(jìn)行霧化。正常運(yùn)行工況下，CPD排氣壓力為14.3psi左右，主霧化空氣壓縮機(jī)出口壓力AAP4A為17.4psi。主霧化空氣壓縮機(jī)出口壓力小于正常工況，現(xiàn)場無明顯漏點(diǎn)，霧化空氣回流閥VA18-1閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，通過分析說明，主霧化空氣進(jìn)口逆止門NRV101卡澀。

燃機(jī)達(dá)到盤車轉(zhuǎn)速后，將主霧化空氣進(jìn)口逆止門NRV101拆除進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)閥瓣和閥體密封面緊密連接在一起，使用榔頭將閥瓣打開，現(xiàn)場檢修人員對閥門閥瓣及閥體密封面進(jìn)行了研磨，并在密封面涂潤滑油脂，離線動作閥門正常，進(jìn)行回裝。機(jī)組于第二日早8點(diǎn)再次啟動一次成功，本次搶修流程持續(xù)了12各小時(shí)左右，蘭炭尾氣放散量達(dá)到160萬m3,損失電量約為128萬kWh,，損失非常巨大。

3 事故分析

霧化空氣系統(tǒng)在燃機(jī)整個(gè)工藝系統(tǒng)中承擔(dān)對輕油燃料霧化、燃燒煤氣狀態(tài)下輕油噴嘴冷卻重要作用。在機(jī)組啟動階段由于轉(zhuǎn)速較低，由輔助齒輪箱驅(qū)動的主霧化空氣壓縮機(jī)CA1無法提供足夠的霧化空氣，為了機(jī)組在點(diǎn)火成功及維持正常燃燒，霧化空氣系統(tǒng)設(shè)置了一套并聯(lián)的輔助霧化空氣系統(tǒng)。當(dāng)機(jī)組達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的60%以上時(shí)，主霧化空氣壓縮機(jī)CA1的流量幾乎與輔助霧化空氣壓縮機(jī)CA2額定最大流量相等，輔助霧化空氣壓縮機(jī)CA2無法滿足主霧化空氣壓縮機(jī)CA1流量要求，MARK VI控制系統(tǒng)閥指令L4AB1X置0，輔助霧化空氣壓縮機(jī)停用，輔助霧化空氣壓縮機(jī)進(jìn)口閥VA22-1及輔助霧化空氣壓縮機(jī)出口逆止門NRV201關(guān)閉，主霧化空氣進(jìn)口逆止門NRV101打開。當(dāng)燃用輕油燃料時(shí)，霧化空氣旁路閥VA18-1及VA19-1關(guān)閉，當(dāng)燃用蘭炭尾氣燃料時(shí)，霧化空氣旁路閥VA18-1及輕吹閥VA19-1打開，對輕油燃料噴嘴進(jìn)行冷卻。

主霧化空氣逆止門結(jié)果如圖2，此逆止門閥瓣為空心結(jié)構(gòu)，在機(jī)組運(yùn)行期間，閥門閥瓣和閥體受熱膨脹系數(shù)不一致。由于閥瓣為空心結(jié)構(gòu)，熱膨脹比較快，而閥門本體熱膨脹比較慢，此次啟動前機(jī)組由于其他原因剛跳機(jī)，主霧化空氣逆止門處于熱態(tài)，閥瓣卡在閥門本體密封面上，1號機(jī)組也多次發(fā)生機(jī)組啟動跳機(jī)后第二次啟動霧化空氣壓比低跳機(jī)的事件。

圖2 主霧化空氣逆止門結(jié)構(gòu)輕吹閥

4 霧化空氣系統(tǒng)改進(jìn)措施

針對主霧化空氣逆止門由于熱膨脹不一致導(dǎo)致機(jī)組脫扣不受控因素，提出改進(jìn)措施如下：

（1）在主霧化空氣逆止門NRV101附近加裝一路儀用氣，在機(jī)組停機(jī)或者啟動失敗后將改路儀用氣打開對閥瓣進(jìn)行冷卻，確保閥門能夠快速冷卻，減少閥瓣和閥門卡澀到一起的可能性。

（2）改變主霧化空氣逆止門結(jié)構(gòu)及材質(zhì)，閥瓣及閥門本體使用膨脹系數(shù)接近一致的材質(zhì)。同時(shí)逆止門外部增加人工操作手柄，在機(jī)組啟動前對該閥門進(jìn)行例行動作實(shí)驗(yàn)，并將該要求寫進(jìn)運(yùn)行規(guī)程。

（3）利用機(jī)組檢修期間，定期安排對該閥門密封面清理檢查工作，同時(shí)在密封面處涂潤滑油脂，確保其動作靈活。

5 結(jié)論

主霧化空氣逆止門只要保證閥門動作正常即可，上述措施正是圍繞這個(gè)原則進(jìn)行制定的。

主霧化空氣逆止門為GE公司設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，在多個(gè)電廠出現(xiàn)類似問題，還需要在進(jìn)一步的生產(chǎn)實(shí)踐中加以完善和優(yōu)化。

[1]楊順虎.燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備及運(yùn)行[M].北京：中國電力出版社，2013.213.

[2]張啟升.PG6581B-L燃?xì)廨啓C(jī)霧化空氣系統(tǒng)常見故障分析及解決方案.燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù).