翁培煌

(福建華電邵武能源有限公司，福建 邵武 354000)

由于我國經(jīng)濟(jì)增長較快，因此電力需求必然日漸增加，以滿足社會(huì)發(fā)展需要。福建省水電資源雖然較多，但穩(wěn)定性不如傳統(tǒng)火電?！陡＝ㄊ窠?jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二零三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中明確指出，到2025年力爭全省電力總裝機(jī)達(dá)8000萬kW以上，打造綠色、智慧、安全的現(xiàn)代化電網(wǎng)，進(jìn)一步完善省內(nèi)主干輸電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。對(duì)于火電企業(yè)盡快滿足電網(wǎng)需求的研究，尤其是機(jī)組跳閘后的極熱態(tài)啟動(dòng)研究也很緊迫，而對(duì)于中國華電集團(tuán)福建分公司，660 MW火電機(jī)組是目前該區(qū)域公司最大單機(jī)容量機(jī)組。國內(nèi)學(xué)者對(duì)于機(jī)組極熱態(tài)啟動(dòng)進(jìn)行了相關(guān)研究，崔存星對(duì)1000 MW超超臨界機(jī)組極熱態(tài)啟動(dòng)特點(diǎn)及對(duì)策論題展開簡要闡述[1]，朱福星對(duì)600 MW超臨界機(jī)組跳閘后極熱態(tài)啟動(dòng)操作進(jìn)行相關(guān)簡要總結(jié)[2]。但對(duì)于660 MW超超臨界機(jī)組跳閘后極熱態(tài)啟動(dòng)的研究相對(duì)較少，因此對(duì)于660 MW超超臨界機(jī)組極熱態(tài)啟動(dòng)研究具有十分重要的意義。

1 系統(tǒng)概述

福建華電邵武能源有限公司三期2×660 MW超超臨界機(jī)組分別于2018年和2019年通過168 h試運(yùn)。鍋爐為東方鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的超超臨界變壓運(yùn)行直流本生鍋爐，為DG1937/28.25-Ⅱ13型一次再熱、單爐膛、前后墻對(duì)沖燃燒方式、尾部雙煙道結(jié)構(gòu)、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。汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠有限公司和德國SIEMENS公司聯(lián)合設(shè)計(jì)制造的超超臨界汽輪機(jī)，為N660-27/600/610型一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、純凝汽式汽輪機(jī)。發(fā)電機(jī)為上海電氣電站設(shè)備有限公司發(fā)電機(jī)廠生產(chǎn)的三相同步汽輪發(fā)電機(jī)，型號(hào)為QFSN-660-2，采用水氫氫冷卻方式。

2 極熱態(tài)啟動(dòng)分析及操作要點(diǎn)

2.1 極熱態(tài)啟動(dòng)特點(diǎn)

極熱態(tài)啟動(dòng)一般指機(jī)組跳閘后時(shí)間小于1 h且已查明原因，可直接沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)的情況。機(jī)組跳閘后汽輪機(jī)高壓轉(zhuǎn)子溫度很高，在這種情況下進(jìn)行極熱態(tài)啟動(dòng)，如果操作不當(dāng)，對(duì)汽輪機(jī)的使用壽命將會(huì)產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的影響[3]。綜合了解，極熱態(tài)啟動(dòng)對(duì)于參數(shù)選擇極為嚴(yán)苛，在極熱態(tài)啟動(dòng)過程中，通過調(diào)整燃料量及調(diào)節(jié)旁路的方法，蒸汽壓力很容易滿足，但是蒸汽溫度較難控制，機(jī)組跳閘后，鍋爐側(cè)蒸汽溫度下降速率遠(yuǎn)大于汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)溫度，如參數(shù)選擇不當(dāng)，將會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)經(jīng)歷一個(gè)冷卻過程，造成暖機(jī)不充分，出現(xiàn)負(fù)脹差等情況[4]，甚至可能發(fā)生因受熱不均導(dǎo)致汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲的重大事故[5]。機(jī)組即使能短時(shí)間使參數(shù)滿足條件，通過X、Z準(zhǔn)則，但仍會(huì)影響啟動(dòng)、沖轉(zhuǎn)、暖機(jī)、升負(fù)荷的時(shí)間。因此，機(jī)組啟動(dòng)參數(shù)選擇對(duì)于極熱態(tài)啟動(dòng)非常重要。

通過機(jī)組幾次極熱態(tài)啟動(dòng)過程，總結(jié)極熱態(tài)啟動(dòng)有以下特點(diǎn)：①鍋爐重新上水時(shí)需嚴(yán)格控制上水時(shí)間及上水量；②機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，汽輪機(jī)金屬溫度非常高，一般僅比額定參數(shù)低50 ℃左右，因此，需嚴(yán)格控制主、再熱蒸汽溫度，使其與高、中壓缸溫度匹配，避免因溫差引起汽缸和轉(zhuǎn)子的熱沖擊；③控制好主、再熱蒸汽壓力，否則產(chǎn)生的鼓風(fēng)摩擦容易造成高壓缸12級(jí)溫度過高，從而發(fā)生切缸；④盡可能加快升速、并網(wǎng)、帶負(fù)荷的速度，減少一切不必要的停留操作，縮短啟動(dòng)時(shí)間，這在極熱態(tài)啟動(dòng)中極其重要。

