660 MW 超超临界机组高加全切事故处理

2015-12-16胡小勇

江西电力 2015年2期

关键词：抽汽汽轮机燃料

胡小勇

（国电九江发电有限公司，江西九江 332000）

1 系统概况

2 加热器运行中技术规范

汽轮机TMCR 工况时抽汽参数见表1，汽轮机VWO工况时抽汽参数见表2。

表1 汽轮机TMCR工况时各级抽汽参数

表2 汽轮机VWO工况时各级抽汽参数

3 高压加热器给水系统流程图

图1为高压加热器给水系统流程。

图1 660 MW超超临界机组高压加热器给水系统流程图

4 高加全切事故处理意义

该厂660 MW机组采用回热抽汽提高给水温度，减少热源在凝结器中损失，以提高热效率，但机组在运行中会有可能出现系统异常或人为操作等原因造成高加解列的事故发生，如高加水位变送器故障、高加水位调节门卡塞、高加钢管爆破、人为误操作等都会造成高加满水事故，高加保护动作，从而造成对汽轮机及锅炉运行参数超出极限状态下运行，尤其是满负荷状态下高加全切，对汽轮机及锅炉设备回造成严重损害，处理不当甚至会造成严重事故发生，所以有必要结合该厂机组设计调节原理、调试工况等，对高加全切异常进行全面定性、定量分析，以便在高加发生全切事故时能够正确进行处理，避免事故扩大。

5 高加全切对机组运行影响

5.1 高加全切对汽轮机的影响

由于高加在全切时，抽汽管道逆止门及电动门保护关闭，本应进入高加的蒸汽加入到汽轮机内做功，会使汽轮机负荷突然增加，汽轮机的轴向推力突然增加，从而造成汽轮机的轴向位移增大，推力瓦块温度会上升。

由于超超临界机组高加总的抽汽量较大，高加切除时，大量蒸汽瞬时进入汽轮机，会改变蒸汽在汽轮机动静叶片流道内的流动方向，会有可能造成汽轮机的振动增大。

5.2 高加全切对锅炉的影响

高加全切时，主再汽温、汽压短时内发生大幅度变化，锅炉的管壁温度变化大，热应力大，易造成受热面变形，严重时会导致爆管事故发生。

在0～2 mm区域，SMILE组在中间层手术前后差异界于临界值（Z=-1.956，P=0.051），其余层次和范围术后角膜光密度均比术前小，差异均具有统计学意义（均P＜0.05），见表1。

高加全切时，主再汽温会急剧下降，如果控制不好将会导致过热器及再热器受热面管内蒸汽温度低于对应压力下的饱和温度，一方面造成受热面管内水塞事故，严重时蒸汽带水，造成汽轮机水冲击事故发生。另一方面由于主蒸汽温度急剧下降，会造成分离器出口过热度消失，锅炉转湿态运行。由于该厂660 MW机组在汽水分离器压力高于14 MPa，分离器显示的水位自动强制为0 mm，在过热度消失且汽水分离器压力又未降至14 MPa时，分离器水位无法显示，故湿态时要特别注意。

高加全切时，由于汽压瞬时上升过快，尤其在满负荷时，锅炉会严重超压，对受热面会造成较大伤害。

6 高加全切时机组各主要运行参数的变化趋势分析

6.1 高加全切时负荷的变化趋势

1、2、3 号高加在TMCR 工况下设计的抽汽流量分别为109 t/h、174 t/h、91.3 t/h，三台高加总抽汽流量为374 t/h，约占汽轮机满负荷下蒸汽流量（1904 t/h）的1/5～1/6左右，在满负荷下高加发生全切事故，本应进入到高加去加热给水的抽汽从而进入到汽轮机进行做功，会造成负荷瞬间突升,汽轮发电机组会过负荷运行。

