330 MW亞臨界機(jī)組鍋爐汽包水位異常鍋爐MFT 原因分析及預(yù)防措施

孫如珂

（山東科技大學(xué)，濟(jì)南 250031）

某火力發(fā)電廠(chǎng)一期2×330 MW機(jī)組鍋爐為東方鍋爐廠(chǎng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的亞臨界、單爐膛、中間一次再熱自然循環(huán)固態(tài)排渣汽包爐，采用π型布置，型號(hào)為DG1025/18.2-II4。鍋爐配備4套中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)，制粉系統(tǒng)采用低速鋼球磨、中間儲(chǔ)倉(cāng)式、乏氣送粉。鍋爐采用四角切圓燃燒，每個(gè)角從下到上布置A～F共6層燃燒器，對(duì)應(yīng)A～F共6層給粉機(jī)。汽包的正常水位線(xiàn)在汽包中心線(xiàn)以下100 mm（即0位），鍋爐在正常運(yùn)行中，維持汽包水位在-50～50 mm的范圍內(nèi)[1]。汽包水位設(shè)置有報(bào)警保護(hù)，高Ⅰ值為+100 mm、 高Ⅱ值為+150 mm、高Ⅲ值為+300 mm、低Ⅰ值為-100 mm、 低Ⅱ值為-150 mm、低Ⅲ值為-300 mm。汽包水位高Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ值和低Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ值報(bào)警可靠，當(dāng)發(fā)生汽包水位高Ⅲ值（+300 mm）或汽包水位低Ⅲ值（-300 mm）報(bào)警保護(hù)時(shí)，鍋爐主燃料跳閘（Main Fuel Trip，MFT）。

2015年4月10日11:47:51，2#機(jī)組負(fù)荷296.63 MW， 爐膛壓強(qiáng)為-123 Pa，汽包水位為-14 mm，A、B、C、D、E這5層給粉機(jī)在投，汽泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)在“自動(dòng)”運(yùn)行方式。11:48:00，爐膛壓強(qiáng)升至679 Pa；11:48:26，汽包水位由正常水位降至-266 mm后快速上漲；11:50:08，鍋爐MFT動(dòng)作。首出原因?yàn)槠桓摺?/p>

1 檢查處理情況

1.1 運(yùn)行專(zhuān)業(yè)處理情況

1.1.1 鍋爐燃燒調(diào)整情況

11:47:53，2#機(jī)運(yùn)行監(jiān)盤(pán)人員發(fā)現(xiàn)爐膛負(fù)壓由-123 Pa 突升至+674 Pa，同時(shí)A3、B3、C3、D1、E3、C2、D3、A2、B2、A1、A4、B1、B4、E1共14臺(tái) 給 粉機(jī)因失火陸續(xù)跳閘，且爐膛燃燒不穩(wěn)，監(jiān)盤(pán)人員緊急投入AB1、AB3、AB2、AB4油槍后，油槍著火正常。11:49:03運(yùn)行監(jiān)盤(pán)人員陸續(xù)將跳閘給粉機(jī)投入運(yùn)行，鍋爐負(fù)壓恢復(fù)正常，燃燒趨于穩(wěn)定。

1.1.2 汽包水位調(diào)整情況

11:48:14，運(yùn)行監(jiān)盤(pán)人員發(fā)現(xiàn)汽包水位低Ⅰ值光字牌報(bào)警。11:48:26，汽包水位降至-266 mm后，開(kāi)始快速回升。11:50:00，運(yùn)行人手動(dòng)降低小機(jī)指令，11:50:08，小機(jī)指令由83.4%降至78.35%時(shí)，汽包水位高Ⅲ值報(bào)警，鍋爐MFT動(dòng)作。

1.2 DCS歷史記錄、監(jiān)控錄像檢查情況

1.2.1 調(diào)閱DCS歷史曲線(xiàn)及詢(xún)問(wèn)當(dāng)值運(yùn)行人員鍋爐燃燒情況

調(diào)閱分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System， DCS）運(yùn)行操作記錄無(wú)異常操作。11:47:53，鍋爐送風(fēng)在手動(dòng)控制方式，其中A側(cè)為變頻方式、B側(cè)為入口擋板方式，兩側(cè)指令分別為49%、76%；引風(fēng)在自動(dòng)控制方式，A、B兩側(cè)控制指令為63%，鍋爐風(fēng)量為73%、爐膛壓強(qiáng)為-120 Pa。11:48:00，爐膛壓強(qiáng)快速上升至 679 Pa。11:47:57—11:48:05，8 s時(shí) 間 內(nèi)A3、B3、C3、D1、E3、C2、D3、A2、B2、A1、A4、B1、B4、E1共14臺(tái)給粉機(jī)先后因失火跳閘，但聯(lián)鎖動(dòng)作正常。

1.2.2 調(diào)閱DCS汽包水位調(diào)節(jié)歷史數(shù)據(jù)