2.2 機(jī)組跳閘后注意事項(xiàng)

機(jī)組跳閘后，檢查鍋爐MFT、汽輪機(jī)跳閘、發(fā)電機(jī)解列動(dòng)作正常，檢查機(jī)組各輔助設(shè)備聯(lián)動(dòng)正常。迅速關(guān)閉軸封系統(tǒng)溢流調(diào)節(jié)門，開啟輔汽至軸封供汽調(diào)節(jié)門、冷再熱蒸汽(以下簡稱冷再)供輔汽調(diào)節(jié)門，確認(rèn)輔汽聯(lián)箱壓力正常，雙機(jī)運(yùn)行由運(yùn)行機(jī)組提供輔汽，單機(jī)運(yùn)行盡快啟動(dòng)電動(dòng)給水泵，保證能開啟高壓旁路(開啟前確保主蒸汽壓力<10 MPa)，由冷再供輔汽，并及時(shí)投入軸封電加熱，開啟輔汽聯(lián)箱及軸封供汽管道疏水，維持軸封供汽溫度≥320 ℃，汽輪機(jī)軸封母管壓力3.5～5 kPa，小機(jī)軸封壓力8～12 kPa。汽水分離器出口壓力<14 MPa時(shí)，間斷性開啟ERPV閥進(jìn)行泄壓，汽水分離器壓力<14 MPa，通過361閥控制汽水分離器出口主蒸汽壓力下降速率≤0.2 MPa/min。確認(rèn)鍋爐吹掃完成及時(shí)停運(yùn)送、引風(fēng)機(jī)，關(guān)閉風(fēng)煙系統(tǒng)各擋板，進(jìn)行鍋爐悶爐，如果送、引風(fēng)機(jī)均跳閘，則開啟各風(fēng)煙擋板保持鍋爐自然通風(fēng)冷卻15 min后關(guān)閉。

2.3 極熱態(tài)啟動(dòng)操作要點(diǎn)

機(jī)組跳閘后重新上水時(shí)若使用汽動(dòng)給水泵，需運(yùn)行機(jī)組穩(wěn)定負(fù)荷550 MW，運(yùn)行機(jī)組負(fù)荷過低無法帶動(dòng)啟動(dòng)機(jī)組小機(jī)沖轉(zhuǎn)；運(yùn)行機(jī)組負(fù)荷過高導(dǎo)致用汽量過多，運(yùn)行機(jī)組無法帶動(dòng)其負(fù)荷。開啟鍋爐上水旁路電動(dòng)門、調(diào)節(jié)門，調(diào)整給水流量150～200 t/h，監(jiān)視鍋爐水冷壁及分離器壁溫下降速率≤2.5 ℃/min，分離器內(nèi)外壁溫差在40 ℃以內(nèi)，可適當(dāng)增加給水流量。鍋爐儲(chǔ)水箱液位≥10 m，調(diào)整省煤器入口流量為600 t/h，控制361閥開度維持儲(chǔ)水箱水位正常，及時(shí)啟動(dòng)疏水泵回收至凝汽器或除氧器。

啟動(dòng)鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)前，提前檢查好各風(fēng)機(jī)及油站，建立通道，投入脫硝聲波吹灰、空氣預(yù)熱器連續(xù)吹灰，盡量縮短啟動(dòng)風(fēng)機(jī)到鍋爐點(diǎn)火的時(shí)間。鍋爐點(diǎn)火前只允許使用機(jī)組跳閘前備用磨煤機(jī)建立一次風(fēng)通道，禁止使用跳閘磨煤機(jī)通風(fēng)，防止煤粉進(jìn)入爐膛發(fā)生爆燃。啟動(dòng)A磨煤機(jī)運(yùn)行，如A磨煤機(jī)內(nèi)有存煤，鋪煤時(shí)間30 s即可降磨輥，降磨輥前將爐膛負(fù)壓調(diào)低，爐膛點(diǎn)火成功后及時(shí)調(diào)整爐膛負(fù)壓正常。

