1000MW对冲燃烧锅炉制粉系统电源配置的改造

2015-05-25郭建仙

电气技术 2015年1期

杨帆郭建仙

（1.神华（福建）能源有限责任公司，福州 350500； 2.神华福能发电有限责任公司，福建石狮 362712）

目前，大型火力发电厂的厂用电高压段一般配置两段母线，磨煤机平均分配在两段母线上[1-4]。当某段母线发生故障失电时，将导致一半的磨煤机跳闸，这将严重影响机组运行安全。在这种情况下，如何合理配置磨煤机的电源，使得部分磨煤机跳闸情况下，仍然能够维持锅炉燃烧稳定，不发生MFT事故是十分重要的[5]。本文结合某电厂超超临界对冲燃烧锅炉的制粉系统电源配置的改进，探讨了不同电源配置方案对机组安全性的影响。

1 概述

某电厂两台1000MW 超超临界机组于2014年基建调试。锅炉采用前后墙对冲燃烧方式、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、露天布置、全钢构架的型直流炉。采用中速磨一次风机正压直吹式制粉系统，系统配置6 台中速磨煤机，燃用设计煤种和校核煤种I 时，5 台运行，1 台备用，燃用校核煤种II 时，6 台运行。设计煤种、校核煤种 I 按神华烟煤考虑，校核煤种 II 按晋北烟煤考虑。

厂用电接线图如图1所示，厂用电电源设6kV和0.4kV 两级电压。发电机出口经过高厂变分别接厂用6kV 工作A 段和厂用6kV 工作B 段。磨煤机电源分别接至6kV A、B 段。6kV A、B 段下设0.4kV汽机、锅炉动力中心（PC）A、B 段，PC 段下设锅炉电动机负荷中心（MCC）A、B 段。0.4kV 给煤机电机电源分别取自电动机负荷中心（MCC）A、B 段。

图1 厂用电接线示意

2 制粉系统电源设计存在的安全隐患

2.1 磨煤机

某电厂3、4 号机组每台锅炉设置6 台中速磨煤机，与锅炉燃烧器相匹配，每个磨煤机对应一层燃烧器。锅炉本体燃烧器采用前后墙对冲布置：前墙从下到上为A、B、C 层；后墙从下到上为D、E、F 层。在机组起动及正常运行中，磨煤机起动顺序：A→D→B（E）→E（B）→C（F），在机组80%负荷（800MW）以下时，正常情况保持A、B、D、E磨煤机运行，即保证两层对冲燃烧，80%以上负荷再起动C 磨或F 磨。机组大多数工况下保持A、B、D、E 磨煤机或其中的1 到3 台磨煤机运行。

根据设计院提供的磨煤机动力电源接线图：6 台磨煤机动力电源采用两路电源供应，其中A、B、D 磨煤机接入A 段电源；C、E、F 磨煤机接入B 段电源，具体如图2所示。

图2 原设计磨煤机动力电源接线

磨煤机电源的这种接线方式存在严重的安全隐患。在正常运行中，多数时间保持下层4 台磨煤机运行，即A、B、D、E 层燃烧器运行（可带80%负荷）。当6kV 厂用A 段母线故障跳闸时，A、B、D磨煤机将同时失去电源发生跳闸，仅剩E 磨运行，这直接影响到锅炉燃烧的稳定性，将导致燃烧工况急剧恶化，易发生锅炉MFT，影响机组安全运行。

2.2 给煤机

与磨煤机配套使用的6 台给煤机电源为0.4kV，分别接入两段0.4kV 锅炉MCC 母线，接线方式类似于磨煤机：A、B、D 给煤机接入锅炉MCC A 段母线，C、E、F 给煤机接入锅炉MCC B 段母线。因此，给煤机电源接线存在和磨煤机一样的隐患。

3 不同磨煤机电源改造方案的比较

通过上述分析，有必要对磨煤机的电源接线方案进行改进，最大限度降低3 台磨煤机（3 层燃烧器）跳闸对锅炉燃烧稳定性的影响。

3.1 磨煤机电源配置改进方案

方案一

六台磨煤机A、E、C 磨煤机接入A 段母线，B、D、F 磨煤机接入B 段母线，如图3所示。

图3 方案一

方案二

六台磨煤机A、B、E 磨煤机接入A 段母线，C、D、F 磨煤机接入B 段母线，如图4所示。

图4 方案二

方案三

六台磨煤机A、B、E 磨煤机接入A 段母线，C、D、F 磨煤机接入B 段母线，如图5所示。

图5 方案三

3.2 三种方案下机组稳定性比较分析

方案一：正常运行方式下（A、B、D、E 层运行，带80%负荷），任意一段故障母线失电，制粉系统磨煤机只剩下A、E 或B、D 运行。此时，锅炉燃烧器隔层燃烧，且没有形成对冲，锅炉燃烧工况将难以稳定，容易导致机组MFT，影响机组安全稳定运行。高负荷（大于800MW）情况类似。

方案二：从图4可以看出，在正常运行方式下（A、B、D、E 层运行，带80%负荷），6kV 厂用母线B 段失电时，保证锅炉底层A、D 磨运行，能维持锅炉对冲燃烧，通过操作调整，可避免锅炉MFT，对机组安全运行影响较小。但是当6kV 厂用母线A段失电时，下层仅剩下D 层燃烧器，对炉膛扰动较大，易导致锅炉MFT。高负荷（大于800MW）情况下，若母线A 段失电将导致仅剩D 和C（F）层燃烧器，隔层且无对冲燃烧，锅炉难以维持燃烧的稳定。

方案三：在800MW 以下负荷运行时（4 台磨运行）的电源故障分两种情况：①若机组中下层4 台磨煤机运行时，6kV 厂用母线A、B 任一段电源失电，均可保持下层或中层两台磨煤机对冲燃烧，通过操作调整，可保持锅炉燃烧工况稳定；②若中下层任一台（A、B、D、E）磨检修或故障，需要投入上层磨维持负荷时，应保证检修（故障）磨同段母线上层磨运行，以维持机组稳定运行，防止母线失电造成4 台运行磨3 台跳闸。在机组800MW 以上负荷时（5 台磨运行）也分为两种情况：①若C（F）层燃烧器运行时，6kV 厂用母线A（B）失电，将导致5 台磨煤机中的3 台跳闸，此时锅炉仅保留中（底）层对冲燃烧，锅炉负荷短时间大幅下降，很可能造成MFT；②机组中下层任一台（A、B、D、E）磨检修或故障，其余5 台磨煤机运行时，若为非检修磨所在母线失电，则5 台磨煤机中3 台跳闸，锅炉可能MFT。

通过以上比较可以看出来，在正常负荷下（4台磨运行），方案一和方案二都存在因一段母线失电导致锅炉MFT 的安全隐患，方案三则由于始终能保持一层的对冲燃烧，而能避免MFT 的发生；而在高负荷下（需要投入5 台磨），三种方案都存在锅炉因某段母线失电，造成燃烧不稳定，进而MFT 的可能性，而这是由于仅设置A、B 两段6kV 母线，某段母线失电将导致3 台磨跳闸，这是没办法避免的。

综合比较，方案三在运行可靠性、运行方式灵活性上有比较大的提高，发生一段母线失电导致锅炉MFT 的可能性相对于原始方案、方案一和方案二要小，所以最终选择方案三。