高加解列对直流锅炉的影响及控制措施分析

2021-04-03张鹤时占军

中国设备工程 2021年20期

张鹤，时占军

（山西京能吕临发电有限公司，山西吕梁 033200）

吕临发电一期建设2×350MW超临界循环流化床空冷机组，工程配套东方锅炉厂生产的1186t/h循环流化床燃烧方式、超临界参数变压运行直流锅炉，型号为DG1186/25.31-Ⅱ1；汽轮机为上气集团生产的超临界、单轴、一次中间再热、二缸二排汽、直接空冷凝汽式汽轮机，型号为NZK350-24.2/566/566；发电机为上气集团生产的双水内冷、静态励磁汽轮发电机，型号为QFS2-350-2。该机组回热系统设有七级抽汽，其中，一、二、三段抽汽分别向一、二、三号高加供汽；四段抽汽向小汽轮机、除氧器加热、辅助蒸汽联箱等供汽；五段抽汽一部分至五号低加，另一部分至暖风器、热网等。六、七段抽汽分别向六、七号低加供汽。给水系统为单元制，每台机组配备1台100%BMCR容量的汽动给水泵，两台机组公用1台35%容量电动给水泵。给水系统还为再热器减温器、过热器减温器提供减温水。

高压加热器简称高加，是一种接在高压给水泵后加热给水的表面式加热器，可以利用汽轮机的抽汽加热给水，提高锅炉给水温度，进而提高机组整体热经济效率。汽轮机在TRL工况下：一段抽汽流量为69t/h，二段抽汽流量为87t/h，三段抽汽流量为62t/h，一、二、三段抽汽流量之和为218t/h。所以当高负荷情况下高加发生解列，不仅会降低机组的整体热经济效率，还会因为大量的抽汽返回汽轮机内做功而对机组的负荷、给水温度、蒸汽温度压力、锅炉燃烧、汽动给水泵出力等产生巨大影响。本文通过对高加解列后产生的影响进行分析，并提出针对性的控制措施，以减少高加解列对机组正常运行造成的影响。

1 高加解列的影响

1.1 对负荷的影响

在协调控制（CCBF方式）下高加突然解列，抽汽突然中断，大量的高加抽汽（在TRL工况下：一段抽汽流量为69t/h，二段抽汽流量为87t/h，三段抽汽流量为62t/h，一、二、三段抽汽流量之和为218t/h）返回汽轮机内做功，造成机组负荷快速上涨30～50MW。锅炉主控投入的情况下，协调自动减煤量，且锅炉给水温度随之会降低，中间点温度会下降，负荷也会随之下降，最后达到新的平衡点。

1.2 对协调、AGC、给水流量等自动控制的影响

高加解列前，机组锅炉给水流量自动投入，协调控制CCBF方式，AGC投入。高加突然解列后，负荷快速上升，AGC指令与实际负荷反馈偏差绝对值大于30MW后，AGC会退出。如果由于高加泄漏导致高加解列，锅炉给水流量会下降较快，同时由于主蒸汽压力上升，给水泵出口压力和主蒸汽压力差值减小，也会导致锅炉给水流量下降，锅炉给水流量实际值与自动设定值偏差绝对值大于120t/h锅炉给水流量解除自动，从而导致锅炉主控解除自动，机组切为TF方式；同时，机前压力与设定值偏差绝对值大于2.3MPa延时3s，也会导致锅炉主控解除自动。机组TF方式下，机前压力与设定值偏差绝对值大于2.5MPa延时10s，汽机主控解除自动。

1.3 对主、再热蒸汽压力和温度的影响

高加突然解列后负荷快速上升，为了维持设定的负荷，汽轮机高压调门快速关小，主蒸汽压力会升高，过热器安全阀可能会动作，机组负荷会快速上涨，主蒸汽流量会瞬间下降，单位质量的蒸汽吸收热量会增加，导致主蒸汽温度会升高。主蒸汽压力上升，给水泵为维持锅炉给水流量，自动增加出口压力，进而也导致主蒸汽压力的升高。汽轮机高压缸抽汽量减少，高排蒸汽流量瞬间增大，会导致再热蒸汽压力升高，也可能会导致再热器安全阀动作，再热蒸汽温度也会下降。而后因高加解列，锅炉给水温度降低，中间点温度的下降，相同煤量下锅炉带负荷能力下降，主蒸汽压力和温度又开始下降，机组负荷也会下降。