點(diǎn)火成功后，盡快提高鍋爐燃料量，調(diào)整燃燒率與鍋爐金屬壁溫相匹配，防止較大的給水量冷卻受熱面導(dǎo)致氧化皮脫落，給鍋爐運(yùn)行中爆管埋下極大隱患[6-7]。升溫升壓過程及時(shí)調(diào)整高、低壓旁路開度，維持主蒸汽壓力7～8 MPa，高壓旁路后壓力0.8～1.2 MPa，高壓旁路后溫度350～360 ℃?？刂普羝麥囟鹊年P(guān)鍵點(diǎn)有以下幾個(gè)方面[8]：①吹掃完成后快速點(diǎn)火，避免風(fēng)組長時(shí)間啟動(dòng)，從而冷卻爐溫；②磨煤機(jī)啟動(dòng)時(shí)可選擇上層磨煤機(jī)，提高爐溫及主蒸汽溫度；③盡早投入2號(hào)高壓加熱器，增加汽輪機(jī)高排流量，減少鼓風(fēng)摩擦產(chǎn)生的熱量；④通過調(diào)整提高爐膛火焰中心；⑤通過調(diào)整主、再熱管道的左右側(cè)疏水來調(diào)整蒸汽溫度偏差；⑥合理使用過熱器一、二級(jí)減溫水，加強(qiáng)壁溫監(jiān)視，防止燃燒熱負(fù)荷不足的情況下，減溫水量過大，從而在蛇形管內(nèi)形成水塞；⑦極熱態(tài)啟動(dòng)目標(biāo)是較快速度提高蒸汽溫度，與冷態(tài)啟動(dòng)控制蒸汽溫度方法相反，需維持較低給水溫度，加大上水量，將給水量通過361閥外排，減少爐水的產(chǎn)汽量，在燃料量不變的情況下，蒸汽吸熱增強(qiáng)，能更快提高主蒸汽溫度，縮短啟動(dòng)時(shí)間。

通過實(shí)踐總結(jié)，按以下參數(shù)進(jìn)行汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)較合適：主蒸汽壓力8 MPa、主蒸汽溫度550～580 ℃，再熱蒸汽壓力0.6～0.8 MPa、再熱蒸汽溫度520～540 ℃，高壓旁路開度>60%、低壓旁路開度>30%。汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)時(shí)嚴(yán)密監(jiān)視汽缸溫升、上下缸溫差、內(nèi)外壁溫差、軸向位移、脹差、振動(dòng)、軸瓦溫度、油溫油壓等重要參數(shù)。通過調(diào)整機(jī)前壓力及冷再壓力，時(shí)刻注意高壓缸12級(jí)溫度，防止鼓風(fēng)摩擦嚴(yán)重造成高壓缸12級(jí)溫度過高，激活高排溫度控制器，嚴(yán)重情況甚至切缸。整個(gè)沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)過程中，在汽輪機(jī)500 r/min及3000 r/min時(shí)不停留，低負(fù)荷階段也快速通過，保證不發(fā)生切缸。如機(jī)組在未并網(wǎng)的情況下發(fā)生切缸，建議汽輪機(jī)打閘重新沖轉(zhuǎn)，避免增加非停的風(fēng)險(xiǎn)；如并網(wǎng)后發(fā)生切缸，可通過DEH自動(dòng)回切程序或者手動(dòng)回切方法將機(jī)組運(yùn)行方式切回正常運(yùn)行方式，恢復(fù)高壓缸進(jìn)汽運(yùn)行。機(jī)組自動(dòng)投缸的條件：實(shí)際負(fù)荷>66 MW、負(fù)荷率>35 MW/min、DEH負(fù)荷設(shè)定值>185 MW、最大負(fù)荷上限>185 MW。

并網(wǎng)后及時(shí)關(guān)小高壓旁路至10%左右，控制主蒸汽壓力10 MPa，在汽輪機(jī)裕度滿足的條件下，盡早升負(fù)荷至100 MW，并關(guān)閉高、低壓旁路，將控制方式切至初壓模式以便調(diào)節(jié)，然后繼續(xù)升負(fù)荷，進(jìn)行給水主旁路切換、干濕態(tài)轉(zhuǎn)換、廠用電切換等操作。但因升負(fù)荷速率較高，要密切注意凝汽器水位變化，保證凝汽器水位維持在正常范圍內(nèi)，及時(shí)調(diào)整汽輪機(jī)背壓、潤滑油溫、發(fā)電機(jī)氫溫等參數(shù)。

2.4 極熱態(tài)啟動(dòng)關(guān)鍵

a．調(diào)整軸封供汽溫度與汽輪機(jī)缸體溫度匹配，避免轉(zhuǎn)子產(chǎn)生較大熱應(yīng)力，引起動(dòng)靜摩擦及發(fā)生疲勞、蠕變[9]。

b．控制主、再熱蒸汽溫度，使機(jī)組盡快滿足TSE、X、Z準(zhǔn)則，防止汽輪機(jī)冷卻，保證汽輪機(jī)本體充分暖機(jī)[10]。

c．控制主、再熱蒸汽壓力，減少不必要操作，有效控制好高壓缸12級(jí)溫度，避免切缸風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)語

本文結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，概括了660 MW超超臨界機(jī)組極熱態(tài)啟動(dòng)過程的注意事項(xiàng)及操作要點(diǎn)。在當(dāng)前激烈的電力市場競爭中，不僅是電力供應(yīng)的安全要求，環(huán)保要求也越來越高，機(jī)組跳閘后的極熱態(tài)啟動(dòng)能快速安全恢復(fù)正常供電，可極大提高機(jī)組在電網(wǎng)中的競爭力。本文總結(jié)了一些極熱態(tài)啟動(dòng)中的經(jīng)驗(yàn)，可為今后同類型機(jī)組極熱態(tài)啟動(dòng)提供參考。