國能太倉發(fā)電有限公司 陳 樹

某發(fā)電公司使用2×630MW機(jī)組鍋爐，該鍋爐是一種變壓運(yùn)行超臨界直流爐，具備多方面的優(yōu)勢性能，主要包括一次中間再熱、單爐膛、國產(chǎn)超臨界參數(shù)、變壓運(yùn)行、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣。所使用的汽輪機(jī)型號(hào)為N630-24.2/566/566，具備超臨界壓力、凝汽器室汽輪機(jī)、單軸、一次中間再熱、三缸四排汽的特性。在抽汽方式應(yīng)用方面，汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)具有典型的“三高四低一除氧”特性。該火電機(jī)組在過程中，出現(xiàn)一次高負(fù)荷高加跳閘事故，事故出現(xiàn)時(shí)火電機(jī)組的負(fù)荷快速上升50MW，雖然未對整個(gè)機(jī)組運(yùn)行造成嚴(yán)重影響，但也影響了機(jī)組正常運(yùn)行。

相關(guān)人員分析發(fā)現(xiàn)，原因是高加危急疏水調(diào)門未能有效打開，高加水位高三值問題引發(fā)高加解列。所以，在汽包鍋爐運(yùn)行中，雖然高加解列的處理相對較為簡單，但直流爐的處理則有較大的難度，若是處理不當(dāng)，易導(dǎo)致各種故障，包括除氧器水位事故、鍋爐汽溫超溫事故、壓力波動(dòng)事故[1]。如果事態(tài)嚴(yán)重，則可能導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)打閘停機(jī)和汽輪機(jī)水沖擊事故。因此，必須加強(qiáng)超臨界火電機(jī)組高加跳閘的預(yù)防性處理工作，做好全過程管理，防患于未然。本文結(jié)合當(dāng)前超臨界火電機(jī)組高加跳閘處理的一些研究成果，進(jìn)行更為深層次的分析探究。

1 調(diào)整汽機(jī)側(cè)給水量的要點(diǎn)

表1為某發(fā)電公司抽汽給水參數(shù)，從表1可以看出，火電機(jī)組高加總抽汽量相對較大，如果按照汽耗率3t/MW進(jìn)行計(jì)算，則一旦出現(xiàn)高加跳閘事故，會(huì)導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷上升的瞬間幅度較大。滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下出現(xiàn)高加跳閘事故時(shí)，有功功率的最高上升值可以達(dá)到100MW以上，若某段的抽汽量越少，高加跳閘事故后的有功功率上升幅度也會(huì)相應(yīng)越小。

表1 抽汽給水參數(shù)

檢測后發(fā)現(xiàn)，火電機(jī)組在運(yùn)行過程中，鍋爐汽水分離器的過熱度維持在3～5℃，處于偏低狀態(tài)。出現(xiàn)高加跳閘事故后，給水溫度也會(huì)因此急劇降低，機(jī)組負(fù)荷處于635MW的定值時(shí)，由之前的278.5℃降低至186.8℃，下降值達(dá)到91.7℃。另外，某發(fā)電公司的省煤器容積為98m3，同時(shí)因?yàn)檫^熱度偏低，所以出現(xiàn)高加跳閘事故時(shí)，火電機(jī)組省煤器出口溫度維持高加跳閘前溫度的時(shí)間相對較短。

通過計(jì)算可以得出，省煤器的熱水在全部進(jìn)入至水冷壁時(shí)，需要花費(fèi)的時(shí)間為98/1546.596 =3.8min，也因此得出要促使給水溫度降低至除氧器出口的溫度，花費(fèi)時(shí)間為3.8min。高加跳閘事故中，解列高加水側(cè)和汽側(cè)可以不考慮高加的水容積，則在短時(shí)間內(nèi)便可促使給水泵出口水溫和省煤器進(jìn)口水溫保持相近或一致。機(jī)組負(fù)荷不同時(shí)，省煤器的水容積不發(fā)生變化，機(jī)組負(fù)荷值越低時(shí)，給水流量也會(huì)越低。也正因如此，高加跳閘事故出現(xiàn)后，無法短時(shí)間內(nèi)讓給水溫度降低至除氧器出口溫度，兩者溫度要達(dá)到相近或一致的時(shí)間越長時(shí)，運(yùn)行人員便可以有更多的時(shí)間處理高加跳閘事故。

