1事件經過
1)事件前運行方式
2016年某月04日08:05, 某機組負荷550MW, 總煤量270t/h, 主汽壓力16MPa, A、C給水泵運行, A、 B、C、D、E磨運行、F磨備用, 總風量、氧量、一次風自動投入, 鍋爐吹灰中, 甲、乙引風機運行, 甲引風機動葉開度73%, 電流344A, 乙引風機動葉開度69.5%(自動設有負4%偏置), 電流348A。
2)事件經過
08:11 AGC升負荷, 升負荷至572MW, 總煤量升至310t/h, 主汽壓力降至15.5MPa, 且各磨出口溫度下降, 於08:13啟動F磨, 爐膛負壓穩定, 主汽壓力升至16.0MPa, 08:15機組升負荷至582MW, 甲引風機動葉開度85%、電流401A, 乙引風機動葉開度81%、電流426A。
08:15機組繼續升負荷, 氧量設定值2.07%, 實際值1.805%, 總風量設定值1778t/h, 而實際總風量1679t/h, 送風量上漲, 08:16:18運行人員發現兩側引風機電流偏差,
08:29鍋爐吹掃完畢點火, 於08:48機組轉速581rpm, 掛閘沖車, 09:19定速至3000rpm, 09:30發電機並網帶負荷。
2原因分析
機組煙氣系統管網阻力總體偏高, 根據近期煙氣系統壓力現場校驗後的資料分析, 同為600MW負荷, 相對2013年9月東南大學熱能動力實驗室測試評估機組煙氣系統及引風機狀況時,
因此目前機組滿負荷時的引風機的工作點偏高, 初步計算見圖1。
圖1 風機性能曲線
由該風機性能曲線可見, 一方面, 在滿負荷高工作點工況, 動葉角度一定時, 其全壓性能曲線相對平坦, 即少許提高系統阻力就會導致工作點向失速區移動, 如上述失速過程所述, 在機組接近滿負荷動態工況中, 08:16:18時甲側引風機動葉開度89.8%達到限值, 之後只開大乙側動葉角度逐步到90%左右, 使得系統阻力上升, 風機出力不匹配, 甲側引風機工作點向失速區移動發生失速;另一方面, 目前煙氣系統的阻力係數偏高, 在引風機增開同樣幅度的動葉開度時, 相比中、低負荷, 在高負荷段所增加的煙氣量有限, 即在得到接帶滿負荷指令後、在升負荷的後段, 風機動葉開度的增幅比較迅速, 見圖2。
圖2 風機開度趨勢曲線
再者, 機組兩側引風機的性能與製造廠性能曲線存在較大差異, 在乙側引風機動葉開度保持約4%的負偏差下, 方使兩側引風機的電流較為接近, 說明甲側引風機支路阻力偏大, 如採用同樣動葉開度, 甲側引風機風量將偏小5%~10%, 結合上述全壓性能曲線的特點,
圖3 支路阻力圖1
圖4 支路阻力圖2
引起失速的另一重要原因是在機組升負荷階段,燃料量超調明顯,見圖5(在達到600MW負荷的時刻,機組總燃料量比負荷穩定在600MW時的高出30t/h左右),尤其是升負荷初期,由於氧量存在滯後,如果不及時解除氧量自動,為此爐膛壓力,將在升負荷的中後期會急速開大引風機動葉(本次失速過程中已採取了手動設置低氧量的措施)。
圖5 燃料量趨勢曲線
其他失速原因排查
1)失速發生前,鍋爐正進行長吹吹灰,當時已完成短吹A層及長吹2的吹掃(在這之前的06:10已開始進行空預器吹灰)。調取當時的運行曲線,運行資料反映:風機失速前,爐膛壓力平穩;空預器煙氣側壓差整體平穩,差壓在允許範圍波動;甲、乙側脫硝差壓分別為802/650Pa(與小修後相近);電袋除塵差壓變化較小。綜合上述情況,說明本次引風機失速不是由於鍋爐吹灰、大量積灰引起堵塞而引起。
