張香春,吳勝杰,陳為鋼
(1.山東沾化熱電有限公司,山東 沾化 256800;2.華能日照電廠,山東 日照 276826)
某發(fā)電公司3號機組為670 MW超臨界燃煤汽輪發(fā)電機組,鍋爐由上海鍋爐廠提供,汽輪發(fā)電機組由上海氣輪機廠設(shè)計生產(chǎn)。DCS采用Industrial Symphony分散控制系統(tǒng),由北京ABB貝利控制工程有限公司成套提供。鍋爐為超臨界參數(shù)變壓直流爐,采用定—滑—定運行方式,單爐膛、四角切向燃燒、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐,設(shè)有兩臺50%容量的一次風(fēng)機提供一次熱、冷風(fēng)輸送煤粉。制粉系統(tǒng)采用雙進雙出磨煤機制粉系統(tǒng),每爐配6臺磨煤機(5臺運行,1臺備用),煤粉細(xì)度按200目篩通過量為82%。給水調(diào)節(jié)配置2×50%B-MCR調(diào)速汽動給水泵和一臺30%B-MCR容量的電動調(diào)速給水泵。汽輪機旁路系統(tǒng)采用30%容量高、低壓串聯(lián)啟動旁路。除渣方式為水力噴射器+脫水倉除渣方案??諝忸A(yù)熱器進風(fēng)加熱方式為暖風(fēng)再循環(huán)。汽輪機是由上海汽輪機有限公司生產(chǎn)的超臨界、單軸、三缸、四排汽、中間再熱、凝汽式汽輪機,型號為:N670-24.2/566/566,最大連續(xù)出力為711 MW,額定出力670 MW。機組采用復(fù)合變壓運行方式,汽輪機具有八級非調(diào)整回?zé)岢槠啓C的額定轉(zhuǎn)速為3 000 r/min。
RB(RUNBACK)快速降負(fù)荷是在鍋爐重要輔機設(shè)備出現(xiàn)故障,鍋爐最大出力低于給定功率時,通過協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及BMS系統(tǒng)、SCS系統(tǒng)、DEH系統(tǒng)、相關(guān)子系統(tǒng)等的協(xié)同作用,快速將機組負(fù)荷降低到實際所能達到的相應(yīng)出力,并保證燃燒的穩(wěn)定,控制機組在允許參數(shù)范圍內(nèi)繼續(xù)運行。
該機組RB功能設(shè)計有送風(fēng)機、引風(fēng)機、給水泵、一次風(fēng)機RB,試生產(chǎn)后成功地進行了RB試驗,目前機組已經(jīng)投入了所有的RB功能,這對機組的安全、可靠運行打下了堅實的基礎(chǔ)。
當(dāng)機組負(fù)荷>600 MW時,開始此項試驗。
RB動作過程:機組負(fù)荷>600 MW時,運行人員就地按下一側(cè)引風(fēng)機事故按鈕,引風(fēng)機跳閘,CCS將控制方式由協(xié)調(diào)方式自動轉(zhuǎn)入TF方式,汽機主控自動、鍋爐主控手動,燃料主控自動,主汽壓力自動將主汽壓設(shè)定值鎖定在合適的數(shù)值(18.5 MPa);LDC(負(fù)荷指令計算機)的輸出減負(fù)荷到380 MW,并以此做為送風(fēng)量、給水、燃燒率及氧量校正信號;FSSS自動從上到下每隔10 s依次跳掉上層磨煤機,其對應(yīng)的一次風(fēng)關(guān)斷門、分離器出口門關(guān)閉,最終保留下三層磨煤機運行。同時投入AB層油槍,按對角1324順序每隔5 s投入一只油槍。RB過程中關(guān)閉主再熱器減溫水門5 s。
1.2.1 給水泵跳閘條件出現(xiàn)時機組負(fù)荷目標(biāo)值計算原理
當(dāng)機組負(fù)荷大于400 MW小于550 MW時,且“跳一臺汽動給水泵且電泵未聯(lián)起RB”,RB機組負(fù)荷目標(biāo)值減到330 MW;跳一臺汽動給水泵且電泵聯(lián)起成功,此負(fù)荷段不發(fā)生RB。
當(dāng)機組負(fù)荷大于550 MW時,不管電泵聯(lián)起是否成功,均發(fā)生RB,電泵聯(lián)起成功時機組負(fù)荷目標(biāo)值減到480 MW,電泵聯(lián)起不成功時RB負(fù)荷目標(biāo)值減到330 MW。
1.2.2 RB邏輯原理
機組負(fù)荷>600 MW時,運行人員手動按下一側(cè)小機停機按鈕,小機跳閘,CCS將控制方式由協(xié)調(diào)方式自動轉(zhuǎn)入TF方式,汽機主控自動、鍋爐主控手動,燃料主控自動,主汽壓力自動將主汽壓設(shè)定值鎖定在合適的數(shù)值(18 MPa);LDC(CCS 負(fù)荷指令中心)的目標(biāo)負(fù)荷給定輸出減負(fù)荷到330 MW,并以此做為送風(fēng)量、給水、燃燒率及氧量校正信號;FSSS自動從上到下每隔5s依次跳掉上層磨煤機,其對應(yīng)的一次風(fēng)關(guān)斷門、分離器出口門關(guān)閉,最終保留下三層磨煤機運行。同時投入AB層油槍,按對角1324順序每隔5 s投入一只油槍。RB過程中關(guān)閉主再熱器減溫水門5 s。