額定工況下出現(xiàn)高加跳閘事故后，發(fā)現(xiàn)給水流量在切除前后有較大的變化，前后相差367t/h，即3.8min后發(fā)現(xiàn)給水流量被減少367t/h，減少的速率可以達(dá)到96.58t/min。經(jīng)過分析最終決定，在高加跳閘事故出現(xiàn)后，將給水流量的降低速率控制在60t/min，確定這一參數(shù)后，在給水溫度發(fā)生突然性下降之前，便可將水流量降低228t/h，待給水溫度突然性下降后，依然可以采用60t/min這一速率，操作時(shí)間設(shè)定在2.32min，且可以根據(jù)現(xiàn)場條件及時(shí)調(diào)整和修正。除此之外，火電機(jī)組的負(fù)荷較低時(shí)，因?yàn)榻o水溫度要降低至除氧器出口溫度水平所花費(fèi)的時(shí)間較長，所以可適當(dāng)降低給水流量降低速率[2]。

2 調(diào)整鍋爐側(cè)給煤量的要點(diǎn)

某發(fā)電公司火電機(jī)組處于額定工況下，熱耗達(dá)到7524kJ/kWh，而在高加切除后，熱耗達(dá)到7743kJ/kWh。在出現(xiàn)高加跳閘事故后，同樣機(jī)組負(fù)荷的熱耗增加量是219kJ/kWh。結(jié)合公式：發(fā)電煤耗=熱耗/（鍋爐效率×管道效率×標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)熱量），可得出增加的煤耗是8.1g/kWh，即219/（93.5%×99%×29307.6）。當(dāng)火電機(jī)組每小時(shí)的發(fā)電量在63.5×10000kWh時(shí)，可以增加的每小時(shí)煤量為5.1435t，即8.1×63.5×10000。如果是按照爐煤的發(fā)熱量5060.55kcal/kg計(jì)算，則設(shè)計(jì)煤種量可以達(dá)到7.11t。

另一家發(fā)電公司檢測結(jié)果顯示，在高加投運(yùn)工況下，給水流量可達(dá)到1714.84t/h，燃料量可以達(dá)到213.49t/h，水煤比達(dá)到8.03。而在高加切除工況下，給水流量、燃料量、水煤比的值分別為1490.88t/h、217.59t/h、6.85。在635MW的高加投運(yùn)工況下，給水流量值為1913t/h，燃料量為258.36t/h，水煤比為7.40，在高加切除工況下，給水流量、燃料量、水煤比分別是1546.595t/h、265.47t/h、5.82?？梢钥闯?，經(jīng)過高加切除處理后，火電機(jī)組的運(yùn)行可以重新恢復(fù)至穩(wěn)定狀態(tài)，具有一定的規(guī)律，即給水流量可以有所減少，燃料量有所增加，水煤比有所降低。

基于此，某發(fā)電公司在調(diào)整鍋爐側(cè)給煤量時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持減少給水流量的數(shù)值基準(zhǔn)，科學(xué)調(diào)整額定工況下的給水流量，將367t/h這一降低值作為基數(shù)，同時(shí)考慮實(shí)際負(fù)荷占滿負(fù)荷的比例。結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)來看，在火電機(jī)組的負(fù)荷值達(dá)到450MW，且出現(xiàn)高加解列時(shí)，給水流量要適當(dāng)減少，可設(shè)定為260t/h，即450/635×367。同理，火電機(jī)組負(fù)荷值在450MW且發(fā)生高加解列時(shí)，給煤量要適當(dāng)增加，增加值可以設(shè)定為5.04t/h，即450/635×7.11。通過嚴(yán)格貫徹“減水加煤，降低水煤比”這一原則，可以確保鍋爐側(cè)給煤量調(diào)整的準(zhǔn)確性和有效性，確?；痣姍C(jī)組的有效運(yùn)行。

3 調(diào)整蒸汽溫度的要點(diǎn)

