350 MW超臨界機(jī)組跳閘后極熱態(tài)啟動(dòng)過程的探討

趙振銳，朱忠芳

（1.華能瑞金電廠，江西贛州 341108；2.江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院，江西贛州 341000）

0 引言

火電發(fā)電機(jī)組跳閘的原因很多，有的原因如設(shè)備故障影響了機(jī)組的正常啟動(dòng)，要求將機(jī)組轉(zhuǎn)入檢修狀態(tài)，但有的原因如人為誤操作、鍋爐掉焦滅火、保護(hù)誤動(dòng)等不影響機(jī)組的正常啟動(dòng)，在跳閘原因明確且沒有發(fā)生主要設(shè)備損壞的情況下可立即進(jìn)行極熱態(tài)啟動(dòng)。極熱態(tài)啟動(dòng)操作得當(dāng)，不僅可以減少發(fā)電廠的電量損失和經(jīng)濟(jì)損失，還可以減少鍋爐及汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的壽命損耗。極熱態(tài)啟動(dòng)操作不當(dāng)，嚴(yán)重時(shí)將造成爐膛爆炸、鍋爐受熱面超溫爆管、汽輪機(jī)進(jìn)水、動(dòng)靜碰磨、大軸彎曲等事故。

1 設(shè)備概述

華能瑞金電廠一期工程安裝2臺(tái)由哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的350 MW超臨界直流爐。水冷壁采用螺旋水冷壁+垂直水冷壁的結(jié)構(gòu)。型號(hào)：HG-1100/25.4-PM1。型式：一次中間再熱、單爐膛、前后墻對(duì)沖旋流燃燒方式、尾部雙煙道、煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫、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型超臨界本生直流鍋爐。給水系統(tǒng)設(shè)置1臺(tái)鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量BMCR(boiler maximum continuous rating)100%容量的汽動(dòng)給水泵和1臺(tái)50%BMCR容量的啟動(dòng)/備用電動(dòng)調(diào)速給水泵。

汽輪機(jī)采用哈爾濱有限責(zé)任公司制造的CLN350-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、反動(dòng)凝汽式。旁路系統(tǒng)采用一級(jí)高壓旁路系統(tǒng)裝置，容量為35%BMCR。

瑞金電廠通過技術(shù)改造，目前2臺(tái)機(jī)組都可以采用汽泵開機(jī)，電泵只在啟動(dòng)過程或正常運(yùn)行時(shí)作備用。

2 機(jī)組跳閘后機(jī)組主要參數(shù)變化

機(jī)組跳閘后，主汽壓力通常上升1～3 MPa，高負(fù)荷時(shí)PVC閥可能動(dòng)作，之后主汽壓力緩慢下降；主汽溫度隨著主汽壓力的下降而下降。再熱器壓力通常上升0.2～1 MPa，之后緩慢下降至零；再熱汽溫隨著時(shí)間推移而下降，下降速度較主汽溫度慢。如跳閘后很快確認(rèn)機(jī)組具備啟動(dòng)條件時(shí)，可以維持機(jī)組真空。

3 機(jī)組跳閘后極熱態(tài)啟動(dòng)的操作要點(diǎn)

a)控制主汽壓力，將主汽壓力緩慢降至極熱態(tài)啟動(dòng)曲線要求的啟動(dòng)壓力。機(jī)組跳閘后，主汽壓力下降的原因是主汽門前疏水門的開啟、主汽供軸封的管路走汽及爐膛吹掃時(shí)爐溫的下降。根據(jù)瑞金電廠極熱態(tài)啟動(dòng)曲線，需要將主汽壓力降至8.92 MPa。此時(shí)，關(guān)閉主汽門前疏水門，根據(jù)主汽壓力的下降速度，適時(shí)開啟大旁路，但應(yīng)控制降壓速度每分鐘小于0.3 MPa，防止鍋爐泄壓降溫過快[1]。主汽壓力下降的同時(shí)主汽溫度也下降，在主汽壓力降至要求值前，及時(shí)將軸封切至輔汽供汽，以保證軸封供汽參數(shù)滿足要求。

