350 MW超临界机组跳闸后极热态启动过程的探讨

2018-03-19赵振锐朱忠芳

山西电力 2018年1期

赵振锐，朱忠芳

（1.华能瑞金电厂，江西赣州 341108；2.江西应用技术职业学院，江西赣州 341000）

0 引言

火电发电机组跳闸的原因很多，有的原因如设备故障影响了机组的正常启动，要求将机组转入检修状态，但有的原因如人为误操作、锅炉掉焦灭火、保护误动等不影响机组的正常启动，在跳闸原因明确且没有发生主要设备损坏的情况下可立即进行极热态启动。极热态启动操作得当，不仅可以减少发电厂的电量损失和经济损失，还可以减少锅炉及汽轮机发电机组的寿命损耗。极热态启动操作不当，严重时将造成炉膛爆炸、锅炉受热面超温爆管、汽轮机进水、动静碰磨、大轴弯曲等事故。

1 设备概述

华能瑞金电厂一期工程安装2台由哈尔滨锅炉厂生产的350 MW超临界直流炉。水冷壁采用螺旋水冷壁+垂直水冷壁的结构。型号：HG-1100/25.4-PM1。型式：一次中间再热、单炉膛、前后墙对冲旋流燃烧方式、尾部双烟道、烟气挡板调节再热汽温、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型超临界本生直流锅炉。给水系统设置1台锅炉最大连续蒸发量BMCR(boiler maximum continuous rating)100%容量的汽动给水泵和1台50%BMCR容量的启动/备用电动调速给水泵。

汽轮机采用哈尔滨有限责任公司制造的CLN350-24.2/566/566型超临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、反动凝汽式。旁路系统采用一级高压旁路系统装置，容量为35%BMCR。

瑞金电厂通过技术改造，目前2台机组都可以采用汽泵开机，电泵只在启动过程或正常运行时作备用。

2 机组跳闸后机组主要参数变化

机组跳闸后，主汽压力通常上升1～3 MPa，高负荷时PVC阀可能动作，之后主汽压力缓慢下降；主汽温度随着主汽压力的下降而下降。再热器压力通常上升0.2～1 MPa，之后缓慢下降至零；再热汽温随着时间推移而下降，下降速度较主汽温度慢。如跳闸后很快确认机组具备启动条件时，可以维持机组真空。

3 机组跳闸后极热态启动的操作要点

a)控制主汽压力，将主汽压力缓慢降至极热态启动曲线要求的启动压力。机组跳闸后，主汽压力下降的原因是主汽门前疏水门的开启、主汽供轴封的管路走汽及炉膛吹扫时炉温的下降。根据瑞金电厂极热态启动曲线，需要将主汽压力降至8.92 MPa。此时，关闭主汽门前疏水门，根据主汽压力的下降速度，适时开启大旁路，但应控制降压速度每分钟小于0.3 MPa，防止锅炉泄压降温过快[1]。主汽压力下降的同时主汽温度也下降，在主汽压力降至要求值前，及时将轴封切至辅汽供汽，以保证轴封供汽参数满足要求。

b)控制炉膛吹扫风量，防止炉内热量流失过快。机组跳闸后，如非风烟系统原因造成的故障跳闸，送引风机将由自动切至手动方式，送引风机开度维持不变，此时应及时调整送引风机的开度，控制炉膛负压在正常范围，调整总风量至吹扫风量，减少对炉膛的冷却。检查吹扫条件满足，启动炉膛吹扫程序，为再次点火提前做好准备。

c)辅汽切至邻机或启动锅炉供汽，轴封切至辅汽供汽，利用辅汽冲转小机。机组跳闸后，辅汽汽源中断，应及时开启一、二号机辅汽联络门，并开启辅汽联箱本体疏水门，及时恢复辅汽系统蒸汽压力和温度。辅汽系统参数正常后，及时缓慢地将轴封汽源切至辅汽供汽，切换过程尽量保持轴封压力的稳定，并控制轴封母管供汽温度的缓慢变化，避免突变。开启辅汽至小机的电动门暖管，暖管结束，利用辅汽冲小机，汽动给水泵走再循环。