超臨界火電機(jī)組高加跳閘后，過熱汽壓力會(huì)有急劇性上升的情況，此時(shí)如果高加跳閘前的火電機(jī)組負(fù)荷過高，往往過熱汽壓可以大于26.7MPa，引發(fā)PCV閥動(dòng)作。除此之外，高加跳閘事故會(huì)導(dǎo)致再熱汽壓出現(xiàn)陡升的情況，短時(shí)間內(nèi)達(dá)到最高值。檢測發(fā)現(xiàn)，某發(fā)電有限公司在出現(xiàn)高加跳閘事故后，再熱汽壓可以在78s便達(dá)到最高值，而在300s又可以回到原再熱汽壓值。所出現(xiàn)的過熱汽壓升高情況，較嚴(yán)重影響到給水速度和質(zhì)量，常見的情況是可能產(chǎn)生一定的排擠作用，這一作用下導(dǎo)致給水流量會(huì)有所減少，甚至汽側(cè)給水控制方式也因此發(fā)生變化，由之前的自動(dòng)形式轉(zhuǎn)為手動(dòng)。

為此，在處理高加跳閘事故時(shí)，要綜合考慮各個(gè)方面的因素，制訂出翔實(shí)可行的故障處理方案。如果發(fā)現(xiàn)PCV或出現(xiàn)再熱器安全門動(dòng)作這樣的問題，則要重點(diǎn)分析一點(diǎn)，即汽壓降低后是否可以實(shí)現(xiàn)正?；刈男Ч鸞3]?？偟膩碚f，在出現(xiàn)高加跳閘事故后，要結(jié)合實(shí)際情況科學(xué)調(diào)整第一級(jí)和第二級(jí)的減溫水，實(shí)現(xiàn)主蒸汽的減溫控制目標(biāo)。也可以采取燃燒的調(diào)節(jié)方式，以達(dá)到主汽溫的溫度調(diào)節(jié)效果，再熱器溫的溫度控制中，可以使用再熱器煙氣擋板、再熱器減溫水，均可以取得較好的調(diào)整蒸汽溫度的效果，值得推廣應(yīng)用。

4 協(xié)調(diào)工況下處理高加跳閘事故的思路與建議

4.1 高加跳閘事故的處理思路

總的來看，如果是正常運(yùn)行工況，大型的火電機(jī)組均使用AGC控制方式，要求火電機(jī)組要始終處于良好的協(xié)調(diào)工況下。但當(dāng)前我國一些發(fā)電公司在火電機(jī)組的運(yùn)行方面存在一定局限性，比如火電機(jī)組的控制邏輯設(shè)計(jì)中存在一定的缺陷，未能設(shè)計(jì)單獨(dú)處理高加跳閘的功能模塊，導(dǎo)致處理高加跳閘事故的能力不足，無法全過程確?；痣姍C(jī)組的安全運(yùn)行。因此，在協(xié)調(diào)工況下，處理高加跳閘事故時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持四種處理思路。

首先，在控制方式的處理方面，當(dāng)高加跳閘事故出現(xiàn)后，現(xiàn)場作業(yè)人員可以接收到報(bào)警信號(hào)，此時(shí)便可以立即退出協(xié)調(diào)控制模式。這一處理過程中，無論是汽機(jī)主控還是鍋爐主控，均要切換至手動(dòng)控制模式。

其次，在給水控制方面，考慮到出現(xiàn)高加跳閘事故后給水調(diào)節(jié)出現(xiàn)問題，無法實(shí)現(xiàn)正常的給水調(diào)節(jié)效果，所以可以退出手動(dòng)模式。另外，目前一些發(fā)電公司所使用的過熱器減溫水是取自省煤器出口，當(dāng)給水流量發(fā)生變化時(shí)，減溫效果會(huì)因此受到影響。因此，為有效完成給水流量的下調(diào)處理，需要先降低燃料量，此時(shí)要遵循“先減煤后減水”的原則[4]。結(jié)合一些發(fā)電公司在超臨界火電機(jī)組高加跳閘處理方面的經(jīng)驗(yàn)，可以考慮在原有基礎(chǔ)上，將燃料量減少10t/h。通過采取這樣的處理方式，主蒸汽超溫風(fēng)險(xiǎn)可以大大降低，對主蒸汽的安全運(yùn)行意義重大。