1.4 对中间点温度的影响

高加突然解列，由于高加和省煤器内还存有部分热量高的给水，中间点温度不会立即变化，经过一段时间后，因高加解列，锅炉给水温度开始降低，中间点温度也会开始下降。给水在锅炉的加热段时间变长，造成过热段的减少，最终将造成过热度的下降，主蒸汽温度和中间点温度也就会下降。

1.5 对除氧器、排汽装置水位的影响

高加解列，高加事故疏水至排汽装置调门打开，正常疏水至除氧器调门关闭，除氧器水位会下降，而排汽装置水位会上升。由于凝结水泵流量和排汽装置补水流量能力有限，除氧器又减少了200t/h的高加疏水作为补水，机组负荷可能因除氧器补水不足而最多限制在280MW左右。

1.6 对锅炉燃烧的影响

高加解列，给水温度降低，省煤器吸热量会增加，锅炉排烟温度会下降，空预器出口一、二次风温会降低。要维持相同负荷，则需要比高加未解列前多一些煤量投入。一、二次风温降低可能会导致床温有所下降，低负荷时，床温降低可能导致氮氧化物排放值超标。同时，脱硝系统投入时，应投入暖风器运行，注意保证排烟温度加暖风器出口风温之和大于152℃，防止尿素低温结晶，空预器低温腐蚀、堵塞等。

2 控制措施

2.1 煤量控制

保证给煤量先短时下降后上升。高加解列后先通过锅炉主控自动方式下设置煤量负偏置减煤，或必要时解除锅炉主控自动，手动控制减煤量。先减煤的目的，主要是缓解第一波汽轮机负荷升高、主蒸汽压力升高、再热器安全阀动作等异常情况。在机组负荷稳定后，随着锅炉给水温度的降低，我们要维持负荷稳定，与高加解列前比较还是应该增加煤量。调整煤量的过程中同时注意水煤比、过热度、中间点温度等的变化情况。

2.2 主、再蒸汽温度及锅炉给水流量控制

在主、再热蒸汽温度下降时，及时减少减温水用量，防止主、再热蒸汽温度过低；在主、再热蒸汽温度上升时，应及时加大减温水用量，防止水冷壁、过再热器金属管壁温度超温。同时还可以利用过、再热烟气挡板，风量调整等其他调节手段来控制主、再热蒸汽温度的稳定。

高加解列后，缺少了高加热量，给水温度会降低90℃左右，最终导致主蒸汽温度降低。此时，应适当减小给水流量，通过调整中间点温度稳定来控制主蒸汽温度不要大幅度下降。调整过程中监视中间点温度、过热度变化，防止水冷壁、过再热器金属管壁温度超温。调节锅炉给水流量时，因给水温度的大幅降低，煤量的增加，所以不可按照高加解列前的水煤比运行，否则，可能会造成主蒸汽温度大幅且迅速下降而导致事故扩大。如果10min内主、再热蒸汽温度下降超过50℃，则应该立即破坏真空紧急停机。

2.3 机侧注意事项

正常运行中，汽动给水泵由四抽供汽，高加解列瞬间，四抽压力即小机进汽压力会短时升高，之后又下降至正常值。此时，应注意监视汽动给水泵转速和小汽轮机低压进汽调门开度没有太大变化，转速指令与反馈偏差小于600rpm，防止汽动给水泵解除遥控控制，检查低压进汽调门阀杆动作正常无卡涩变形。

检查高加解列动作对象正确：一、二、三段抽汽逆止门、电动门关闭，抽汽管道疏水阀打开；1、2、3号高加疏水由正常疏水切至事故疏水，高加水位下降；高加入口三通阀切至旁路位，高加出口电动门关闭。

注意监视汽轮机各监视段压力、轴向位移、缸胀、胀差、高排温度、轴承振动等参数；密切关注辅汽联箱和除氧器压力，排汽装置和除氧器水位，凝结水泵电流、频率，除氧器上水调门，自动控制跟不上时，及时切为手动调节。

2.4 中间点温度控制

高加解列后，中间点温度自动设定值应比高加投入时稍低些。因为在相同负荷情况下，高加解列后的锅炉给水流量比正常时少，主蒸汽流量也就减小了，煤量比正常时多，炉膛内部辐射区的吸热量就会增加，同时，煤量的增加会使锅炉烟气量增加，最终导致锅炉尾部烟道的对流换热增加。此时，如果继续维持高加投入前的中间点温度设定值，可能导致过热器金属管壁温度超温，影响机组安全性。