機組負(fù)荷>600 MW時,運行人員就地手動一側(cè)一次風(fēng)機事故按鈕,一側(cè)一次風(fēng)機跳閘,CCS將控制方式由協(xié)調(diào)方式自動轉(zhuǎn)入TF方式,汽機主控自動、鍋爐主控手動,主汽壓力自動將主汽壓設(shè)定值鎖定在合適的數(shù)值(18.5 MPa);LDC(負(fù)荷指令計算機)的輸出減負(fù)荷到300 MW,并以此做為送風(fēng)量、給水、燃燒率及氧量校正信號;FSSS自動從上到下每隔5 s依次跳掉上層磨煤機,其對應(yīng)的一次風(fēng)關(guān)斷門、分離器出口門關(guān)閉,最終保留下三層磨煤機運行。同時投入AB層油槍,按對角1324順序每隔5 s投入一只油槍。RB過程中關(guān)閉主再熱器減溫水門5 s。
2.1.1 試驗過程
1)檢查下列控制均處于“自動”狀態(tài),而且其指令輸出值距輸出上、下限均有調(diào)節(jié)余量,磨容量風(fēng)、旁路風(fēng)擋板門開度在20%~70%之間。
協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)自動;
一次風(fēng)壓控制系統(tǒng)自動;
過熱器溫度控制系統(tǒng)自動;再熱器溫度控制系統(tǒng)自動;除氧器水位控制系統(tǒng)自動。
2)爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)中A、B引風(fēng)機均在“自動”狀態(tài),且控制狀況良好,每臺引風(fēng)機都有足夠的調(diào)節(jié)裕量。
3)送風(fēng)系統(tǒng)在“自動”狀態(tài),A(B)送風(fēng)機的擋板開度為30%以上。主燃料系統(tǒng)在“自動”狀態(tài),其指令輸出值距輸出上、下限均有調(diào)節(jié)余量。
(4)給水系統(tǒng)中汽泵三沖量控制系統(tǒng)處于“自動”狀態(tài),其指令輸出值距上、下限均有調(diào)節(jié)余量。2.1.2 試驗中常見問題
爐膛負(fù)壓高或低導(dǎo)致鍋爐MFT;水煤比失調(diào)使得鍋爐局部受熱面溫度超溫致鍋爐MFT。2.1.3 試驗對策
1)單臺送引風(fēng)機跳閘后邏輯上設(shè)計聯(lián)跳同側(cè)送引風(fēng)機的動作,因此如果設(shè)備能正確動作,會同步抵消對爐膛負(fù)壓的影響。如果設(shè)備因故未能按要求跳閘時,期間爐膛負(fù)壓會突增或突降引起爐膛負(fù)壓高或低致鍋爐MFT。運行中如發(fā)現(xiàn)單側(cè)引風(fēng)機(送風(fēng)機)跳閘后,就立即檢查爐膛負(fù)壓情況,若同側(cè)送引風(fēng)機未跳閘,應(yīng)迅速將送引風(fēng)指令降下來或直接將同側(cè)送引風(fēng)機停運。調(diào)整爐膛負(fù)壓正常。
2)如送引風(fēng)機聯(lián)鎖動作正常,爐膛負(fù)壓會很快穩(wěn)定,穩(wěn)定后應(yīng)及時將油槍退出。
3)RB動作后,應(yīng)加強對螺旋管出口及分離器出口溫度的監(jiān)視,同時注意應(yīng)加強對給水自動動作情況的監(jiān)視。如發(fā)現(xiàn)螺旋管出口及分離器出口溫度異常升高而給水自動動作不正常時,應(yīng)進行必要
的手動干預(yù),以確保螺旋管出口及分離器出口溫度在動作值范圍內(nèi)。
4)加強對運行送引風(fēng)機的監(jiān)視,燃燒穩(wěn)定后,根據(jù)鍋爐氧量及負(fù)壓情況控制機組的負(fù)荷,減小電量損失。
5)查明送引風(fēng)機跳閘原因,若未發(fā)現(xiàn)異常,應(yīng)及時將引送風(fēng)機恢復(fù)運行;若跳閘風(fēng)機存在故障,需長時間檢修時,應(yīng)先將同側(cè)送引風(fēng)機恢復(fù)運行。
6)試驗過程中觀察單側(cè)風(fēng)機運行情況,一旦發(fā)生引風(fēng)機電流超限報警(402 A),立即解除引風(fēng)自動,降低風(fēng)機出力。
2.2.1 試驗過程