2)失速發生後,調取機組引風機檢修記錄,情況如下:
2016年爐引風機只進行過一次檢修,時間為2016年3月16日至4月15日。本次檢修的主要內容有:軸承箱及液壓缸油管路檢查,引風機轉子總成推杆、滑塊檢查,聯軸器檢查,對輪找正,液壓缸找中心,葉片宏觀檢查,葉頂間隙測量等。
本次檢修發現解決的問題有:軸承箱及液壓缸油管路回裝後重新緊固,消除滲漏點;甲乙側引風機轉子總成吊出,拆除液壓缸後抽出推杆做超聲檢查,未見異常;甲乙側引風機輪轂內滑塊磨損較為嚴重,全部更換滑塊共計80塊,乙側銅套磨損嚴重,更換新銅套;對葉頂間隙全部進行測量記錄,間隙均在正常範圍內(5.4~7.2mm葉片在最小安裝角位置);扣蓋前動葉角度根據風機製造出廠時輪轂給定的開關標記位置進行定位,並與熱控配合調整確定行程,就地開關傳動無誤後與運行人員進行遠方傳動。
綜合本次檢修情況以及失速前、後引風機的運行狀況,基本排除由於引風機的結構因素引起失速。
3暴露的問題
1)運行人員對軸流風機運行特性、失速特性未能足夠重視,對各運行工況點風險辨識不足,在發現引風機出力偏差變大的情況下,雖然進行了干預調整,但調整幅度不夠,未能有效控制事態發展。
2)正常情況下,運行將乙側引風機動葉設置負偏置,但自動控制下動葉限制開度為實際開度≤90%,並非指令限制,致使後期動葉負偏置失去作用,未能有效控制甲、乙側風機出力不平衡的問題。
3)引風機改造為軸流風機後,未設置風機失速報警功能。
4)發電部雖然下發了防止引風機失速、鍋爐滅火事故處理、各種工況下汽包水位調整等措施,並進行了經常性培訓,但運行人員學習深度不夠,未能深刻領悟,執行措施不到位。
4防範措施
1)運行人員在高負荷下加強引風機出力監視,防止引風機動葉開至最大開度現象發生,及時有效調整引風機偏置,保證兩台引風機出力平衡。同時對引風機運行特性曲線圖進行學習研究,掌握風機特性,保證風機壓頭與煙氣流量匹配運行,並保證留有一定餘量。
2)運行人員經常性對SCR反應器、空預器、電袋除塵、脫硫系統等風煙系統運行參數監視與分析,加強現場巡查,及時採取有效措施,防止系統阻力變大,降低引風機失速的風險。
3)運行中引風機靜壓升應控制在10kPa以內,在560MW負荷以上密切關注兩側引風機電流,兩側電流偏差應控制在25A以內。
4)開展自動控制邏輯優化,550MW~600MW減小風量、煤量增減幅度,減小超調量。
5)根據兩台引風機日常運行特性,C修時有針對性地對動葉行程進行調整,對動葉頂隙、動葉角度以及磨損情況進行細緻檢查等。
6)開展煙氣系統主要測點(壓力、氧量、溫度)的標定與完善,掌握煙氣系統阻力分佈,進行兩側引風機、四列除塵器煙氣流量測試與引風機運行優化調整,必要時對部分有改造潛力的煙道進行流場分佈測試與數值模擬,為後續煙道、設備降阻均流做好技術準備,為後期脫硝升級改造(增投備用層催化劑)論證分析目前引風機全壓裕量、引風機改造方案等提供前期準備。
圖4 支路阻力圖2
引起失速的另一重要原因是在機組升負荷階段,燃料量超調明顯,見圖5(在達到600MW負荷的時刻,機組總燃料量比負荷穩定在600MW時的高出30t/h左右),尤其是升負荷初期,由於氧量存在滯後,如果不及時解除氧量自動,為此爐膛壓力,將在升負荷的中後期會急速開大引風機動葉(本次失速過程中已採取了手動設置低氧量的措施)。
