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發電廠60萬超超臨界機組高加全切事故處理淺析

本文針對滿負荷下高加事故全切有可能導致機組MFT保護動作的危害, 結合機組調試過程中進行的高加全切後帶滿負荷試驗情況, 對高加全切時各主要參數變化趨勢進行了詳細分析, 對控制各參數變化盡可能平穩提出了較為詳細的措施, 對現場運行人員正確判斷、準確處理該類異常, 保證機組能夠安全穩定運行具有很好的借鑒意義。

【關鍵字】滿負荷;高加全切;事故處理;試驗;調整

1、概述

某廠三台機組為東汽60萬超超臨界機組。 機組採用中間再熱回熱迴圈, 主要目的是提高工質在鍋爐內吸熱過程的平均溫度,

以提高機組的熱經濟性。 汽輪發電機組採用九級非調整抽汽。 一、二、三級抽汽分別供給三台高壓加熱器;四級抽汽供至除氧器、鍋爐給水泵汽輪機和輔助蒸汽系統等;五、六、七、八、九級抽汽分別供給五台低壓加熱器用汽。 8、9號低加為各用一個殼體的加熱器, 臥式佈置在凝汽器喉部。 為防止汽輪機超速和進水, 除八、九級抽汽管道外, 其餘管道上都設有氣動止回閥。 四級抽汽管道由於所接設備較多, 在總管上設置兩個同口徑氣動止回閥。

2、高加全切對機組運行影響

2.1高加全切對汽輪機的影響

2.1.1由於高加在全切時, 抽汽管道逆止門及電動門保護關閉, 本應進入高加的蒸汽進入到汽輪機內做功, 會使汽輪機負荷突然增加,

汽輪機的軸向推力突然增加, 從而造成汽輪機的軸向位移增大, 推力瓦塊溫度會上升。

2.1.2由於超超臨界機組高加總的抽汽量較大, 高加切除時, 大量蒸汽暫態進入汽輪機, 會改變蒸汽在汽輪機動靜葉片流道內的流動方向, 有可能會造成汽輪機的振動增大。

2.1.3對高加本身而言, 因高加抽汽突然全切, 高加鋼管及管板溫度變化大, 熱應力明顯增大, 高加鋼管及管板發生變形, 易引起高加洩漏。

2.1.4高加全切時, 除氧器溫度及壓力會發生突變, 除氧器壓力及溫度下降, 除氧器金屬應力發生變化, 會造成除氧器振動。

2.1.5高加全切時, 由於負荷的突變以及除氧器壓力變化, 導致四抽壓力突變, 因汽動給水泵的汽源正常來自本機四抽,

從而造成給水泵轉速瞬間變化大, 對給水泵的振動、軸向位移、給水自動調節帶來不利影響。

2.2高加全切對鍋爐的影響

2.2.1高加全切時, 主再汽溫、汽壓短時內發生大幅度變化, 鍋爐的管壁溫度變化大, 熱應力大, 易造成受熱面變形, 嚴重時會導致爆管事故發生。

2.2.2高加全切時, 主再汽溫會急劇下降, 如果控制不好將會導致過熱器及再熱器受熱面管內蒸汽溫度低於對應壓力下的飽和溫度, 一方面造成受熱面管內水塞事故, 嚴重時蒸汽帶水, 造成汽輪機水衝擊事故發生。 另一方面由於主蒸汽溫度急劇下降, 會造成分離器出口過熱度消失, 鍋爐轉濕態運行。

2.2.3高加全切時, 由於汽壓暫態上升過快, 尤其在滿負荷時,

鍋爐會嚴重超壓, 對受熱面會造成較大傷害。

2.2.4高加全切後, 由於給水溫度下降較多, 無法保證脫硝系統的安全運行, 脫硝系統退出後, 應儘快提高煙溫和恢復高加, 及時重新投入脫硝系統, 避免環保參數長時間越線。

3、高加全切時機組各主要運行參數的變化趨勢分析

3.1機組協調控制方式

高加在全切瞬間, 負荷突增, 主要是抽汽進入到汽輪機做功, 而後由於協調運行, 汽機為了維持目標負荷, 調門會關小, 從而造成主蒸汽壓力升高, 主蒸汽壓力高於負荷對應的設定壓力, 繼而造成鍋爐燃料量大幅減少, 由於爐主控中的負荷指令根據燃料量來運算的, 負荷指令減小, 此時給水流量減小, 所以後階段負荷呈下降過程, 尤其是高加全切(3~5分鐘)後,