11:48:01，小機(jī)DCS轉(zhuǎn)速指令正常，汽包水位為 -8 mm。11:48:15，汽包水位快速下降至-136 mm。同時(shí)，給水自動(dòng)控制因汽包水位實(shí)際值與設(shè)定值偏差大（120 mm）而切為手動(dòng)。11:48:26，汽包水位降至 -266 mm后，開(kāi)始快速回升。11:49:34，汽包水位恢復(fù)至0 mm。11:49:47，汽包水位高Ⅰ值報(bào)警。11:49:52，汽包水位高Ⅱ值報(bào)警（150 mm），事故放水門(mén)聯(lián)開(kāi)。11:50:00，汽包水位達(dá)到233 mm，運(yùn)行人員開(kāi)始降低小機(jī)指令。11:50:08，給水指令由83.4%降至78.35%時(shí)，給水流量為1 132 t·h-1，蒸汽流量為703 t·h-1，給水流量高于蒸汽流量429 t·h-1，汽包水位高Ⅲ值保護(hù)動(dòng)作。

1.2.3 調(diào)閱DCS鍋爐吹灰歷史數(shù)據(jù)

4月7—9日爐膛吹灰器、過(guò)再區(qū)域吹灰器吹灰正常。4月10日11:48:01，2#鍋爐正在進(jìn)行過(guò)熱器吹灰，吹灰器L08、R6在吹灰狀態(tài)，其操作記錄分別如圖1和圖2所示。這兩只吹灰器近3日均進(jìn)行了正常吹灰，且無(wú)異常。就地通過(guò)觀(guān)察孔檢查爐膛結(jié)焦情況，發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)水冷壁無(wú)結(jié)焦現(xiàn)象。

1.2.4 調(diào)閱2#爐除渣系統(tǒng)DCS歷史記錄及渣斗觀(guān)察孔監(jiān)控錄像

調(diào)查結(jié)果顯示，2B側(cè)除渣情況為：4月9日20:00至4月10日鍋爐MFT前，2B側(cè)共除渣3次，除渣正常。2A側(cè)除渣情況為：4月9日20:31，2A側(cè)渣斗除渣一次，除渣結(jié)束后，渣斗觀(guān)察孔監(jiān)控錄像不見(jiàn)火；4月10日5:58—6:16，2A側(cè)除渣一次，除渣結(jié)束后，渣斗觀(guān)察孔監(jiān)控錄像不見(jiàn)火；8:35，運(yùn)行人員開(kāi)始2A側(cè)除渣，發(fā)現(xiàn)不下渣，然后聯(lián)系灰水檢修人員處理；10:25，檢修人員打開(kāi)2A渣斗罩殼后，取出爐內(nèi)受熱面脫落護(hù)板兩塊，如圖3所示；11:17，2#爐開(kāi)始正常除渣；11:30，渣斗觀(guān)察孔監(jiān)控錄像出現(xiàn)正?；鸸?；11:53，2#爐MFT動(dòng)作，運(yùn)行人員接值長(zhǎng)令后，2#爐2A側(cè)渣斗停止除渣。

1.3 其他檢查情況

就地檢查3臺(tái)汽包水位變送器無(wú)異常，水位變化趨勢(shì)一致。檢查蒸汽流量、給水流量測(cè)量回路正常。檢查給水自動(dòng)控制指令正常。檢查小機(jī)轉(zhuǎn)速與調(diào)節(jié)指令變化趨勢(shì)一致，就地檢查小機(jī)及給水系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)無(wú)異常。機(jī)組跳閘后，就地檢查發(fā)現(xiàn)2A側(cè)渣斗泄壓閥不通暢，2B渣斗泄壓閥動(dòng)作正常。

2 原因分析

經(jīng)過(guò)分析可知：鍋爐MFT動(dòng)作的原因是汽包水位高Ⅲ值報(bào)警保護(hù)；汽包水位高的原因是火檢喪失，14臺(tái)給粉機(jī)短時(shí)間（8 s）內(nèi)切除使鍋爐無(wú)煤粉燃燒，導(dǎo)致?tīng)t膛熱負(fù)荷降低、汽包水位下降、水位實(shí)際值與設(shè)定值偏差大（超過(guò)120 mm），運(yùn)行操作人員將給水由自動(dòng)調(diào)節(jié)切換為手動(dòng)調(diào)節(jié)后，爐膛內(nèi)熱負(fù)荷的突降，導(dǎo)致給水流量高于蒸汽流量，使汽包水位快速回升，再加上運(yùn)行操作人員手動(dòng)調(diào)節(jié)小機(jī)轉(zhuǎn)速不及時(shí)，從而造成汽包水位高Ⅲ值報(bào)警[2]；火檢喪失的原因是2A側(cè)渣斗自4月9日20:31后排渣不暢，導(dǎo)致渣位升高，在4月10日恢復(fù)正常除渣時(shí)，積攢堆積的熱灰渣同時(shí)塌落至渣井，集中快速加熱了渣井內(nèi)的冷渣水，從而產(chǎn)生大量水蒸氣，水蒸氣上升遮擋火檢，造成火檢喪失；灰渣塌落的原因是爐內(nèi)受熱面護(hù)瓦脫落，造成排渣門(mén)處局部堵塞，除渣不暢，但運(yùn)行人員未及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，導(dǎo)致灰渣大量堆積，在除渣恢復(fù)正常時(shí)，引發(fā)上部灰渣松動(dòng)、塌落。

