600 MW機(jī)組制粉系統(tǒng)跳閘典型事例分析及預(yù)防措施

薛治家1a，舒雯2，張連升3，夏永放1a，張凱1b

(1.沈陽工程學(xué)院 a.能源與動力學(xué)院；b.學(xué)報(bào)編輯部,遼寧 沈陽 110136；2.撫順市國際

工程咨詢中心，遼寧 撫順 113006；3.國電康平發(fā)電有限公司 運(yùn)行部，遼寧 康平 110500)

摘要：制粉系統(tǒng)跳閘是電站停機(jī)的主要問題之一，制粉系統(tǒng)跳閘的預(yù)防及處理是燃煤電廠的重要課題。以某廠600 MW機(jī)組制粉系統(tǒng)跳閘為例，詳細(xì)描述了故障發(fā)生的全過程，分析了制粉系統(tǒng)跳閘及機(jī)組停機(jī)過程中的狀態(tài)數(shù)據(jù)，對處理方式進(jìn)行了評價，總結(jié)了制粉系統(tǒng)跳閘的防范措施，為電站制粉系統(tǒng)的運(yùn)行提供了經(jīng)驗(yàn)。制粉系統(tǒng)發(fā)生故障時，備用制粉系統(tǒng)的投入、蒸汽參數(shù)的控制、燃燒的穩(wěn)定性及機(jī)組的協(xié)調(diào)控制等因素直接影響機(jī)組的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：制粉系統(tǒng)；跳閘；停機(jī)；預(yù)防措施

收稿日期：2014-10-17

基金項(xiàng)目：沈陽市科技計(jì)劃項(xiàng)目(F13-307-4-00)；沈陽工程學(xué)院科研課題(LGXS-1408)

作者簡介：薛治家(1982-)，男，山東冠縣人，講師，博士研究生。

DOI：10.13888/j.cnki.jsie(ns).2015.04.004

中圖分類號：TM621

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-1603(2015)04-0308-05

Abstract：As one of the main reasons causes the stops in plants,the prevention and measures of the trip of coal pulverizing system is a major research subject in the coal-fired power plants.Took the trip of the 600MW unit in a plant as an example,the author elaborated the whole process of the trip and analyzed the data collected from the trip of coal pulverizing system and the stop of unit,and summarized the prevention measures against the trip of coal pulverizing system,which provides the experience for the operation of the coal pulverizing system in plants.When the coal pulverizing system broke down,some factors including the operation of the backup system,the control of steam parameters,the stability of combustion and the coordination control of units,etc.would influence the safe operation of units directly.

制粉系統(tǒng)是燃煤機(jī)組重要的組成部分。目前，600 MW機(jī)組主要采用直吹式制粉系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由給煤機(jī)和磨煤機(jī)組成。煤在制粉系統(tǒng)中經(jīng)過給煤、磨煤、干燥、分離和送粉等幾個過程，整個系統(tǒng)處于高溫、易燃易爆和磨損等惡劣工作環(huán)境中，極易出現(xiàn)故障。同時，煤流在輸送過程中容易出現(xiàn)斷流現(xiàn)象，導(dǎo)致制粉系統(tǒng)跳閘。由此可知，保障制粉系統(tǒng)安全運(yùn)行對燃煤發(fā)電廠具有很現(xiàn)實(shí)的意義。表1為某電廠制粉系統(tǒng)跳閘故障統(tǒng)計(jì)表。從表中可以看出，在導(dǎo)致制粉系統(tǒng)跳閘的原因中，煤流異常是影響制粉系統(tǒng)跳閘的主要原因。所以，針對不同的制粉系統(tǒng)故障原因提出相應(yīng)的解決方案，有助于保障制粉系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

表1　制粉系統(tǒng)跳閘比例 [1]

1制粉系統(tǒng)故障及分析

1.1機(jī)組狀況

大唐烏沙山電廠采用超臨界直流鍋爐，由哈爾濱鍋爐廠與三井巴布科克(MB)公司合作設(shè)計(jì)制造，鍋爐型號為HG-1890/25.4-YM4，燃燒器為低NOx軸向旋流式(LNASB)，分為A、B、C、D、E和F共6層，每層5支燃燒器，共30只，燃燒方式為前后墻對沖。

1.2故障過程

以某次故障為例，機(jī)組負(fù)荷為500 MW，總煤量193 t/h， 制粉系統(tǒng)A、B、C和E運(yùn)行，各磨冷風(fēng)調(diào)整自動投入，一次風(fēng)量手動控制，汽動給水泵A和B運(yùn)行，電泵備用，鍋爐跟隨協(xié)調(diào)投入。制粉系統(tǒng)故障期間狀態(tài)及操作如表2所示。以故障檢測點(diǎn)時間為0點(diǎn)開始，機(jī)組控制方式采用鍋爐跟隨協(xié)調(diào)，從第6分鐘開始，制粉系統(tǒng)B相繼出現(xiàn)給煤機(jī)跳閘、磨煤機(jī)跳閘，第37分鐘制粉系統(tǒng)A跳閘，第38分鐘制粉系統(tǒng)C、D和E相繼跳閘，最終導(dǎo)致鍋爐MFT、汽機(jī)跳閘及發(fā)電機(jī)解列。

表2　制粉系統(tǒng)故障期間狀態(tài)及操作

1.3故障分析

1.3.1制粉系統(tǒng)B跳閘

制粉系統(tǒng)B參數(shù)變化如圖1所示。第6分鐘，給煤量大幅降低，電流波動后歸零，由此可判斷給煤機(jī)B因斷煤后跳閘；給煤機(jī)B跳閘后，磨煤機(jī)B冷風(fēng)調(diào)節(jié)門雖然相應(yīng)調(diào)節(jié)增大，但磨煤機(jī)B熱風(fēng)調(diào)節(jié)門沒有相應(yīng)調(diào)整減小，直接導(dǎo)致磨煤機(jī)B出口溫度增高，最終導(dǎo)致磨煤機(jī)B跳閘。

1.3.2一次風(fēng)機(jī)搶風(fēng)

磨煤機(jī)B跳閘，相應(yīng)的出口門關(guān)閉，這是引起一次風(fēng)機(jī)搶風(fēng)的誘發(fā)因素。發(fā)現(xiàn)給煤機(jī)B跳閘后，應(yīng)迅速關(guān)閉熱風(fēng)擋板，防止磨煤機(jī)B因出口溫度高而跳閘，引起一次風(fēng)機(jī)搶風(fēng)。運(yùn)行中通過調(diào)整，最終一次風(fēng)機(jī)并列成功，因此，一次風(fēng)機(jī)搶風(fēng)不是事故產(chǎn)生的主要影響因素。

1.3.3協(xié)調(diào)控制變化

根據(jù)圖1所示，由于給煤機(jī)B的給煤量故障信號發(fā)出，導(dǎo)致燃料自動控制切除，機(jī)組控制方式由“鍋爐跟隨協(xié)調(diào)”跳至“基礎(chǔ)方式”?；瑝悍绞阶詣忧袚Q為定壓方式。經(jīng)查熱工記錄發(fā)現(xiàn)，操作人員繼續(xù)在協(xié)調(diào)畫面輸入負(fù)荷指令，而此時由于協(xié)調(diào)切除，指令已經(jīng)不起作用，說明監(jiān)盤人員沒能及時發(fā)現(xiàn)，監(jiān)視不到位。

圖1　制粉系B統(tǒng)參數(shù)變化

圖2　機(jī)組發(fā)電功率、壓力及燃煤量變化

1.3.4負(fù)荷下滑

給煤機(jī)B跳閘后，給煤量為零。如圖2所示，機(jī)組燃煤量由195 t/h減到146 t/h，主蒸汽壓力由18.5 MPa下降到16.07 MPa，是機(jī)組發(fā)電功率滑至385 MW的原因。