下面就结合该厂660 MW机组设计控制原理对高加全切时负荷变化趋势进行分析

6.1.1 机组协调控制方式

高加在全切瞬间，负荷突增，主要是抽汽进入到汽轮机做功，而后由于协调运行，汽机调门为维持目标负荷，调门会关小（该机组在压力偏差运行范围内优先调门控制负荷），从而造成主蒸汽压力升高，主蒸汽压力高于负荷对应的设定压力，继而造成锅炉燃料量大幅减少，由于炉主控中的负荷指令根据燃料量与燃料校正系数来运算的，负荷指令减小，此时给水流量减小，所以后阶段负荷呈下降过程，尤其是高加全切（3～5分钟）后，由于给水温度和主蒸汽温度以及锅炉产汽量（给水流量）急剧下降，负荷会成呈较快的下降过程。甚至会造成调门全开，机前压力小于设定压力（正负2 MPa）跳协调，机组转为初压模式运行（调门控压力，炉主控控负荷）。由于协调运行时炉主控调节存在死区以及锅炉惯性较大，加燃料是根据机前压力与压力设定偏差以及压力下降速率来综合运算来加燃料，故压力下降前期加燃料缓慢，后期又会出现猛加燃料现象，会出现超调现象，故出现调节不稳。

6.1.2 机组在机跟随方式

如果机组在机跟随模式下运行，当发生高加全切时，同样由于抽汽进入到汽轮机进行做功，此时负荷会突升70 MW左右，调门为控制对应负荷下的压力，调门甚至还会开大，汽轮发电机组严重超负荷，机跟随方式下的炉主控在手动位置，如果此时不进行手动调整，锅炉将可能严重超压，汽轮发电机组严重超负荷运行，给机组带来极大危险。

6.1.3 机组在基本运行方式（机组正常运行中一般不采用，但有必要进行说明）

此种方式主要是调门来控制负荷，锅炉主控来控制主蒸汽压力，这种方式负荷可以避免大幅度上升，但主蒸汽压力会严重超压运行，因为调门为了控制负荷，在高加发生全切瞬间，调门会根据负荷上升立即关小调门来维持目标负荷，继而造成主蒸汽压力严重超压，锅炉安全门发生动作。控制不好，锅炉会转湿态，蒸汽的过热度明显下降。

6.2 高加全切时主蒸汽温度变化趋势

高加在全切瞬间，主蒸汽温度会出现上升过程，这主要是由于高加全切瞬间，负荷突增，调门立即关小，主蒸汽流量下降，加上高加出口至省煤器进口管道之间存在较大容积，所以高加全切瞬间，省煤器进口给水温度并不会突降仍保持原给水温度，又由于锅炉燃料燃烧迟后惯性较大以及炉膛蓄热及高加全切瞬间给水流量减小，所以在高加全切瞬间主蒸汽温度会出现一个较大的上升。当省煤器的进水温度至高加全切时给水温度时（之前主要是高加出口至省煤器进口有较大的管道容积），由于给水温度剧降，水冷壁的过热段大幅度缩短，再加上高加全切瞬间燃料量减少，造成主蒸汽温度会出现大幅度下降，这个下降过程非常快，控制不好锅炉有可能转湿态运行，汽轮机进汽温度会大幅度下降，给汽轮机运行带来极大危害，严重时甚至造成汽轮机水冲击事故发生。

6.3 高加全切时中间点蒸汽过热度变化趋势

当高加全切给水温度剧降至负荷稳定这一过程中，过热度的变化过程主要是先下降一点（这个过程很短，主要高加全切时主蒸汽压力突升，对应的饱和温度上升，但中间点的温度在高加全切瞬间变化不大），而后过热度上升较快，主要是燃料燃烧迟后以及锅炉惯性及蓄热和给水管道容积的影响，这个过程要持续2～4分钟左右，之后出现过热度快速下降过程，这主要是给水温度剧降，在锅炉水冷壁内水段增长，过热段缩短，此时控制不好就会出现锅炉转湿态，最后过热度出现回升的过程，主要是通过锅炉自动调节后燃料量与给水流量（燃水比逐渐趋于稳定调节）。

6.4 高加全切时再热汽温变化趋势

高加全切瞬间，再热汽温基本呈下降趋势，主要是因为高加全切后，主汽压上升，燃料量减少，风量减少，对流换热减弱。同时，主汽温降低也是导致再热汽温下降的一个因素。

6.5 高加全切时炉膛负压变化趋势

高加全切后，由于伴随炉自动控制过程中燃料减加过程，炉膛负压跟随波动，但如果引风机自动跟踪调节正常，炉膛负压将稳定在合理范围内。

6.6 高加全切时汽轮机轴向位移、钨金温度、汽机振动等参数变化趋势

在高加全切时，尤其是满负荷高加全切时，高加全切瞬间，负荷很可能超出额定出力运行，轴向位移会增大，钨金温度上升，发电机线圈温度升高。但通过本机组高加全切实验，这些参数未超出机组正常许可范围。