b)控制爐膛吹掃風(fēng)量，防止?fàn)t內(nèi)熱量流失過快。機(jī)組跳閘后，如非風(fēng)煙系統(tǒng)原因造成的故障跳閘，送引風(fēng)機(jī)將由自動(dòng)切至手動(dòng)方式，送引風(fēng)機(jī)開度維持不變，此時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整送引風(fēng)機(jī)的開度，控制爐膛負(fù)壓在正常范圍，調(diào)整總風(fēng)量至吹掃風(fēng)量，減少對(duì)爐膛的冷卻。檢查吹掃條件滿足，啟動(dòng)爐膛吹掃程序，為再次點(diǎn)火提前做好準(zhǔn)備。

c)輔汽切至鄰機(jī)或啟動(dòng)鍋爐供汽，軸封切至輔汽供汽，利用輔汽沖轉(zhuǎn)小機(jī)。機(jī)組跳閘后，輔汽汽源中斷，應(yīng)及時(shí)開啟一、二號(hào)機(jī)輔汽聯(lián)絡(luò)門，并開啟輔汽聯(lián)箱本體疏水門，及時(shí)恢復(fù)輔汽系統(tǒng)蒸汽壓力和溫度。輔汽系統(tǒng)參數(shù)正常后，及時(shí)緩慢地將軸封汽源切至輔汽供汽，切換過程盡量保持軸封壓力的穩(wěn)定，并控制軸封母管供汽溫度的緩慢變化，避免突變。開啟輔汽至小機(jī)的電動(dòng)門暖管，暖管結(jié)束，利用輔汽沖小機(jī)，汽動(dòng)給水泵走再循環(huán)。

d）鍋爐上水，啟一次風(fēng)機(jī)，啟磨點(diǎn)火。小機(jī)沖轉(zhuǎn)后，隨著轉(zhuǎn)速的上升，汽動(dòng)給水泵出口壓力上升，壓力大于主汽壓力1 MPa以上，可以開啟給水旁路調(diào)門給鍋爐上水，注意控制上水的速度。上水結(jié)束后，控制調(diào)門開度在60%左右，調(diào)節(jié)汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速至3 100～3 300 r/min，維持給水流量在最小啟動(dòng)流量330 t/h左右，避免給水旁路調(diào)門節(jié)流沖刷損壞閥芯。啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī)及密封風(fēng)機(jī)，暖磨，等離子拉弧，調(diào)整各層燃燒器二次風(fēng)檔板開度，啟磨點(diǎn)火。

e)調(diào)節(jié)大旁路調(diào)門的開度，維持主汽壓力，盡快提高主蒸汽溫度。點(diǎn)火后，由于給水溫度及爐內(nèi)溫度較高，主汽壓力很快上升，應(yīng)及時(shí)開啟大旁路，控制主汽壓力維持在8.92 MPa，檢查主汽門前疏水門開啟。鍋爐給水走循環(huán)后，給水溫度快速下降，主汽溫度下降。點(diǎn)火后，按每分鐘2～3 t/h的速率增加燃料量直至接近單臺(tái)磨煤機(jī)的最大出力，通?？刂茊?dòng)燃料量在35 t/h，防止堵磨的發(fā)生。檢查主汽溫度下降后回升，注意控制溫升速率，及時(shí)調(diào)整燃料的投入速度。檢查爐側(cè)主蒸汽溫度與機(jī)側(cè)主蒸汽溫度的偏差，控制爐側(cè)主蒸汽溫度不要上升過快。