1.3.5汽溫升高快

制粉系統(tǒng)B跳閘后，其他3套制粉系統(tǒng)運(yùn)行，啟動制粉系統(tǒng)D。如圖2所示，機(jī)組燃煤量與機(jī)組發(fā)電功率配合不好，原因在于啟動制粉系統(tǒng)D的時機(jī)掌握的不好，導(dǎo)致煤量疊加在協(xié)調(diào)增加給煤量上升階段，使汽溫升高較快。

1.3.6燃燒穩(wěn)定性變差

制粉系統(tǒng)D啟動后，對汽溫影響比較明顯，其它制粉系統(tǒng)減少給煤量，在各個磨煤機(jī)一次風(fēng)量沒有相應(yīng)減少的情況下，磨煤機(jī)出口的風(fēng)粉混合物濃度降低，著火滯后，對穩(wěn)定燃燒不利。

1.3.7燃煤量自動下降

由圖2可知，機(jī)組燃煤量在第24分鐘左右開始降低。這是由于第22分鐘時，操作人員將機(jī)組負(fù)荷指令由420 MW調(diào)整為460 MW，而此時為定壓方式，汽壓已超過16.07 MPa，因壓力偏差作用，燃煤量開始自動下降。

1.3.8爐膛燃燒惡化

第26分鐘時，操作人員將機(jī)組負(fù)荷指令由460 MW調(diào)整為420 MW，由于負(fù)荷前饋?zhàn)饔茫沟萌济毫坷^續(xù)自動下降，并加快了減煤速度，由圖2可知，煤量最低到118 t/h。此時操作人員解除燃煤自動控制為手動，增加給煤量，由圖2可知，在第32分鐘時，給煤量達(dá)到145 t/h，由于幅度過大，而二次風(fēng)門開啟過慢，導(dǎo)致總風(fēng)量低，空氣預(yù)熱器入口氧量過低，燃燒惡化。

1.3.9各層燃燒器失去火檢

由于燃燒惡化，各層燃燒器的火檢信號不同程度地頻繁閃動，最終相繼因2/5火檢失去保護(hù)動作而掉閘，最后造成鍋爐因火檢全部失去MFT保護(hù)動作而滅火。

綜上所述，磨煤機(jī)一次風(fēng)量大，二次風(fēng)量低，鍋爐總風(fēng)量低，是導(dǎo)致磨煤機(jī)火檢信號變差的主要原因，也是導(dǎo)致制粉系統(tǒng)掉閘及鍋爐MFT的主要原因。

2制粉系統(tǒng)故障防范措施

2.1給煤機(jī)跳閘處理

及時快速將熱風(fēng)調(diào)整門關(guān)回，防止因磨煤機(jī)出口溫度高，磨煤機(jī)掉閘，發(fā)生一次風(fēng)機(jī)搶風(fēng)，引起一次風(fēng)壓較大幅度波動。

2.2一次風(fēng)機(jī)搶風(fēng)

應(yīng)快速消除一次風(fēng)機(jī)搶風(fēng)，防止一次風(fēng)壓力波動過大和制粉系統(tǒng)堵磨。

2.3制粉系統(tǒng)跳閘

5套制粉系統(tǒng)運(yùn)行時，如果其中1套制粉系統(tǒng)跳閘，應(yīng)將機(jī)組協(xié)調(diào)切至“TF方式”。視當(dāng)時機(jī)組負(fù)荷和煤量情況，不要急于啟動備用制粉系統(tǒng)，適當(dāng)降低機(jī)組負(fù)荷，調(diào)整穩(wěn)定后，再投入備用制粉系統(tǒng)。