由於給水溫度和主蒸汽溫度以及鍋爐產汽量(給水流量)急劇下降, 負荷會成呈較快的下降過程。 甚至會造成調門全開。 由於協調運行時爐主控調節存在死區以及鍋爐慣性較大, 加燃料是根據機前壓力與壓力設定偏差以及壓力下降速率來綜合運算來加燃料, 故壓力下降前期加燃料緩慢, 後期又會出現猛加燃料現象, 會出現超調現象, 故出現調節不穩。

3.2高加全切時主蒸汽溫度變化趨勢

高加在全切瞬間, 主蒸汽溫度會出現上升過程, 這主要是由於高加全切瞬間, 負荷突增, 調門立即關小, 主蒸汽流量下降, 加上高加出口至省煤器進口管道之間存在較大容積, 所以高加全切瞬間, 省煤器進口給水溫度並不會突降仍保持原給水溫度, 又由於鍋爐燃料燃燒遲後慣性較大以及爐膛蓄熱及高加全切瞬間給水流量減小,所以在高加全切瞬間主蒸汽溫度會出現一個較大的上升。當省煤器的進水溫度至高加全切時給水溫度時(之前主要是高加出口至省煤器進口有較大的管道容積),由於給水溫度劇降,水冷壁的過熱段大幅度縮短,再加上高加全切瞬間燃料量減少,造成主蒸汽溫度會出現大幅度下降,這個下降過程非常快,控制不好鍋爐有可能轉濕態運行,汽輪機進汽溫度會大幅度下降,給汽輪機運行帶來極大危害,嚴重時甚至造成汽輪機水衝擊事故發生。

3.3高加全切時再熱汽溫變化趨勢

高加全切瞬間,再熱汽溫基本呈下降趨勢,主要是因為高加全切後,主汽壓上升,燃料量減少,風量減少,對流換熱減弱。同時,主汽溫降低也是導致再熱汽溫下降的一個因素。

4、高加全切的處理

高加全切時要控制好負荷和中間點過熱度以及主再熱汽溫、主再熱蒸汽壓力、軸向位移、機組真空等。其中對負荷、中間點過熱度、主汽溫、主汽壓的控制是重中之重。

4.1高加在全切瞬間,應立即降低負荷,並注意主汽壓、主蒸汽溫度、中間點過熱度變化情況。機組在協調控制方式可通過設定目標負荷來實現,在機跟隨方式則是手動快速降燃料量,減小爐主控指令來手動進行控制降壓力及負荷。

高加在全切瞬間,應通過增加減溫水量來進行控制主蒸汽溫度上升(此時主汽溫上升過程比較短)。通過關死再熱器事故噴水、適當關小過熱器擋板,開大再熱器擋板進行調節以及通過配風來進行控制再熱汽溫不至於下降過快。

高加全切瞬間,負荷超出額定出力運行,尤其要注意汽機軸向位移、鎢金溫度及機組振動情況,發電機線圈溫度的監視。傾聽汽機缸內聲音是否正常等。如這些保護參數超出保護動作值,保護應正常動作,否則應緊急手動停機。

4.2 高加發生全切後3~5分鐘,主蒸汽溫度將出現下降,負荷和主蒸汽壓力也將回落,中間點過熱度將迅速降低。一旦發現這種跡象,應立即通過減少給水流量及增加燃料量來控制主蒸汽溫度和中間點過熱度。必要時通過退出爐主控自動從而退出協調方式,手動增加負荷指令提前增加燃料量來控制負荷及主蒸汽壓力穩定。主蒸汽溫度出現下降初期,在給水主控中減少給水偏置50~100T/h是比較合適的。此後根據主蒸汽溫度及過熱度的下降速率來增大給水量負偏置。

4.3通過如上控制,在高加全切後約12~15分鐘,待主蒸汽溫度回穩及過熱度上升後,要及時根據溫度及過熱度上升速率逐漸將給水負偏置往正方向修回,防止汽溫上升及過熱度上升過快以至控制不住。給水溫度往正方向修回的速率可較之前往負方向修時略小。