f)汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)，及時(shí)投入高低加。當(dāng)機(jī)側(cè)主蒸汽溫度大于汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)金屬溫度50℃以上，且與爐側(cè)主蒸汽溫度偏差不大于40℃[2]時(shí)，汽輪機(jī)可以沖轉(zhuǎn)。沖轉(zhuǎn)后，主汽壓力下降，及時(shí)關(guān)小大旁路調(diào)門開度維持主汽壓力穩(wěn)定或在沖轉(zhuǎn)前適當(dāng)增加燃料量。沖轉(zhuǎn)后，再熱汽溫度上升，應(yīng)及時(shí)投入再熱器減溫水，防止再熱汽溫超溫，但要注意減溫后的再熱器入口溫度不低于對(duì)應(yīng)壓力下的飽和溫度，同時(shí)盡快提升汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速。沖轉(zhuǎn)后，及時(shí)投入高低加汽側(cè)，防止主汽溫度上升過多，造成超溫。

g)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，迅速將負(fù)荷帶至30%BMCR。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)帶負(fù)荷后，蒸汽流量瞬間增大較多，主汽壓力下降，主汽溫度下降。因此，并網(wǎng)前應(yīng)啟動(dòng)第二臺(tái)制粉系統(tǒng)，并及時(shí)增加燃料量，提高加負(fù)荷的速度。通過關(guān)閉大旁路調(diào)門及控制汽輪機(jī)調(diào)門的開度，維持主汽壓力穩(wěn)定，并根據(jù)主汽溫的上升情況，及時(shí)投入主蒸汽一、二級(jí)減溫水,注意減溫后的蒸汽溫度大于對(duì)應(yīng)壓力下的飽和溫度。

h)負(fù)荷帶至30%BMCR，給水切至主路，維持汽輪機(jī)調(diào)門開度不變，轉(zhuǎn)入滑壓運(yùn)行，控制主汽壓力緩慢上升。負(fù)荷達(dá)30%BMCR時(shí)，汽輪機(jī)調(diào)門開度已開至300 MW以上，此時(shí)主再熱蒸汽溫度已達(dá)額定值，而主汽壓力仍維持在8.92 MPa左右，因此需要通過提高主汽壓力來進(jìn)一步增加機(jī)組負(fù)荷，即提高進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量，以盡快將機(jī)組負(fù)荷帶至調(diào)節(jié)級(jí)金屬溫度對(duì)應(yīng)下的負(fù)荷。

i)負(fù)荷帶至40%BMCR，小機(jī)汽源切至四抽供汽，輔汽汽源切至四抽供給，負(fù)荷帶至初始負(fù)荷。負(fù)荷達(dá)40%BMCR后，四抽壓力滿足小機(jī)運(yùn)行的要求，將小機(jī)汽源切至四抽供汽，切換過程確保小機(jī)備用汽源及電泵的可靠備用，操作應(yīng)緩慢，保證小機(jī)速關(guān)閥門前蒸汽壓力和溫度緩慢變化，密切監(jiān)視小機(jī)轉(zhuǎn)速與給水流量。小機(jī)汽源切換完成后，繼續(xù)將負(fù)荷帶至初始負(fù)荷。

4 機(jī)組跳閘后極熱態(tài)啟動(dòng)的注意事項(xiàng)

a） 極熱態(tài)啟動(dòng)過程是一個(gè)連續(xù)不間斷的過程，中間不許任何停留，否則應(yīng)打閘停機(jī)。

b）汽輪機(jī)重新沖轉(zhuǎn)前，如轉(zhuǎn)速降至零，應(yīng)及時(shí)投入連續(xù)盤車。在連續(xù)盤車時(shí)間內(nèi)，應(yīng)盡量避免盤車中斷，如果中斷，則每中斷1 min應(yīng)延長(zhǎng)10 min的盤車時(shí)間且最多不能中斷10 min[3]。

c） 極熱態(tài)啟動(dòng)的關(guān)健在于主蒸汽參數(shù)的控制、沖轉(zhuǎn)參數(shù)的選擇及軸封汽源參數(shù)的控制。

時(shí)至今日，新教育的閱讀公益行動(dòng)仍在各個(gè)團(tuán)隊(duì)中不斷地開展著。我們希望，通過我們的努力讓更多的人，特別是落后地區(qū)的民眾和弱勢(shì)群體也能沐浴到更多的閱讀之光。

