高勇

（華能嘉祥發(fā)電有限公司，山東嘉祥272400）

330 MW機(jī)組一次風(fēng)機(jī)RB動(dòng)作后運(yùn)行操作策略分析

高勇

（華能嘉祥發(fā)電有限公司，山東嘉祥272400）

針對(duì)330 MW機(jī)組一次風(fēng)機(jī)RB動(dòng)作后汽包水位快速升高觸發(fā)MFT引起機(jī)組跳閘的問題，通過案例詳細(xì)地分析汽包水位變化過程影響因素，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，提出了運(yùn)行操作策略，總結(jié)了RB動(dòng)作后汽包水位調(diào)節(jié)方法，制定預(yù)防和改進(jìn)措施，有效解決了RB動(dòng)作后導(dǎo)致機(jī)組跳閘問題。

一次風(fēng)機(jī)RB；汽包水位；機(jī)組跳閘；預(yù)防措施

0 引言

某電廠2臺(tái)330 MW機(jī)組，鍋爐為上海鍋爐廠制造的SG-1036/17.5-M882型亞臨界壓力一次中間再熱強(qiáng)制循環(huán)汽包爐。鍋爐采用擺動(dòng)式燃燒器、四角布置、切圓燃燒，單爐膛、Π型露天布置，全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣。鍋爐制粉系統(tǒng)為雙進(jìn)雙出鋼球磨正壓一次風(fēng)直吹式，切圓燃燒的擺動(dòng)式煤粉燃燒器，每臺(tái)磨的一端帶四角1層一次風(fēng)噴嘴，1臺(tái)磨煤機(jī)帶2層一次風(fēng)噴嘴，2臺(tái)磨煤機(jī)共帶4層一次風(fēng)噴嘴，自下向上分別對(duì)應(yīng)A1、A2、B1、B2層噴嘴。煤粉燃燒器采用水平濃淡型。該鍋爐配置一次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)各2臺(tái)，其中2012年對(duì)一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行了變頻改造，但改造后變頻器故障頻繁，機(jī)組RB動(dòng)作頻繁。單臺(tái)一次風(fēng)機(jī)跳閘后，對(duì)鍋爐汽包水位影響較大，若調(diào)整不及時(shí)，往往會(huì)因汽包水位高導(dǎo)致MFT動(dòng)作，機(jī)組跳閘。據(jù)統(tǒng)計(jì)，6次單臺(tái)一次風(fēng)機(jī)跳閘事故，由于負(fù)荷不同、制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式不同、運(yùn)行人員操作水平不同，造成機(jī)組跳閘的有3次，都是水位高引起的，因此在一次風(fēng)機(jī)RB后，運(yùn)行人員如何安全、規(guī)范操作成為避免機(jī)組跳閘的關(guān)鍵。

1 一次風(fēng)機(jī)RB動(dòng)作案例

兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行，其中一臺(tái)跳閘且機(jī)組負(fù)荷大于200 MW時(shí)，RB動(dòng)作執(zhí)行以下措施。1）切除B磨煤機(jī)，投入A1層等離子和A層油槍穩(wěn)燃；2）一次風(fēng)機(jī)變頻器投自動(dòng)時(shí)，超馳全開另一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)的入口擋板，增加風(fēng)機(jī)變頻轉(zhuǎn)速；3）RB動(dòng)作后，發(fā)10 s脈沖到DEH，DEH切除遙控改為操作員自動(dòng)，如果10 s后機(jī)前壓力設(shè)定值與測(cè)量值偏差大于0.1 MPa，則繼續(xù)給DEH發(fā)10 s脈沖降負(fù)荷，自動(dòng)降負(fù)荷至165 MW，期間不能中止降負(fù)荷［1］。在負(fù)荷基本一致的情況下，1臺(tái)一次風(fēng)機(jī)跳閘，機(jī)組RB動(dòng)作，但由于操作策略不同，運(yùn)行人員在處理過程中出現(xiàn)了給水自動(dòng)切除和給水自動(dòng)未切除的情況，導(dǎo)致最后結(jié)果不同。

1.1 給水自動(dòng)切除工況

2013-09-21T00：44事故前機(jī)組運(yùn)行情況。機(jī)組負(fù)荷278 MW，機(jī)組投入CCS-BF方式運(yùn)行，A、B引風(fēng)機(jī)運(yùn)行，A、B送風(fēng)機(jī)運(yùn)行，A、B磨煤機(jī)運(yùn)行，A、B一次風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行，A、B汽泵運(yùn)行，汽包水位維持零位運(yùn)行，汽包壓力17.55 MPa，主蒸汽溫度541℃，再熱蒸汽溫度541℃，爐膛負(fù)壓正常，各自動(dòng)投入，機(jī)組運(yùn)行正常，一次風(fēng)母管壓力8.89 kPa，A、B小機(jī)轉(zhuǎn)速為4 857 r／min、4 873 r／min，A磨8個(gè)火嘴，B磨6個(gè)火嘴，事故前給水流量大于蒸汽流量約70 t／h。