4.4 高加發生全切後20~25分鐘,再熱汽溫出現上升回升階段,此時通過調節再熱器擋板和控制再熱器微量噴水來控制再熱汽溫。

5、結束語

60萬機組在滿負荷時高加全切是比較危險的事故,各主要參數變化劇烈,處理時需要考慮的問題也比較多。在處理過程中,只要控制好燃料量、給水量,控制好中間點過熱度,維持合理的目標負荷,是可以將高加突然全切的影響降至最小,從而確保機組的安全運行的。

又由於鍋爐燃料燃燒遲後慣性較大以及爐膛蓄熱及高加全切瞬間給水流量減小,所以在高加全切瞬間主蒸汽溫度會出現一個較大的上升。當省煤器的進水溫度至高加全切時給水溫度時(之前主要是高加出口至省煤器進口有較大的管道容積),由於給水溫度劇降,水冷壁的過熱段大幅度縮短,再加上高加全切瞬間燃料量減少,造成主蒸汽溫度會出現大幅度下降,這個下降過程非常快,控制不好鍋爐有可能轉濕態運行,汽輪機進汽溫度會大幅度下降,給汽輪機運行帶來極大危害,嚴重時甚至造成汽輪機水衝擊事故發生。

3.3高加全切時再熱汽溫變化趨勢

高加全切瞬間,再熱汽溫基本呈下降趨勢,主要是因為高加全切後,主汽壓上升,燃料量減少,風量減少,對流換熱減弱。同時,主汽溫降低也是導致再熱汽溫下降的一個因素。

4、高加全切的處理

高加全切時要控制好負荷和中間點過熱度以及主再熱汽溫、主再熱蒸汽壓力、軸向位移、機組真空等。其中對負荷、中間點過熱度、主汽溫、主汽壓的控制是重中之重。

4.1高加在全切瞬間,應立即降低負荷,並注意主汽壓、主蒸汽溫度、中間點過熱度變化情況。機組在協調控制方式可通過設定目標負荷來實現,在機跟隨方式則是手動快速降燃料量,減小爐主控指令來手動進行控制降壓力及負荷。

高加在全切瞬間,應通過增加減溫水量來進行控制主蒸汽溫度上升(此時主汽溫上升過程比較短)。通過關死再熱器事故噴水、適當關小過熱器擋板,開大再熱器擋板進行調節以及通過配風來進行控制再熱汽溫不至於下降過快。

高加全切瞬間,負荷超出額定出力運行,尤其要注意汽機軸向位移、鎢金溫度及機組振動情況,發電機線圈溫度的監視。傾聽汽機缸內聲音是否正常等。如這些保護參數超出保護動作值,保護應正常動作,否則應緊急手動停機。

4.2 高加發生全切後3~5分鐘,主蒸汽溫度將出現下降,負荷和主蒸汽壓力也將回落,中間點過熱度將迅速降低。一旦發現這種跡象,應立即通過減少給水流量及增加燃料量來控制主蒸汽溫度和中間點過熱度。必要時通過退出爐主控自動從而退出協調方式,手動增加負荷指令提前增加燃料量來控制負荷及主蒸汽壓力穩定。主蒸汽溫度出現下降初期,在給水主控中減少給水偏置50~100T/h是比較合適的。此後根據主蒸汽溫度及過熱度的下降速率來增大給水量負偏置。

4.3通過如上控制,在高加全切後約12~15分鐘,待主蒸汽溫度回穩及過熱度上升後,要及時根據溫度及過熱度上升速率逐漸將給水負偏置往正方向修回,防止汽溫上升及過熱度上升過快以至控制不住。給水溫度往正方向修回的速率可較之前往負方向修時略小。

4.4 高加發生全切後20~25分鐘,再熱汽溫出現上升回升階段,此時通過調節再熱器擋板和控制再熱器微量噴水來控制再熱汽溫。

5、結束語

60萬機組在滿負荷時高加全切是比較危險的事故,各主要參數變化劇烈,處理時需要考慮的問題也比較多。在處理過程中,只要控制好燃料量、給水量,控制好中間點過熱度,維持合理的目標負荷,是可以將高加突然全切的影響降至最小,從而確保機組的安全運行的。

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