d）極熱態(tài)啟動(dòng)前期主要是漲汽溫，后期主要是漲汽壓，這樣既防止汽輪機(jī)在極熱態(tài)啟動(dòng)過程中發(fā)生水沖擊或汽輪機(jī)進(jìn)水事故，又能盡快將進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量迅速提高至汽輪機(jī)金屬溫度對(duì)應(yīng)下的蒸汽流量，避免汽輪機(jī)金屬溫度下降過多，縮短汽輪機(jī)的壽命損耗，保證汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。

e） 機(jī)組跳閘后應(yīng)及時(shí)投入主汽至軸封的汽源，保證軸封供汽，避免冷空氣通過軸徑進(jìn)入汽缸。輔汽汽源切至鄰機(jī)或啟動(dòng)鍋爐供給后，及時(shí)緩慢地將軸封汽源切回至輔汽供給，根據(jù)高中壓排汽缸金屬溫度控制軸封母管供汽溫度在300℃以上，且緩慢變化，避免突變，保證軸封供汽溫度與汽缸金屬溫度的匹配。切換時(shí)，密切監(jiān)視汽輪機(jī)差脹、振動(dòng)等參數(shù)。

f）盡量縮短鍋爐上水至鍋爐點(diǎn)火的時(shí)間。鍋爐上水時(shí)，給水溫度下降，主汽壓力上升，主汽溫度下降，水冷壁金屬溫度下降。縮短上水至點(diǎn)火的時(shí)間，可以避免鍋爐受冷卻過多，防止受熱面氧化皮大面積脫落，也可避免主汽溫度下降過多，從而縮短機(jī)組的恢復(fù)時(shí)間。上水時(shí)，注意控制分離器前受熱面金屬溫度下降速度小于2℃/min，水冷壁范圍內(nèi)受熱面金屬溫度偏差小于50℃[2]。

g）吹掃完成后啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī)時(shí)，只允許開啟機(jī)組跳閘前備用磨煤機(jī)的冷風(fēng)門建立通道，以防止過多的積粉進(jìn)入爐膛引起爆炸[4]。等離子燃燒器對(duì)應(yīng)的磨煤機(jī)通風(fēng)暖磨結(jié)束后，關(guān)閉其他燃燒器的二次風(fēng)擋板，保留等離子燃燒器的二次風(fēng)擋板在全開位，立即啟磨點(diǎn)火，以減少點(diǎn)火前吹進(jìn)爐膛的煤粉量以及降低爐膛內(nèi)的煤粉濃度。

h）燃料投入速度與高旁開度協(xié)調(diào)配合，控制爐側(cè)主汽溫度與機(jī)側(cè)主汽溫度偏差不至于過大，機(jī)側(cè)主汽溫度盡量跟上爐側(cè)主汽溫度的上升速度。

i）鍋爐恢復(fù)點(diǎn)火后，汽輪機(jī)高中壓主汽門前的疏水門一定要開啟，爐側(cè)再熱器進(jìn)口的疏水門可以不開。沖轉(zhuǎn)時(shí)，密切注意汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)金屬溫度的變化，監(jiān)視汽輪機(jī)上下缸溫差、軸向位移、差脹、振動(dòng)等參數(shù)。

j）沖轉(zhuǎn)前，檢查汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲值在規(guī)定范圍及上下缸溫差小于42℃，方可進(jìn)行沖轉(zhuǎn)，防止動(dòng)靜摩擦、彎曲、振動(dòng)的惡性循環(huán)，導(dǎo)致汽輪機(jī)大軸的永久性彎曲[1]。沖轉(zhuǎn)時(shí)汽輪機(jī)潤(rùn)滑油溫度保證高于37℃，如果油溫過低而升速又快，可能因?yàn)橛湍げ环€(wěn)定而引起振動(dòng)[2]。