00∶44∶10，鍋爐A一次風(fēng)機(jī)變頻器跳閘，RB保護(hù)動(dòng)作，B一次風(fēng)機(jī)變頻器超馳開至最大，一次風(fēng)壓快速降低至7.59 kPa，切除B磨，主汽壓力下降。立即穩(wěn)定鍋爐燃燒，汽包水位快速下降，加強(qiáng)調(diào)整汽包水位，負(fù)荷快速下降，汽機(jī)主控TF自動(dòng)切除為操作員自動(dòng)方式。

00∶45∶02，鍋爐汽包水位低于－180 mm，給水“自動(dòng)”切除，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)水位繼續(xù)下降，最低至－220 mm，立即增加了A、B汽泵出力，給水流量由918 t／h增加至1 071 t／h。

00∶45∶20，發(fā)現(xiàn)汽包水位快速上升至＋175 mm，立即開啟A、B汽泵再循環(huán)，同時(shí)降低A、B汽泵出力。

00∶46∶03，汽包水位降至＋136 mm，當(dāng)時(shí)給水流量和蒸汽流量偏差大，減緩降低給水流量，但給水流量大于蒸汽流量近200 t／h，給水流量與蒸汽流量的平衡破壞，水位變化趨勢(shì)必然要升高；再加上一次風(fēng)壓由7.76 kPa升至8.58 kPa，燃料量的增加導(dǎo)致燃燒突然加強(qiáng)，引起水位升高，兩個(gè)因素疊加在一起，汽包水位快速上升至＋300 mm。

00∶46∶42，機(jī)組跳閘，MFT首出原因?yàn)殄仩t汽包水位高高。

整個(gè)處理過程中各參數(shù)變化趨勢(shì)見圖1。

圖1 給水自動(dòng)切除工況變化趨勢(shì)

1.2 給水自動(dòng)投入工況

2013－09－21T09∶35事故前機(jī)組運(yùn)行情況。機(jī)組負(fù)荷282 MW，機(jī)組投入CCS－BF方式運(yùn)行，A、B引風(fēng)機(jī)運(yùn)行，A、B送風(fēng)機(jī)運(yùn)行，B一次風(fēng)機(jī)變頻、A一次風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行，A、B磨煤機(jī)運(yùn)行，A、B汽泵運(yùn)行，汽包水位維持零位運(yùn)行，汽包壓力17.27 MPa，主蒸汽溫度541℃，再熱蒸汽溫度541℃，爐膛負(fù)壓正常，各自動(dòng)投入，機(jī)組運(yùn)行正常。一次風(fēng)母管壓力8.57 kPa，A、B小機(jī)轉(zhuǎn)速分別為4 820 r／min、4 814r／min，A、B磨均全磨運(yùn)行，事故前給水流量大于蒸汽流量約60 t／h。

09∶35∶22，A一次風(fēng)機(jī)工頻方式跳閘，RB保護(hù)動(dòng)作，B磨煤機(jī)跳閘，DEH遙控自動(dòng)切為手動(dòng)，立即增加B一次風(fēng)機(jī)出力，穩(wěn)定鍋爐燃燒，控制汽包水位，負(fù)荷快速降至180 MW，汽包水位最低降至－149 mm，最高升至＋92 mm，給水自動(dòng)全程投入。整個(gè)處理過程中各參數(shù)變化趨勢(shì)見圖2。

圖2 給水自動(dòng)未切除工況變化趨勢(shì)

兩次一次風(fēng)機(jī)跳閘RB動(dòng)作處理的歷史趨勢(shì)圖對(duì)比可以看出，給水自動(dòng)切除工況，給水流量曲線如圖1所示，降低給水流量不果斷。降低給水流量的原則是盡快達(dá)到給水流量與蒸汽流量的相對(duì)平衡，甚至可以略低于蒸汽流量。給水自動(dòng)未切除工況，給水流量經(jīng)過自動(dòng)調(diào)節(jié)最終與蒸汽流量一致。事故處理的薄弱點(diǎn)還是在對(duì)汽包水位變化的趨勢(shì)分析和在給水流量的控制上。