6.7 高加全切时主蒸汽压力变化趋势

高加全切时，由于调门关小，主蒸汽压力先上升，而后因负荷和燃烧的减弱而下降，最后负荷和燃烧恢复，主蒸汽压力回升。

7 高加全切的处理

高加全切时要控制好负荷和中间点过热度以及主再热汽温、主再热蒸汽压力、轴向位移、机组真空等。其中对负荷、中间点过热度、主汽温、主汽压的控制是重中之重。

高加在全切瞬间，应立即降低负荷，并注意主汽压、主蒸汽温度、中间点过热度变化情况。机组在协调控制方式可通过设定目标负荷来实现，在机跟随方式则是手动快速降燃料量，减小炉主控指令来手动进行控制降压力及负荷。

高加在全切瞬间，应通过增加减温水量来进行控制主蒸汽温度上升（此时主汽温上升过程比较短）。通过关死再热器事故喷水、适当关小过热器挡板，开大再热器挡板进行调节以及通过配风（关小燃料下层二次风，开大上层SOFA及CCOFA风）来进行控制再热汽温不至于下降过快。

高加全切瞬间，负荷超出额定出力运行，尤其要注意汽机轴向位移、钨金温度及机组振动情况，发电机线圈温度的监视。倾听汽机缸内声音是否正常等。如这些保护参数超出保护动作值，保护应正常动作，否则应紧急手动停机。

高加全切瞬间，还应注意检查ERV 阀是否因主蒸汽压力高动作。

高加发生全切后3～5分钟，主蒸汽温度将出现下降，负荷和主蒸汽压力也将回落，中间点过热度将迅速降低。一旦发现这种迹象，应立即通过减少给水流量及增加燃料量来控制主蒸汽温度和中间点过热度。手动增加燃料方法主要通过改变燃料校正系数以及压力修正等提前增加锅炉燃料量。必要时通过退出炉主控自动从而退出协调方式，手动增加负荷指令提前增加燃料量来控制负荷及主蒸汽压力稳定。主蒸汽温度出现下降初期，在给水主控中减少给水偏置50～100 T/H是比较合适的。此后根据主蒸汽温度及过热度的下降速率来增大给水量负偏置。

通过如上控制，在高加全切后约12～15 分钟，待主蒸汽温度回稳及过热度上升后，要及时根据温度及过热度上升速率逐渐将给水负偏置往正方向修回，防止汽温上升及过热度上升过快以至控制不住。给水温度往正方向修回的速率可较之前往负方向修时略小。

8 高加在运行中发生全切实例

8.1 高加全切运行数据

根据该厂2013年1月30日15:50 中试所做的高加全切的试验工况，相关的数据见表2。

表2 高加全切试验工况主要参数变化表

8.2 高加全切后各主要参数变化趋势

根据该厂2013年1月30日15:50 中试所做的高加全切的试验工况，相关参数变化趋势如图2 所示。

图2 高加全切试验工况主要参数变化趋势

8.3 高加全切试验主要参数变化分析

负荷：高加在全切时，负荷急剧上升35MW,主要是由于抽汽进入汽轮机做功，使负荷上升，同时主再热蒸汽压力上升较快，协调运行时，为维持负荷，调门关小，负荷在调门关小时负荷逐渐下降，5分钟后负荷急剧下降，主要是燃料量减小，给水温度急剧下降，造成锅炉产汽量明显减小，压力下降，负荷下降。为维持负荷在目标负荷，调门逐渐开大。

主蒸汽温度：造成主蒸汽压力进一步上升，由于主蒸汽压力上升，炉主控自动立即减小燃料量，高加全切瞬间，由于调门关小，造成主蒸汽流量下降，由于锅炉燃烧的迟后性，造成主蒸汽温度较快上升，而后程主汽温下降非常快，通过在给水主控中及时减小给水偏置及修正燃料校正系数进行控制好主汽温下降速度。