吳偉超，彭明軍，黃 丹

(1.北京能源集團(tuán)深圳鈺湖電力有限公司，廣東 深圳 518111；2.中國神華集團(tuán)四川省分公司江油電廠，四川 江油 621709；3.重慶電力高等?？茖W(xué)校，重慶 400053)

近年來，隨著高參數(shù)大容量機(jī)組的廣泛采用，電力安全生產(chǎn)不僅要求機(jī)組的自動(dòng)化控制水平高，保護(hù)措施全面，而且對(duì)運(yùn)行人員的運(yùn)行水平和經(jīng)驗(yàn)的積累也提出了更高的要求。尤其在新機(jī)組調(diào)試運(yùn)行時(shí)，因設(shè)備及其系統(tǒng)尚處于磨合與完善中，對(duì)各種保護(hù)定值的優(yōu)化也在不斷摸索中，加上運(yùn)行人員對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)的熟悉度不夠，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)不足，很容易出現(xiàn)運(yùn)行人員與設(shè)備及其系統(tǒng)配合度不高的現(xiàn)象。若機(jī)組及其設(shè)備運(yùn)行異常且排除不及時(shí)，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備故障跳閘，給電廠的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來很大的隱患。

1 機(jī)組介紹

某廠1 100 MW燃煤空冷汽輪發(fā)電機(jī)組的鍋爐，采用哈爾濱鍋爐有限責(zé)任公司生產(chǎn)的超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流鍋爐，單爐膛、雙切圓燃燒、一次再熱、平衡通風(fēng)、緊身封閉布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型布置。鍋爐以神府煙煤為設(shè)計(jì)煤種、以山西晉北煙煤為校核煤種進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核[1]。

制粉系統(tǒng)采用ZGM123型中速磨煤機(jī)冷一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)(見圖1)。共配6臺(tái)中速磨煤機(jī)，BMCR工況下5臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用，具體參數(shù)見表1。

圖1 配中速磨煤機(jī)的冷一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)

表1 磨煤機(jī)參數(shù)

該系統(tǒng)的工作流程如圖1所示，原煤從原煤斗經(jīng)給煤機(jī)進(jìn)入磨煤機(jī)，經(jīng)落煤管進(jìn)入研磨區(qū)。熱風(fēng)和冷風(fēng)經(jīng)過各自風(fēng)門之后混合，進(jìn)入磨煤機(jī)，將磨好的煤粉送進(jìn)磨煤機(jī)頂部的分離器，分離出不合格的粗粉后，煤粉經(jīng)燃燒器進(jìn)入爐膛。機(jī)組運(yùn)行時(shí)，隨著負(fù)荷變化，給煤量改變，進(jìn)入磨煤機(jī)的干燥風(fēng)經(jīng)過冷、熱風(fēng)門的調(diào)整，保證風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)速等運(yùn)行參數(shù)，磨煤機(jī)出口風(fēng)溫、磨煤機(jī)在70 ℃左右[2]。

該鍋爐共配置2臺(tái)50%容量的動(dòng)葉可調(diào)軸流式一次風(fēng)機(jī)，同時(shí)配2臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)送風(fēng)機(jī)和2臺(tái)靜葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)。鍋爐給水系統(tǒng)配置有3臺(tái)35%BMCR容量的電動(dòng)調(diào)速給水泵。

鍋爐燃燒方式為無分隔墻的八角反向雙火焰切圓燃燒，燃燒器共分6層，每層8個(gè)直流燃燒器，一共48個(gè)燃燒器。每層燃燒器由同一臺(tái)磨煤機(jī)供給煤粉，采用PM型主燃燒器、上部燃燼風(fēng)(OFA)及AA分級(jí)風(fēng)的三菱先進(jìn)燃燒技術(shù)，即MACT燃燒系統(tǒng)。鍋爐采用等離子點(diǎn)火方式，共設(shè)24個(gè)油槍，用于點(diǎn)火和助燃，其中最下層的8個(gè)燃燒器均配有等離子點(diǎn)火裝置。

該鍋爐裝有176個(gè)吹灰器，用以維持各受熱面的清潔，所有吹灰器均能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。

鍋爐能帶基本負(fù)荷且能參與調(diào)峰，還能滿足鍋爐RB、50%和100%甩負(fù)荷試驗(yàn)的要求。當(dāng)鍋爐在燃用設(shè)計(jì)煤種時(shí)，不投等離子的最低穩(wěn)燃負(fù)荷不大于鍋爐的35%BMCR，并能在最低穩(wěn)燃負(fù)荷及以上范圍內(nèi)滿足自動(dòng)化投入率100%的要求。