圖5 燃料量趨勢曲線
其他失速原因排查
1)失速發生前,鍋爐正進行長吹吹灰,當時已完成短吹A層及長吹2的吹掃(在這之前的06:10已開始進行空預器吹灰)。調取當時的運行曲線,運行資料反映:風機失速前,爐膛壓力平穩;空預器煙氣側壓差整體平穩,差壓在允許範圍波動;甲、乙側脫硝差壓分別為802/650Pa(與小修後相近);電袋除塵差壓變化較小。綜合上述情況,說明本次引風機失速不是由於鍋爐吹灰、大量積灰引起堵塞而引起。
2)失速發生後,調取機組引風機檢修記錄,情況如下:
2016年爐引風機只進行過一次檢修,時間為2016年3月16日至4月15日。本次檢修的主要內容有:軸承箱及液壓缸油管路檢查,引風機轉子總成推杆、滑塊檢查,聯軸器檢查,對輪找正,液壓缸找中心,葉片宏觀檢查,葉頂間隙測量等。
本次檢修發現解決的問題有:軸承箱及液壓缸油管路回裝後重新緊固,消除滲漏點;甲乙側引風機轉子總成吊出,拆除液壓缸後抽出推杆做超聲檢查,未見異常;甲乙側引風機輪轂內滑塊磨損較為嚴重,全部更換滑塊共計80塊,乙側銅套磨損嚴重,更換新銅套;對葉頂間隙全部進行測量記錄,間隙均在正常範圍內(5.4~7.2mm葉片在最小安裝角位置);扣蓋前動葉角度根據風機製造出廠時輪轂給定的開關標記位置進行定位,並與熱控配合調整確定行程,就地開關傳動無誤後與運行人員進行遠方傳動。
綜合本次檢修情況以及失速前、後引風機的運行狀況,基本排除由於引風機的結構因素引起失速。
3暴露的問題
1)運行人員對軸流風機運行特性、失速特性未能足夠重視,對各運行工況點風險辨識不足,在發現引風機出力偏差變大的情況下,雖然進行了干預調整,但調整幅度不夠,未能有效控制事態發展。
2)正常情況下,運行將乙側引風機動葉設置負偏置,但自動控制下動葉限制開度為實際開度≤90%,並非指令限制,致使後期動葉負偏置失去作用,未能有效控制甲、乙側風機出力不平衡的問題。
3)引風機改造為軸流風機後,未設置風機失速報警功能。
4)發電部雖然下發了防止引風機失速、鍋爐滅火事故處理、各種工況下汽包水位調整等措施,並進行了經常性培訓,但運行人員學習深度不夠,未能深刻領悟,執行措施不到位。
4防範措施
1)運行人員在高負荷下加強引風機出力監視,防止引風機動葉開至最大開度現象發生,及時有效調整引風機偏置,保證兩台引風機出力平衡。同時對引風機運行特性曲線圖進行學習研究,掌握風機特性,保證風機壓頭與煙氣流量匹配運行,並保證留有一定餘量。
2)運行人員經常性對SCR反應器、空預器、電袋除塵、脫硫系統等風煙系統運行參數監視與分析,加強現場巡查,及時採取有效措施,防止系統阻力變大,降低引風機失速的風險。
3)運行中引風機靜壓升應控制在10kPa以內,在560MW負荷以上密切關注兩側引風機電流,兩側電流偏差應控制在25A以內。
4)開展自動控制邏輯優化,550MW~600MW減小風量、煤量增減幅度,減小超調量。
5)根據兩台引風機日常運行特性,C修時有針對性地對動葉行程進行調整,對動葉頂隙、動葉角度以及磨損情況進行細緻檢查等。
6)開展煙氣系統主要測點(壓力、氧量、溫度)的標定與完善,掌握煙氣系統阻力分佈,進行兩側引風機、四列除塵器煙氣流量測試與引風機運行優化調整,必要時對部分有改造潛力的煙道進行流場分佈測試與數值模擬,為後續煙道、設備降阻均流做好技術準備,為後期脫硝升級改造(增投備用層催化劑)論證分析目前引風機全壓裕量、引風機改造方案等提供前期準備。