k）汽輪機(jī)極熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)間短，升速及帶負(fù)荷速度較快，應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)視汽輪機(jī)振動(dòng)，如果突然發(fā)生較大的振動(dòng)，必須立即打閘停機(jī)，轉(zhuǎn)入盤車狀態(tài)。絕對(duì)不允許降速暖機(jī)或等待觀望拖延時(shí)間，以免擴(kuò)大事故。只有消除引起振動(dòng)的原因后，才允許重新啟動(dòng)汽輪機(jī)[3]。

l）極熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，特別要注意汽壓與汽溫的匹配。極熱態(tài)啟動(dòng)前期主要是漲汽溫，這主要是通過延長(zhǎng)鍋爐上水時(shí)間降低鍋爐入口給水溫度和采用等離子煤粉燃燒器點(diǎn)火的方法來實(shí)現(xiàn)。也可采用提高點(diǎn)火時(shí)的總風(fēng)量來輔助調(diào)整。如等離子煤粉燃燒器不能正常投入，采用油槍點(diǎn)火，應(yīng)盡可能投用上層油槍，以達(dá)到漲汽溫的目的[5]。

m） 汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)后，因再熱器干燒時(shí)間長(zhǎng)，且進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量較小，極易造成再熱汽溫超溫。因此，沖轉(zhuǎn)參數(shù)滿足后立即沖轉(zhuǎn)，縮短再熱器干燒的時(shí)間，并盡快將轉(zhuǎn)速提升至3 000 r/min，盡快并網(wǎng)，盡快將負(fù)荷帶至初始負(fù)荷，以消除煙氣側(cè)熱負(fù)荷與蒸汽側(cè)負(fù)荷不匹配的問題[6]，同時(shí)沖轉(zhuǎn)后應(yīng)盡快投入低加抽汽及三號(hào)高加抽汽，以增加通過再熱器的蒸汽流量，必要時(shí)及時(shí)投入再熱器減溫水。投入高加汽側(cè)后，注意省煤器出口溫度，防止省煤器出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象[2]。

n）并網(wǎng)后，進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量瞬間增加較多，主汽溫度下降，為防止主汽汽溫下降過多，在并網(wǎng)前應(yīng)提前增加燃料量或啟動(dòng)1臺(tái)制粉系統(tǒng)。雖然這樣會(huì)進(jìn)一步造成再熱汽溫超溫，但可以通過投入再熱器減溫水及快速增加汽輪機(jī)負(fù)荷以增加再熱器的通流量來彌補(bǔ)。

5 結(jié)束語

在當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)激烈的電力市場(chǎng)環(huán)境中，在機(jī)組出現(xiàn)非停的情況下能迅速安全地將機(jī)組恢復(fù)并網(wǎng)發(fā)電，可以提高機(jī)組在電網(wǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。通過介紹華能瑞金電廠350 MW超臨界機(jī)組在機(jī)組跳閘后極熱態(tài)啟動(dòng)的一些經(jīng)驗(yàn)，希望可以為同類型機(jī)組的運(yùn)行工作提供參考。

[1]周寶柱.超超臨界一級(jí)旁路機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)探討 [J].科學(xué)與財(cái)富,2013(5):130-130.

[2]沈健雄，孫中華，張雄俊.1 000 MW超超臨界汽輪機(jī)極熱態(tài)啟動(dòng)特點(diǎn)及對(duì)策 [J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014(20):13-14.

[3]吳超.汽輪機(jī)熱態(tài)啟動(dòng)的危險(xiǎn)點(diǎn)淺析 [J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013(19):11-12.

[4]楊頔.1 000 MW超超臨界機(jī)組極熱態(tài)啟動(dòng)特點(diǎn)及注意事項(xiàng)[J].內(nèi)蒙古石油化工,2015(19):104-105.

[5]黃渠凱.一起機(jī)組極熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)惡性運(yùn)行工況引起停爐的事故分析 [J].動(dòng)力與電氣工程,2016,14(18):16-17.

[6]劉應(yīng)文,王樹懷,孫寶華.直流鍋爐熱態(tài)啟動(dòng)問題及優(yōu)化 [J].華北電力技術(shù),2007(a02):109-110.