綜上所述，此次事件的誘因是除渣不及時(shí)，渣斗內(nèi)渣位較高，灰渣塌落至渣斗水池內(nèi)，產(chǎn)生的大量水蒸氣上升遮擋火檢，因檢測(cè)不到火而導(dǎo)致部分給粉機(jī)切除；鍋爐運(yùn)行人員雖然及時(shí)處理穩(wěn)定了燃燒，但是未及時(shí)干預(yù)給水，導(dǎo)致給水量大于蒸發(fā)量，造成汽包水位上升過(guò)快，從而觸發(fā)汽包水位高Ⅲ值保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組跳閘[3]。

3 暴露的問(wèn)題

第一，運(yùn)行操作人員應(yīng)急處理不力。在異常情況發(fā)生時(shí)，水盤(pán)監(jiān)盤(pán)人員未能及時(shí)做出準(zhǔn)確判斷并采取果斷措施，導(dǎo)致異常情況進(jìn)一步擴(kuò)大，從而觸發(fā)汽包水位高Ⅲ值動(dòng)作，機(jī)組跳閘。第二，當(dāng)班單元長(zhǎng)協(xié)調(diào)指揮不力。在異常情況發(fā)生時(shí)，未能組織本班人員正確及時(shí)處置。第三，運(yùn)行值班人員責(zé)任心不強(qiáng)。除渣過(guò)程中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)下渣不暢問(wèn)題，除渣不徹底導(dǎo)致渣斗渣位上升。第四，運(yùn)行操作人員應(yīng)急處理培訓(xùn)不到位，對(duì)部分業(yè)務(wù)水平較低的人員未采取有效的培訓(xùn)，致使工作人員的技能不能滿(mǎn)足應(yīng)急處理需要。第五，運(yùn)行監(jiān)督管理不到位，運(yùn)行專(zhuān)業(yè)之間除渣協(xié)調(diào)不力，事故預(yù)想重視程度不足，運(yùn)行應(yīng)急處理及運(yùn)行設(shè)備異常管理存在薄弱環(huán)節(jié)。第六，技術(shù)監(jiān)督指導(dǎo)不足，對(duì)爐內(nèi)受熱面護(hù)瓦檢修質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)，未對(duì)除渣運(yùn)行措施進(jìn)行梳理完善。

4 防范措施

針對(duì)上述問(wèn)題，可采取以下防范措施：第一，加強(qiáng)運(yùn)行人員業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高人員操作技能；第二，利用事故預(yù)想、反事故演習(xí)、月度（季度）考試等方式，對(duì)重點(diǎn)崗位、關(guān)鍵人員開(kāi)展針對(duì)性培訓(xùn)，重點(diǎn)培養(yǎng)運(yùn)行人員在設(shè)備異常情況下的分析處理能力，切實(shí)提高業(yè)務(wù)技能水平；第三，完善機(jī)組緊急情況下的處理應(yīng)急措施，強(qiáng)化事故處理協(xié)調(diào)指揮能力，定期進(jìn)行仿真機(jī)培訓(xùn)，提高運(yùn)行人員應(yīng)急判斷及快速反應(yīng)操作能力[4-5]；第四，強(qiáng)化灰水運(yùn)行值班人員的責(zé)任心教育，加大除渣過(guò)程的監(jiān)督、檢查及考核力度；第五，加強(qiáng)異常除渣工況下運(yùn)行專(zhuān)業(yè)之間協(xié)調(diào)、措施落實(shí)的監(jiān)督，針對(duì)汽包水位波動(dòng)異常運(yùn)行工況，提高班組人員對(duì)措施掌握的現(xiàn)場(chǎng)考問(wèn)和反事故應(yīng)急演練抽查頻次，以彌補(bǔ)汽包水位應(yīng)急調(diào)整的短板；第六，加強(qiáng)爐內(nèi)受熱面檢修質(zhì)量監(jiān)督，梳理完善除渣運(yùn)行措施，并完善應(yīng)急處理措施，組織開(kāi)展汽包異常水位調(diào)整應(yīng)急技能專(zhuān)項(xiàng)培訓(xùn)。

5 結(jié)語(yǔ)

在構(gòu)建以風(fēng)、光、電等新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的過(guò)程中，燃煤發(fā)電更多地進(jìn)行調(diào)頻調(diào)峰起到了電力系統(tǒng)壓艙石的作用，因此燃煤發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行尤為重要。汽包鍋爐因汽包水位異常引起的機(jī)組停運(yùn)事件較為普遍，本文通過(guò)系統(tǒng)分析，剖析了機(jī)組運(yùn)行、檢修、人員培訓(xùn)等方面的管理問(wèn)題，具有普遍的借鑒意義。