2 一次風(fēng)機(jī)RB動(dòng)作后運(yùn)行策略分析

2.1 該鍋爐的汽包水位保護(hù)設(shè)定值

汽包正常水位在汽包中心線以下220 mm，其高低報(bào)警及高低跳閘水位限定值如表1所示。

2.2 鍋爐汽包水位變化分析

單臺(tái)一次風(fēng)機(jī)跳閘，機(jī)組RB動(dòng)作，直接跳閘B磨煤機(jī)切除燃料，由于燃料量快速減小約50%，爐內(nèi)熱負(fù)荷快速下降，水冷壁吸熱量減少，爐水體積縮小，蒸發(fā)量減少，使水位暫時(shí)快速下降，此為虛假水位，給水流量并未減少［2］。RB動(dòng)作初期，負(fù)荷快速下降，由于燃燒調(diào)節(jié)滯后，導(dǎo)致主汽壓力快速大幅升高，爐水中的汽泡數(shù)量有所減少，汽包水位暫時(shí)降低。

表1 汽包水位定值

機(jī)組RB動(dòng)作的過程就是快速減負(fù)荷的過程，蒸汽流量的快速變化打破了RB動(dòng)作前給水流量和蒸汽流量的平衡關(guān)系，汽泵固有的調(diào)速特性決定了給水流量的降低必將延遲于蒸汽流量的降低，給水流量遠(yuǎn)高于蒸汽流量，導(dǎo)致汽包水位必將快速升高；機(jī)組RB功能通過DEH快速減負(fù)荷，跟蹤的是機(jī)組RB動(dòng)作前的機(jī)前壓力，無法真正實(shí)現(xiàn)機(jī)前壓力的相對(duì)穩(wěn)定，經(jīng)過燃燒調(diào)節(jié)后，機(jī)前壓力通常伴隨負(fù)荷下降，汽包內(nèi)的水飽和溫度降低，爐水汽泡量又將增加，水位同樣存在上升的可能；RB動(dòng)作后，運(yùn)行人員為穩(wěn)燃，手動(dòng)加強(qiáng)燃燒過多，爐水體積膨脹，水位暫時(shí)升高［3］。

2.3 運(yùn)行操作對(duì)機(jī)組的影響分析

原設(shè)計(jì)為一次風(fēng)機(jī)RB動(dòng)作，B磨煤機(jī)跳閘后，由于爐膛喪失了接近50%的燃料量，爐膛燃燒迅速減弱，汽包水位快速降低（此為虛假水位，給水流量并未減少），但為了防止汽包水位低二值導(dǎo)致MFT，運(yùn)行人員被迫保持給水流量大于蒸汽流量，隨后汽包水位大幅反彈，此時(shí)控制調(diào)節(jié)不當(dāng)即可能造成水位高導(dǎo)致MFT。由于僅設(shè)計(jì)兩臺(tái)磨煤機(jī)帶額定負(fù)荷，一臺(tái)磨煤機(jī)的出力很大，跳閘一臺(tái)磨煤機(jī)后對(duì)爐膛燃燒影響很大。另外，RB動(dòng)作只設(shè)計(jì)跳閘B磨煤機(jī)也是不合理的，有些情況下，為了保持主汽溫和再汽溫正常，運(yùn)行人員將B磨煤機(jī)的出力控制得要比A磨煤機(jī)大，火嘴投運(yùn)個(gè)數(shù)多，這種情況下跳閘B磨對(duì)汽包水位造成的影響更大。

機(jī)組RB后，負(fù)荷快速降低，汽包出現(xiàn)虛假水位，水位下降過快，運(yùn)行人員擔(dān)心汽包水位降低過多，在給水自動(dòng)未切除時(shí)，盲目的將給水自動(dòng)切至手動(dòng)控制，立即大幅增加兩臺(tái)汽泵出力，使給水流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于蒸汽流量，導(dǎo)致給水流量和蒸汽流量的平衡關(guān)系破壞，汽包水位快速升高。

RB動(dòng)作后負(fù)荷快速下降，小機(jī)指令快速降低，但因汽泵轉(zhuǎn)速控制延遲特性，造成指令與反饋偏差大，給水自動(dòng)跳手動(dòng)，汽泵出力仍在高位，若調(diào)節(jié)不及時(shí)，短時(shí)就會(huì)水位突升，造成水位高導(dǎo)致MFT［4］。