鍋爐爐膛水冷壁采用內(nèi)螺紋管垂直上升膜式水冷壁，上下部水冷壁之間設(shè)有混合集箱，水冷壁系統(tǒng)還包括水冷壁懸吊管、水平煙道、后包墻、頂棚等受熱面。爐膛斷面尺寸為34 220 mm×15 670 mm(寬×深)。

鍋爐采用帶爐水循環(huán)泵和內(nèi)置式汽水分離器的啟動(dòng)系統(tǒng)。

鍋爐省煤器為單級(jí)非沸騰式，分前后2部分布置于尾部煙道的下部。

鍋爐過熱器由低溫過熱器、分隔屏過熱器、后屏過熱器和末級(jí)過熱器共4級(jí)組成。低溫過熱器(一級(jí))布置于尾部雙煙道的后部煙道中，爐膛上部布置屏式過熱器，沿?zé)煔饬鞒谭较蚍謩e設(shè)置分隔屏過熱器(二級(jí))和后屏過熱器(三級(jí))，折焰角上方布置有末級(jí)過熱器(四級(jí))。二、三級(jí)屏式過熱器前后各布置一、二、三級(jí)噴水減溫器，每級(jí)均為2個(gè)。

過熱器主要以煤/水比作為主汽溫的調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)，并配置三級(jí)噴水減溫作為主汽溫的細(xì)調(diào)節(jié)。每級(jí)噴水減溫器均采用左右二點(diǎn)布置，以消除各級(jí)過熱器的左右側(cè)煙氣熱偏差帶來的吸熱和汽溫偏差。

鍋爐再熱器由低溫再熱器和末級(jí)再熱器2部分組成。低溫再熱器布置于尾部雙煙道的前部煙道中，末級(jí)再熱器布置于水平煙道中。再熱器調(diào)溫主要通過調(diào)節(jié)煙氣擋板，同時(shí)輔以調(diào)節(jié)燃燒器噴口擺角，在高溫再熱器入口還布置有事故噴水裝置[1]。

2 故障經(jīng)過

該機(jī)組因鍋爐頂棚區(qū)域受熱面泄漏，需要鍋爐在規(guī)定時(shí)間內(nèi)停運(yùn)，并按規(guī)定冷卻，然后進(jìn)行鍋爐頂棚區(qū)域受熱面漏點(diǎn)確認(rèn)和消除。

停運(yùn)前工況：負(fù)荷840 MW，機(jī)爐協(xié)調(diào)CCS方式運(yùn)行，A、B、D、E、F磨煤機(jī)運(yùn)行，C磨煤機(jī)備用。

13：00，接到停機(jī)指令，機(jī)組開始減負(fù)荷；13：30，將負(fù)荷減到730 MW，停運(yùn)A磨煤機(jī)及其制粉系統(tǒng)；13：40，F(xiàn)磨煤機(jī)跳閘，跳閘首出為“磨煤機(jī)出口溫度過高”，當(dāng)時(shí)機(jī)組帶680 MW負(fù)荷，磨煤機(jī)出口溫度高達(dá)113 ℃；13：44，等參數(shù)恢復(fù)正常，迅速重啟F磨煤機(jī)及其制粉系統(tǒng)；13：49，D磨煤機(jī)跳閘，跳閘首出為“磨煤機(jī)出口溫度過高”，當(dāng)時(shí)磨煤機(jī)出口溫度為112 ℃；13：55，待參數(shù)恢復(fù)正常，迅速重啟D磨煤機(jī)及其制粉系統(tǒng)；14：06，機(jī)組負(fù)荷減至570 MW，停運(yùn)B磨煤機(jī)及其制粉系統(tǒng)；14：15，機(jī)組降負(fù)荷至550 MW，投入E層等離子點(diǎn)火器；14：33，機(jī)組降至495 MW，機(jī)組退出CCS運(yùn)行，采用TF汽機(jī)跟隨運(yùn)行方式；14：40，退出B電泵運(yùn)行，關(guān)閉出口電動(dòng)門；14：54，負(fù)荷減至430 MW，逐步退出高加汽側(cè)；15：15，負(fù)荷減至358 MW，切換廠用電正常；15：36，負(fù)荷減至290 MW，停運(yùn)D制粉系統(tǒng)；15：42，負(fù)荷減至253 MW，鍋爐汽水分離器見水，過熱度下降，啟動(dòng)爐水循環(huán)泵，鍋爐轉(zhuǎn)濕態(tài)運(yùn)行；15：49，負(fù)荷105 MW，值長令，即汽輪機(jī)打閘，機(jī)組停運(yùn)；15：54，鍋爐停爐后吹掃5 min結(jié)束，停運(yùn)風(fēng)煙系統(tǒng)，悶爐。相關(guān)參數(shù)及異常情況匯總?cè)绫?所示。