除此之外，當(dāng)負(fù)荷工況是相同條件時(shí)，出現(xiàn)高加跳閘事故后，也可以允許燃料量處于不變狀態(tài)，降低燃料量的目的是減少給水流量，如果此時(shí)中間點(diǎn)的溫度在延時(shí)后出現(xiàn)變化，同時(shí)燃料量可以回歸至本來水平，則不會(huì)出現(xiàn)主蒸汽溫度過低的問題。長時(shí)間的研究過程中發(fā)現(xiàn)，采取這一處理方法，給水控制效果可以大大提高，再熱器減溫水、過熱器較溫水的差值不會(huì)太大，達(dá)成預(yù)期的調(diào)節(jié)效果。

再次，在鍋爐主控的控制中，要重點(diǎn)控制燃料量，應(yīng)秉承“先小幅減少，后增加至原來的總煤量”這一原則。因?yàn)轱L(fēng)量可以有效維持在原來狀態(tài)，且處于自動(dòng)化的控制模式，所以可以不進(jìn)行手動(dòng)干預(yù)，全程實(shí)現(xiàn)控制鍋爐主控的效果。

最后，在中間點(diǎn)溫度的控制中，當(dāng)出現(xiàn)高加跳閘事故后，因?yàn)橹虚g點(diǎn)溫度會(huì)出現(xiàn)延時(shí)變化的情況，所以必須進(jìn)行提前干預(yù)。在提前干預(yù)時(shí)，現(xiàn)場作業(yè)人員要明確所要控制的方向。檢測發(fā)現(xiàn)給水流量不變化時(shí)，會(huì)出現(xiàn)水煤比逐漸失調(diào)的情況，這時(shí)也會(huì)出現(xiàn)中間點(diǎn)溫度下降的情況，甚至是大幅度下降[5]。出現(xiàn)這一情況后，中間點(diǎn)溫度控制面臨較大困難，過熱度不足時(shí)勢必導(dǎo)致過熱器進(jìn)水，所以要按照要求減少給水流量。目前來看，在給水流量的控制時(shí)，應(yīng)以原有基礎(chǔ)為準(zhǔn)，在原有基礎(chǔ)上將給水流量減少20t/h，同時(shí)要控制好減少的速率，應(yīng)控制為20t/min。

4.2 高加跳閘事故的處理建議

協(xié)調(diào)工況下處理高加跳閘事故時(shí)雖然有較大難度，但在確定處理思路后，可確定具體的措施，通過發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢、人才優(yōu)勢和管理優(yōu)勢，往往可取得較好的高加跳閘事故處理效果。詳細(xì)言之，處理高加跳閘事故時(shí)，應(yīng)做好三方面的工作。首先，當(dāng)前所出現(xiàn)的高加跳閘事故，通常都是水位高保護(hù)動(dòng)作，可出現(xiàn)汽機(jī)進(jìn)水這一風(fēng)險(xiǎn)，在沒有明確故障原因時(shí)，不能執(zhí)行立即投回操作。其次，因?yàn)楫?dāng)前并沒有專門性的高加跳閘控制邏輯，所以多采用人工手動(dòng)調(diào)節(jié)方法，無法實(shí)現(xiàn)最佳的處理效果，安全性、有效性與可靠性均無法有效保證。為此，為有效消除高加跳閘事故，應(yīng)加大研究力度，盡快設(shè)計(jì)出可適用于高加跳閘事故的控制模塊。最后，要做好火電機(jī)組日常運(yùn)行中的檢測試驗(yàn)，早期發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中的風(fēng)險(xiǎn)和故障，實(shí)施針對性的處理，以降低高加跳閘事故。

5 結(jié)語

目前在超臨界火電機(jī)組高加跳閘處理方面積累了一些經(jīng)驗(yàn)，主要從蒸汽溫度、汽機(jī)側(cè)給水量、鍋爐側(cè)給煤量的調(diào)整這方面入手，可取得較好的成效。但也還存在一些疑點(diǎn)和難點(diǎn)，如超臨界火電機(jī)組高加跳閘處理的難度大、專業(yè)性強(qiáng)，要給予高度重視，不斷探究可行性強(qiáng)的高加跳閘處理方法。