機(jī)組跳閘前，運(yùn)行人員為節(jié)能省電，切除了一次風(fēng)機(jī)變頻自動(dòng)控制，手動(dòng)調(diào)節(jié)一次風(fēng)機(jī)風(fēng)壓。RB動(dòng)作后，本應(yīng)自動(dòng)增加未跳閘的一次風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)]有增加，導(dǎo)致母管一次風(fēng)壓降低過多。爐側(cè)運(yùn)行人員為了穩(wěn)定鍋爐燃燒，立即手動(dòng)快速增加未跳閘一次風(fēng)機(jī)出力，導(dǎo)致一次風(fēng)壓快速升高，鍋爐燃燒突然加強(qiáng)，引起汽包水位升高。

以上幾種因素疊加，促使汽包水位急劇升高。在汽包水位升高的過程中，運(yùn)行人員沒有把握好快速減水時(shí)機(jī)，采取降低給水流量的措施不夠，處理不夠果斷，最終導(dǎo)致水位升高至+300 mm，鍋爐MFT機(jī)組跳閘，還有一點(diǎn)是運(yùn)行人員事故處理配合不夠默契，缺乏經(jīng)驗(yàn)，操作技能水平不高。

3 一次風(fēng)機(jī)RB動(dòng)作后汽包水位調(diào)節(jié)方法

一次風(fēng)機(jī)RB動(dòng)作后，水位處理是非常困難的，時(shí)間緊迫，一兩分鐘時(shí)間內(nèi)，任何一點(diǎn)小的失誤都可能導(dǎo)致機(jī)組跳閘。

圖3是模擬的一次風(fēng)機(jī)跳閘后汽包水位變化趨勢(shì)圖。拐點(diǎn)1為一次風(fēng)機(jī)RB動(dòng)作，鍋爐燃燒率大幅下降，形成的虛假水位。拐點(diǎn)2為負(fù)荷快速下降，蒸汽流量大幅降低，給水流量降低延遲于蒸汽流量，致使汽包水位最低并反彈。拐點(diǎn)3為運(yùn)行人員快速干擾，打開汽泵再循環(huán)，降低汽泵轉(zhuǎn)速等手段，使得給水流量降低或給水三沖量自動(dòng)方式下自動(dòng)調(diào)節(jié)的作用，使得給水流量和蒸汽流量維持基本平衡，最終維持汽包水位穩(wěn)定。當(dāng)一次風(fēng)機(jī)跳閘RB動(dòng)作后，汽包水位下降過快，為防止汽包水位過低，應(yīng)增加給水量，但給水流量絕不能增加過多，在給水自動(dòng)跳手動(dòng)前，自動(dòng)調(diào)節(jié)已經(jīng)增加流量了，否則拐點(diǎn)2后很難將給水量減下來。

圖3 一次風(fēng)機(jī)RB動(dòng)作后汽包水位變化趨勢(shì)模擬

一次風(fēng)機(jī)RB動(dòng)作后，運(yùn)行人員的控制策略應(yīng)該是盡可能保持給水自動(dòng)，不能盲目解除給水自動(dòng)控制。如果給水自動(dòng)解除，因虛假水位過于頻繁，要充分考慮給水自動(dòng)解除前給水流量已經(jīng)增加的部分，稍微增加一點(diǎn)或不增加，因?yàn)榇藭r(shí)機(jī)組快速降負(fù)荷，蒸汽流量正快速降低。一旦拐點(diǎn)2出現(xiàn)，要快減汽泵出力，及時(shí)開啟一臺(tái)汽泵再循環(huán)，直至給水流量和蒸汽流量基本平衡，必要時(shí)可開啟兩臺(tái)汽泵再循環(huán)。需要特別指出的是，如果給水自動(dòng)未跳手動(dòng)，此時(shí)不要開啟小機(jī)再循環(huán)，否則可能因給水流量變化導(dǎo)致給水自動(dòng)解除。若兩臺(tái)汽泵再循環(huán)均全開后，水位升高趨勢(shì)仍較快，必要時(shí)可將一臺(tái)汽泵打閘或停運(yùn)一臺(tái)汽前泵降低給水流量，電泵聯(lián)啟后，根據(jù)水位變化趨勢(shì)和給水流量和蒸汽流量的平衡關(guān)系調(diào)節(jié)汽包水位［5］。

4 一次風(fēng)機(jī)RB動(dòng)作后防止機(jī)組跳閘預(yù)案

一次風(fēng)機(jī)RB處理的難點(diǎn)不是爐膛燃燒不穩(wěn)問題，而是汽包水位先降至某一低值后再反彈，由于汽泵轉(zhuǎn)速延遲性較大，在高水位處引發(fā)MFT。如果將切除的燃料進(jìn)行分批分時(shí)間段進(jìn)行切除，爐膛燃燒不會(huì)急劇降低，汽包水位就不會(huì)出現(xiàn)大幅度的虛假水位，水位調(diào)整相對(duì)容易。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，單臺(tái)一次風(fēng)機(jī)的出力較大，即使少切除兩個(gè)火嘴，也不會(huì)影響粉管風(fēng)速。