表2 異常過程的相關(guān)數(shù)據(jù)

從表2可看出，本次停機(jī)過程中，出現(xiàn)了2次磨煤機(jī)故障跳閘：13：40機(jī)組從840 MW負(fù)荷降至680 MW時(shí)，F(xiàn)磨煤機(jī)出口溫度達(dá)到113 ℃，跳閘；4 min后，負(fù)荷降至630 MW時(shí)，D磨煤機(jī)出口溫度達(dá)到112 ℃，跳閘。

3 故障原因分析

3.1 F磨煤機(jī)跳閘的原因分析

結(jié)合當(dāng)時(shí)的運(yùn)行參數(shù)及其變化趨勢(shì)(如圖2)來看，13：05，F(xiàn)磨煤機(jī)給煤量為65 t/h，出口溫度75 ℃，冷風(fēng)擋板開度為42%，熱風(fēng)擋板開度為28%，出口溫度開始升高。隨著給煤量的減少，到了13：14，雖然冷風(fēng)擋板保持全開，但出口溫度仍繼續(xù)上升，達(dá)到85 ℃。13：40，F(xiàn)磨煤機(jī)出口溫度為111 ℃，保護(hù)動(dòng)作，磨煤機(jī)跳閘。

圖2 F磨煤機(jī)從13：05到13：40的運(yùn)行參數(shù)變化趨勢(shì)

對(duì)整個(gè)故障跳閘過程觀察后發(fā)現(xiàn)，熱風(fēng)門擋板開度并沒有隨著給煤量的減少而關(guān)小，其一直保持不變；在磨煤機(jī)出口溫度一直保持上升的情況下，當(dāng)給煤量增加時(shí)，熱風(fēng)門開度有所增加。

顯然，F(xiàn)磨煤機(jī)出口溫度高的主要原因是，隨著給煤量的減少，運(yùn)行操作員只增加了冷風(fēng)量，沒有相應(yīng)減少熱風(fēng)量，導(dǎo)致干燥介質(zhì)的熱量大于干燥對(duì)象(煤)所需的熱量，磨煤機(jī)出口溫度由此上升，直至達(dá)到磨煤機(jī)出口溫度保護(hù)限值而跳閘。

3.2 D磨煤機(jī)跳閘的原因分析

結(jié)合當(dāng)時(shí)的運(yùn)行參數(shù)和參數(shù)變化趨勢(shì)(見圖3)可看出，13：40，F(xiàn)磨煤機(jī)因?yàn)闇囟雀叨l，在CCS運(yùn)行方式下，D磨煤機(jī)給煤量從64 t/h自動(dòng)飆升至95 t/h，熱風(fēng)擋板也從33%自動(dòng)開至63%，冷風(fēng)調(diào)節(jié)擋板保持全開，因熱風(fēng)增加的熱量大于給煤增加需要的干燥熱，所以，雖然給煤量增加了，但是磨煤機(jī)在增加的熱風(fēng)量作用下，出口溫度已經(jīng)升至80 ℃。

圖3 D磨煤機(jī)從13：37到13：48的運(yùn)行參數(shù)變化趨勢(shì)

5 min后，F(xiàn)磨煤機(jī)重新啟動(dòng)，在CCS控制邏輯作用下，D磨煤機(jī)給煤量從95 t/h急降至55 t/h。此時(shí)，雖然熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板自動(dòng)關(guān)至32%，冷風(fēng)門全開，但煤量的急劇減少，熱風(fēng)量減少的速度跟不上，致使干燥劑的熱量大于煤需要的干燥熱量，出口溫度急劇上升。13：48，D磨煤機(jī)出口溫度升至112 ℃，保護(hù)動(dòng)作，磨煤機(jī)跳閘。