d）锅炉上水，启一次风机，启磨点火。小机冲转后，随着转速的上升，汽动给水泵出口压力上升，压力大于主汽压力1 MPa以上，可以开启给水旁路调门给锅炉上水，注意控制上水的速度。上水结束后，控制调门开度在60%左右，调节汽动给水泵转速至3 100～3 300 r/min，维持给水流量在最小启动流量330 t/h左右，避免给水旁路调门节流冲刷损坏阀芯。启动一次风机及密封风机，暖磨，等离子拉弧，调整各层燃烧器二次风档板开度，启磨点火。

e)调节大旁路调门的开度，维持主汽压力，尽快提高主蒸汽温度。点火后，由于给水温度及炉内温度较高，主汽压力很快上升，应及时开启大旁路，控制主汽压力维持在8.92 MPa，检查主汽门前疏水门开启。锅炉给水走循环后，给水温度快速下降，主汽温度下降。点火后，按每分钟2～3 t/h的速率增加燃料量直至接近单台磨煤机的最大出力，通常控制启动燃料量在35 t/h，防止堵磨的发生。检查主汽温度下降后回升，注意控制温升速率，及时调整燃料的投入速度。检查炉侧主蒸汽温度与机侧主蒸汽温度的偏差，控制炉侧主蒸汽温度不要上升过快。

f)汽轮机冲转，及时投入高低加。当机侧主蒸汽温度大于汽轮机调节级金属温度50℃以上，且与炉侧主蒸汽温度偏差不大于40℃[2]时，汽轮机可以冲转。冲转后，主汽压力下降，及时关小大旁路调门开度维持主汽压力稳定或在冲转前适当增加燃料量。冲转后，再热汽温度上升，应及时投入再热器减温水，防止再热汽温超温，但要注意减温后的再热器入口温度不低于对应压力下的饱和温度，同时尽快提升汽轮机转速至额定转速。冲转后，及时投入高低加汽侧，防止主汽温度上升过多，造成超温。

g)发电机并网，迅速将负荷带至30%BMCR。发电机并网带负荷后，蒸汽流量瞬间增大较多，主汽压力下降，主汽温度下降。因此，并网前应启动第二台制粉系统，并及时增加燃料量，提高加负荷的速度。通过关闭大旁路调门及控制汽轮机调门的开度，维持主汽压力稳定，并根据主汽温的上升情况，及时投入主蒸汽一、二级减温水,注意减温后的蒸汽温度大于对应压力下的饱和温度。

h)负荷带至30%BMCR，给水切至主路，维持汽轮机调门开度不变，转入滑压运行，控制主汽压力缓慢上升。负荷达30%BMCR时，汽轮机调门开度已开至300 MW以上，此时主再热蒸汽温度已达额定值，而主汽压力仍维持在8.92 MPa左右，因此需要通过提高主汽压力来进一步增加机组负荷，即提高进入汽轮机的蒸汽流量，以尽快将机组负荷带至调节级金属温度对应下的负荷。

i)负荷带至40%BMCR，小机汽源切至四抽供汽，辅汽汽源切至四抽供给，负荷带至初始负荷。负荷达40%BMCR后，四抽压力满足小机运行的要求，将小机汽源切至四抽供汽，切换过程确保小机备用汽源及电泵的可靠备用，操作应缓慢，保证小机速关阀门前蒸汽压力和温度缓慢变化，密切监视小机转速与给水流量。小机汽源切换完成后，继续将负荷带至初始负荷。

4 机组跳闸后极热态启动的注意事项

a）极热态启动过程是一个连续不间断的过程，中间不许任何停留，否则应打闸停机。

b）汽轮机重新冲转前，如转速降至零，应及时投入连续盘车。在连续盘车时间内，应尽量避免盘车中断，如果中断，则每中断1 min应延长10 min的盘车时间且最多不能中断10 min[3]。

c）极热态启动的关健在于主蒸汽参数的控制、冲转参数的选择及轴封汽源参数的控制。

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d）极热态启动前期主要是涨汽温，后期主要是涨汽压，这样既防止汽轮机在极热态启动过程中发生水冲击或汽轮机进水事故，又能尽快将进入汽轮机的蒸汽流量迅速提高至汽轮机金属温度对应下的蒸汽流量，避免汽轮机金属温度下降过多，缩短汽轮机的寿命损耗，保证汽轮机的安全运行。