4.1 一次風(fēng)機(jī)RB的邏輯優(yōu)化

原邏輯為一次風(fēng)機(jī)RB跳閘B磨煤機(jī)，修改為RB動(dòng)作后，A1、A2、B1、B2 4層粉投入時(shí)，切除B2層4個(gè)BSOD（burner shut－off damper），切除B2給煤機(jī)，8 s后切除B1層對(duì)角2個(gè)BSOD（B13、B11）。

A1、A2、B1三層粉運(yùn)行時(shí)，切除B2層BSOD，切除B2給煤機(jī)，4 s后切除B1層對(duì)角2個(gè)BSOD（B13、B11）；A2、B1、B2層運(yùn)行時(shí)切除A1層BSOD，切除A1給煤機(jī)，4 s后切除B2層對(duì)角2個(gè)BSOD（B23、B21）。

B1、A2兩層粉運(yùn)行時(shí)，切除B2層BSOD，切除B2給煤機(jī)，4 s后切除A1層BSOD，切除A1給煤機(jī)。

4.2 一次風(fēng)機(jī)RB動(dòng)作后防止機(jī)組跳閘的操作措施

保持鍋爐給水在自動(dòng)狀態(tài)，不得切至手動(dòng)。

汽泵再循環(huán)調(diào)節(jié)門投入自動(dòng)，防止給水泵軸向推力過大或給水泵汽化。

運(yùn)行人員應(yīng)熟悉一臺(tái)汽泵一臺(tái)電泵并列運(yùn)行時(shí)給水自動(dòng)的要求以及小機(jī)遙調(diào)切除時(shí)的處理。

如果給水自動(dòng)跳手動(dòng)，要快減汽泵出力，及時(shí)開啟一臺(tái)汽泵再循環(huán)，直至給水流量基本平衡，必要時(shí)再開啟兩臺(tái)汽泵再循環(huán)。

兩臺(tái)汽泵再循環(huán)全開后，汽包水位升高仍較快，可停止一臺(tái)汽泵降低給水流量，電泵聯(lián)啟后，再根據(jù)水位變化趨勢(shì)、給水流量和蒸汽流量的平衡關(guān)系調(diào)節(jié)汽包水位。

機(jī)組負(fù)荷接近目標(biāo)負(fù)荷后，投入DEH遙控，投入TF方式運(yùn)行。

5 結(jié)語

通過對(duì)一次風(fēng)機(jī)跳閘RB動(dòng)作后汽包水位變化過程和機(jī)組跳閘原因分析，運(yùn)行人員掌握了整個(gè)動(dòng)作處理的過程和汽包水位調(diào)節(jié)方法；通過優(yōu)化RB邏輯，減小燃燒對(duì)汽包水位的影響；采取預(yù)防措施，做到超前調(diào)節(jié)，果斷處理，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的安全運(yùn)行，有效預(yù)防了因一次風(fēng)機(jī)跳閘RB動(dòng)作導(dǎo)致機(jī)組跳閘的事故。

［1］楊印廷，張國(guó)棟.330 MW機(jī)組RB功能分析［J］.電力科學(xué)與工程，2008，24（5）：59－63.

［2］王晉一.自然循環(huán)鍋爐汽包水位的變化及控制［J］.東北電力技術(shù)，2003（10）：32－34.

［3］容鑾恩.300 MW火力發(fā)電機(jī)組叢書－燃煤鍋爐機(jī)組［M］.北京：中國(guó)電力出版社，1998.

［4］牟福祥，梁春利，卓響.一起汽包水位異常的事故分析［J］.電力安全技術(shù)，2012，14（2）：37－39.

［5］白賢祥.強(qiáng)制循環(huán)鍋爐的汽包水位調(diào)整［J］.華中電力，2003，16（1）：66－68.

Analysis of Operating Strategy to RB Process of Primary Air Fan on the 330 MW Unit

GAO Yong
（Huaneng Jiaxiang Power Generation Co.，Ltd.，Shandong Jiaxiang，272400，China）

We take aim at the problem of unit trip caused by MFT due to sharp increasing of steam-drum water-level after PAF RB.Water-level changing process and relevant factors are analyzed in details and operating strategy and preventive measures are put forward on the basis of practical experiences.

PAF RB；steam drum water-level；unit trip；preventive measures

TM621.2

B

1007－9904（2015）06－0051－04

2015－01－09

高勇（1978），男，工程師，主要從事發(fā)電廠集控運(yùn)行工作。