4套制粉系統(tǒng)運(yùn)行時，如果其中1套制粉系統(tǒng)掉閘，應(yīng)將機(jī)組協(xié)調(diào)切至“TF方式”。適當(dāng)降低機(jī)組出力或啟動備用制粉系統(tǒng)。若燃燒不穩(wěn)，應(yīng)立即投油助燃，防止鍋爐滅火事故發(fā)生。當(dāng)主汽壓力波動較大時，應(yīng)將“滑壓方式”切至“定壓方式”，防止燃料量發(fā)生較大幅度波動。

當(dāng)制粉系統(tǒng)發(fā)生掉閘，“煤水比”發(fā)生較大幅度擾動時，要及時手動調(diào)整“煤水比”，根據(jù)煤水比變化及時調(diào)整過熱器減溫水量，掌握提前量并留有一定的調(diào)整余度，防止汽溫大幅波動。

2.4機(jī)組協(xié)調(diào)方式改變

機(jī)組協(xié)調(diào)跳至基礎(chǔ)方式后，投入時應(yīng)首先投入機(jī)跟爐方式，待穩(wěn)定后再投入爐跟機(jī)，之后按機(jī)組正常加負(fù)荷方式進(jìn)行操作。

手動解除協(xié)調(diào)至基礎(chǔ)方式時需謹(jǐn)慎操作，觀察自動工作狀態(tài)，不到調(diào)節(jié)發(fā)散的緊急情況時不能手動解除協(xié)調(diào)。

2.5檢異常

定期全面檢查熱工火檢，防止因設(shè)備損壞、贓污造成的火檢信號失靈。

對于摻燒低揮發(fā)分煤的制粉系統(tǒng)，當(dāng)燃燒火檢信號不穩(wěn)定時應(yīng)當(dāng)停止摻燒。

2.6加強(qiáng)狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)監(jiān)視

制粉系統(tǒng)運(yùn)行時，應(yīng)加強(qiáng)對二次風(fēng)量的監(jiān)視，防止自動調(diào)節(jié)過低而影響燃燒。因一次風(fēng)量測量不準(zhǔn)，所以不能自動投入，運(yùn)行中應(yīng)及時手動調(diào)整供給磨煤機(jī)的一次風(fēng)量，防止一次風(fēng)量過大，并注意防止風(fēng)量過低導(dǎo)致磨煤機(jī)堵煤。此外，還應(yīng)加強(qiáng)自動調(diào)節(jié)專業(yè)技能的培訓(xùn)，掌握機(jī)組自動調(diào)節(jié)性能，并加強(qiáng)對機(jī)組運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)的監(jiān)視。

3結(jié)論

制粉系統(tǒng)的安全運(yùn)行直接關(guān)系到機(jī)組的安全性與經(jīng)濟(jì)性。通過對600 MW機(jī)組典型事例的分析可知，制粉系統(tǒng)發(fā)生故障時，備用制粉系統(tǒng)的投入、蒸汽參數(shù)的控制、燃燒的穩(wěn)定性及機(jī)組的協(xié)調(diào)控制等因素直接影響機(jī)組的安全運(yùn)行。因此，針對以上影響因素實(shí)施預(yù)防措施，能夠很大程度上減少制粉系統(tǒng)故障的發(fā)生，并減少因制粉系統(tǒng)故障帶來機(jī)組停機(jī)的幾率，提高機(jī)組運(yùn)行的可靠性。

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Case Research of the Trip of Coal Pulverizing System of

600 MW Unit and its Prevention Measures

XUE Zhi-jia1a,SHU Wen2,ZHANG Lian-sheng3,XIA Yong-fang1a,ZHANG Kai1b

(1a.School of Energy and Power Engineering; 1b.Journal Editorial Department,Shenyang Institute of Engineering,

Shenyang 110136,Liaoning Province; 2.Fushun International Engineering Consulting Center,Fushun 1130063,

Liaoning Province; 3.Guodian Kangping Power Generation Company Limited,

Operation Department,Kangping 110500,Liaoning Province)

Key words： coal pulverizing system;trip;unit shutdown;prevention measures

(責(zé)任編輯張凱校對佟金鍇)