e）机组跳闸后应及时投入主汽至轴封的汽源，保证轴封供汽，避免冷空气通过轴径进入汽缸。辅汽汽源切至邻机或启动锅炉供给后，及时缓慢地将轴封汽源切回至辅汽供给，根据高中压排汽缸金属温度控制轴封母管供汽温度在300℃以上，且缓慢变化，避免突变，保证轴封供汽温度与汽缸金属温度的匹配。切换时，密切监视汽轮机差胀、振动等参数。

f）尽量缩短锅炉上水至锅炉点火的时间。锅炉上水时，给水温度下降，主汽压力上升，主汽温度下降，水冷壁金属温度下降。缩短上水至点火的时间，可以避免锅炉受冷却过多，防止受热面氧化皮大面积脱落，也可避免主汽温度下降过多，从而缩短机组的恢复时间。上水时，注意控制分离器前受热面金属温度下降速度小于2℃/min，水冷壁范围内受热面金属温度偏差小于50℃[2]。

g）吹扫完成后启动一次风机时，只允许开启机组跳闸前备用磨煤机的冷风门建立通道，以防止过多的积粉进入炉膛引起爆炸[4]。等离子燃烧器对应的磨煤机通风暖磨结束后，关闭其他燃烧器的二次风挡板，保留等离子燃烧器的二次风挡板在全开位，立即启磨点火，以减少点火前吹进炉膛的煤粉量以及降低炉膛内的煤粉浓度。

h）燃料投入速度与高旁开度协调配合，控制炉侧主汽温度与机侧主汽温度偏差不至于过大，机侧主汽温度尽量跟上炉侧主汽温度的上升速度。

i）锅炉恢复点火后，汽轮机高中压主汽门前的疏水门一定要开启，炉侧再热器进口的疏水门可以不开。冲转时，密切注意汽轮机调节级金属温度的变化，监视汽轮机上下缸温差、轴向位移、差胀、振动等参数。

j）冲转前，检查汽轮机转子弯曲值在规定范围及上下缸温差小于42℃，方可进行冲转，防止动静摩擦、弯曲、振动的恶性循环，导致汽轮机大轴的永久性弯曲[1]。冲转时汽轮机润滑油温度保证高于37℃，如果油温过低而升速又快，可能因为油膜不稳定而引起振动[2]。

k）汽轮机极热态启动时间短，升速及带负荷速度较快，应严格监视汽轮机振动，如果突然发生较大的振动，必须立即打闸停机，转入盘车状态。绝对不允许降速暖机或等待观望拖延时间，以免扩大事故。只有消除引起振动的原因后，才允许重新启动汽轮机[3]。

l）极热态启动时，特别要注意汽压与汽温的匹配。极热态启动前期主要是涨汽温，这主要是通过延长锅炉上水时间降低锅炉入口给水温度和采用等离子煤粉燃烧器点火的方法来实现。也可采用提高点火时的总风量来辅助调整。如等离子煤粉燃烧器不能正常投入，采用油枪点火，应尽可能投用上层油枪，以达到涨汽温的目的[5]。

m）汽轮机冲转后，因再热器干烧时间长，且进入汽轮机的蒸汽流量较小，极易造成再热汽温超温。因此，冲转参数满足后立即冲转，缩短再热器干烧的时间，并尽快将转速提升至3 000 r/min，尽快并网，尽快将负荷带至初始负荷，以消除烟气侧热负荷与蒸汽侧负荷不匹配的问题[6]，同时冲转后应尽快投入低加抽汽及三号高加抽汽，以增加通过再热器的蒸汽流量，必要时及时投入再热器减温水。投入高加汽侧后，注意省煤器出口温度，防止省煤器出现沸腾现象[2]。

n）并网后，进入汽轮机的蒸汽流量瞬间增加较多，主汽温度下降，为防止主汽汽温下降过多，在并网前应提前增加燃料量或启动1台制粉系统。虽然这样会进一步造成再热汽温超温，但可以通过投入再热器减温水及快速增加汽轮机负荷以增加再热器的通流量来弥补。