結(jié)合F磨煤機(jī)和D磨煤機(jī)跳閘的原因分析能看出，當(dāng)給煤量根據(jù)負(fù)荷變化而調(diào)整時(shí)，F(xiàn)和D磨煤機(jī)出口溫度高的主要原因是冷卻介質(zhì)不夠，導(dǎo)致進(jìn)入磨煤機(jī)的冷、熱風(fēng)量的配比調(diào)節(jié)不當(dāng)，致使干燥劑熱量大于煤需要的干燥熱量，出口溫度急劇上升，直至達(dá)到保護(hù)限值，引起保護(hù)動(dòng)作而跳閘。

4 防范對(duì)策

結(jié)合以上的原因分析，運(yùn)行人員需要熟悉系統(tǒng)和設(shè)備及其運(yùn)行參數(shù)值，并在此基礎(chǔ)上，理順運(yùn)行調(diào)節(jié)思路，注意加強(qiáng)對(duì)重要運(yùn)行參數(shù)尤其是磨煤機(jī)出口溫度的監(jiān)控與調(diào)節(jié)[2]。

根據(jù)該系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)的成熟經(jīng)驗(yàn)，提出如下優(yōu)化調(diào)節(jié)思路：給煤量根據(jù)鍋爐負(fù)荷而調(diào)節(jié)，干燥劑(混合風(fēng)量)則根據(jù)給煤量而調(diào)節(jié)。混合風(fēng)量則讓冷風(fēng)門根據(jù)給煤量的變化而調(diào)節(jié)，熱風(fēng)門則根據(jù)磨煤機(jī)的出口溫度來調(diào)節(jié)。

一般制粉系統(tǒng)開始啟動(dòng)時(shí)是手動(dòng)調(diào)節(jié)，直到系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)才可投入自動(dòng)運(yùn)行。同樣，在CCS模式下，制粉系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)給煤量和各運(yùn)行參數(shù)出現(xiàn)波動(dòng)，系統(tǒng)無法穩(wěn)定時(shí)，需要運(yùn)行人員對(duì)冷、熱風(fēng)門進(jìn)行調(diào)節(jié)干預(yù)，以維持磨煤機(jī)出口溫度在正常值[3]。

具體調(diào)節(jié)方法：當(dāng)給煤量隨著鍋爐負(fù)荷出現(xiàn)變化時(shí)，運(yùn)行人員調(diào)節(jié)冷風(fēng)門的自動(dòng)控制目標(biāo)值，即當(dāng)磨煤機(jī)出口溫度變高時(shí)，提高冷風(fēng)門的目標(biāo)值(自動(dòng)時(shí))，或者開大冷風(fēng)門(手動(dòng)時(shí))。

在機(jī)組降負(fù)荷或停機(jī)過程中，當(dāng)負(fù)荷降低時(shí)，減小給煤量目標(biāo)值(自動(dòng)時(shí))，或者降低給煤機(jī)轉(zhuǎn)速(手動(dòng))。同時(shí)運(yùn)行人員需要嚴(yán)格監(jiān)控磨煤機(jī)出口溫度,減小進(jìn)入磨煤機(jī)的混合風(fēng)量(自動(dòng)時(shí))，或關(guān)小混合風(fēng)門(手動(dòng))。當(dāng)發(fā)現(xiàn)出口溫度仍有繼續(xù)增長的趨勢(shì)，應(yīng)手動(dòng)將冷風(fēng)門逐漸調(diào)至全開，同時(shí)關(guān)小熱風(fēng)擋板。在調(diào)節(jié)過程中，必須保證進(jìn)入磨煤機(jī)的混合風(fēng)量不能低于最小值，以免保護(hù)動(dòng)作[4-9]。

5 結(jié)語

火力發(fā)電機(jī)組的設(shè)備及其系統(tǒng)龐大且繁雜，在啟停過程中，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)較大改變，引起參數(shù)劇烈擺動(dòng)時(shí)，仍然需要運(yùn)行人員進(jìn)行必要的人工調(diào)整。每次機(jī)組的啟停都是一個(gè)持續(xù)操作時(shí)間長、操作步驟多、操作風(fēng)險(xiǎn)大的系統(tǒng)過程。操作員在熟悉停機(jī)操作票及規(guī)程、技術(shù)措施的基礎(chǔ)上，還要清楚各系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)的調(diào)整思路、調(diào)整要點(diǎn)，這樣才能做到臨危不亂，保證機(jī)組的安全平穩(wěn)的啟停。