1)機組負(fù)荷>600 MW,下列控制均處于“自動”狀態(tài),而且其指令輸出值距輸出上、下限均有調(diào)節(jié)余量,磨容量風(fēng)、旁路風(fēng)擋板門開度在20%~70%之間。
協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)自動;
過熱器溫度控制系統(tǒng)自動;再熱器溫度控制系統(tǒng)自動;除氧器水位控制系統(tǒng)自動。
2)爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)中A、B引風(fēng)機均在“自動”狀態(tài),且控制狀況良好,每臺吸風(fēng)機都有足夠的調(diào)節(jié)裕量。
3)送風(fēng)系統(tǒng)在“自動”狀態(tài),主燃料系統(tǒng)在“自動”狀態(tài),其指令輸出值距輸出上、下限均有調(diào)節(jié)余量。
4)給水系統(tǒng)中汽泵三沖量控制系統(tǒng)處于 “自動”狀態(tài),其指令輸出值距上、下限均有調(diào)節(jié)余量。2.2.2 試驗中常見問題
由于是汽泵跳閘,給水流量瞬間大幅下降,因此給水流量響應(yīng)鍋爐蓄熱特性能力較差。如果鍋爐快降負(fù)荷速率不是足夠大的話將產(chǎn)生水煤比失調(diào)使得鍋爐局部受熱面溫度超溫致鍋爐MFT。
在正常情況下,汽泵跳閘,電泵將聯(lián)啟,當(dāng)6 kV母線電壓較低時,有可能造成A、C、E磨跳閘,使?fàn)t內(nèi)燃燒急劇惡化,導(dǎo)致鍋爐MFT。
2.2.3 試驗對策
1)由于汽泵跳閘使給水流量降低超前于鍋爐燃燒率的減弱,制粉系統(tǒng)跳閘后風(fēng)門不聯(lián)關(guān),磨內(nèi)存繼續(xù)吹至爐內(nèi)燃燒,且RB使油槍投入,爐內(nèi)燃燒反而加強了。對此,汽泵跳閘后給水流量迅速降低,控制好分離器出口溫度及螺旋管出口溫度是處理的關(guān)鍵點。
2)機組RB動作后,AB層油槍會自動投入,制粉系統(tǒng)跳閘后風(fēng)門不聯(lián)關(guān),爐膛負(fù)壓不會有太大波動,應(yīng)立即將油槍退出,降低鍋爐燃燒率。從目前煤質(zhì)情況來看,可立即將煤量減至130 t/h左右,在保證爐膛燃燒穩(wěn)定的情況下,也可將D磨短時停運2 min左右,以控制RB動作初期分離器出口汽溫及螺旋管壁溫在保護動作值以內(nèi),待電泵出水后,再將煤量加上,及時加負(fù)荷。
3)汽泵跳閘后,應(yīng)檢查電泵聯(lián)啟是否正常,未聯(lián)啟應(yīng)立即手動啟動,并快速增加電泵出力,提高給水流量。在汽泵跳閘的處理過程中,油槍退出的早晚及給水流量增加的速度是決定事故處理結(jié)果的關(guān)鍵所在。
4)機組RB動作后,機組控制方式會自動切至“鍋爐基礎(chǔ)”。在此方式下,大機的調(diào)門是單向動作的 (只是關(guān)調(diào)門不開調(diào)門),在小機跳閘后給水流量的降低必然導(dǎo)致汽壓的降低,此時程序動作關(guān)調(diào)門至主汽壓力21 Ma左右,隨后由于給水流量的增加主汽壓力必然會往回漲高的現(xiàn)象。此時應(yīng)加強對主汽壓力的監(jiān)視,防止超壓或PCV閥動作,必要時可將大機調(diào)門切到OA方式進行控制。
5)在增加電泵出力時,由于電泵轉(zhuǎn)速短時升速較快,應(yīng)加強電泵電流及轉(zhuǎn)速監(jiān)視,防止電泵過負(fù)荷跳閘,同時還應(yīng)注意電泵入口壓力的監(jiān)視,防止由于入口壓力低造成電泵跳閘,增加事故處理難度。
6)處理過程中應(yīng)加強對運行汽泵的監(jiān)視,在查明汽泵跳閘原因后,及時將跳閘的泵掛閘沖轉(zhuǎn),投入正常運行。
根據(jù)前述設(shè)計原理,以及試驗過程和注意事項,某670 MW超臨界機組成功地進行了給水泵和引風(fēng)機RB試驗,給水泵試驗中備用電泵沒有聯(lián)起。試驗結(jié)果見圖1和圖2所示。
與汽包爐相比,超臨界機組在給水泵跳閘后由于沒有汽包作為給水量的緩沖,極易產(chǎn)生煤水失衡造成鍋爐水冷壁和螺旋管超溫或給水流量低Ⅱ值鍋爐MFT事故。但一臺給水泵跳閘后,由于給水母管壓力的迅速下降,工作給水泵出口流量在給水泵轉(zhuǎn)速不變的情況下,給水流量也會迅速增大,通過合理設(shè)計給水泵RB邏輯,最大限度地保證煤、水平衡,給水泵RB的成功率是可以保證的。
圖1 給水泵RB試驗過程記錄曲線
圖2 引風(fēng)機RB試驗過程記錄曲線
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