王彥領，吳三超，王山彥，陳蘭鵬

(1.國家電投河南電力有限公司平頂山發(fā)電分公司，河南 平頂山 467312；2.河南九龍環(huán)保有限公司，河南 平頂山 467312)

一起鍋爐跳閘事故的原因分析及應對措施

王彥領1，吳三超1，王山彥2，陳蘭鵬1

(1.國家電投河南電力有限公司平頂山發(fā)電分公司，河南 平頂山 467312；2.河南九龍環(huán)保有限公司，河南 平頂山 467312)

介紹了一起1 000 MW超超臨界機組鍋爐水冷壁出口蒸汽過熱度高而導致跳閘的事故，分析了在事故發(fā)生前和事故過程中的鍋爐狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)高加疏水控制不當是造成鍋爐水冷壁過熱度高的主要原因，并提出了針對性的應對措施，有效保障了鍋爐安全穩(wěn)定地運行。

超超臨界機組；水冷壁；過熱度；高壓加熱器

0 引言

某電廠1 000 MW超超臨界機組型號為DG3000/26.15-Ⅱ1，鍋爐在運行期間發(fā)生垂直水冷壁出口蒸汽過熱度高，引發(fā)保護動作、機組跳閘事故。通過現(xiàn)場調(diào)研、資料查詢、事故分析，最終確定事故原因為設備故障及運行操作處理不當。為避免同類事故的發(fā)生，針對1 000 MW超超臨界鍋爐過熱度提出了改進措施和建議。

1 事故發(fā)生前狀態(tài)

1號機組負荷790 MW，CCS(Coordination Control System，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng))方式運行，主汽壓25.11 MPa，主汽溫597 ℃，給煤量372 t/h，給水量2 304 t/h，水燃比6.12，水冷壁出口過熱度28.4 ℃，1號爐1B，1C，1D，1E，1F磨煤機運行，1號主汽輪機雙背壓A/B凝汽器真空為-90.9/-92.3 kPa，A/B小汽輪機調(diào)門開度為73 %/49.9 %，1號主汽輪機4只主汽調(diào)閥開度分別為17 %，100 %，100 %，0。

2 事故過程

2015-06-19T15:04，1號機組單列高壓加熱器(以下簡稱“高加”)2號高加危急疏水一次電動門故障，聯(lián)系維護人員檢查該門故障性質(zhì)，提前關(guān)閉危急疏水二次電動門，試開關(guān)動作1次。

15:05，檢查確認2號高加危急疏水二次電動門在關(guān)閉位后，試開啟一次電動門。

15:06，2號高加危急疏水一次門開到位，聯(lián)鎖2號高加正常疏水調(diào)門超馳由80 %關(guān)至56 %，2號高加水位上升。

15:07，2號高加水位高二值(80 mm)，聯(lián)開危急疏水一、二次電動門，A側(cè)凝汽器真空開始下降，1號機主汽壓力，機組負荷開始下降。2號高加水位高一值報警消失，聯(lián)關(guān)高加危急疏水電動一次、二次門（后經(jīng)查實2道門均未關(guān)閉）。

15:09，A側(cè)凝汽器真空降至-86.2 kPa，1號高調(diào)門開度開大至40 %，A/B小機調(diào)門開度100 %/60 %，切除A小機遙控方式，機組由協(xié)調(diào)控制方式自動切為基本方式，由滑壓運行方式自動切換為定壓運行方式。

15:10，1號高調(diào)門開度開大至49 %，主汽壓下降到22.49 MPa，并持續(xù)下降，各抽汽壓力持續(xù)下降。操作員將基本方式切換為協(xié)調(diào)控制方式，由定壓運行方式切換為滑壓運行方式。

15:13，協(xié)調(diào)控制方式自動切換為汽機跟隨方式，1號高調(diào)門自動快速關(guān)閉至0。

15:15，主給水流量持續(xù)下降至1 552 t/h，水冷壁出口過熱度37 ℃，并快速上升。聯(lián)系臨機2號機組投入輔汽聯(lián)箱聯(lián)絡門，提高輔汽聯(lián)箱壓力，開輔汽至小機汽源門，提高給水流量。

15:16，手動停運1D磨。

15:17，手動停運1C磨。

15:18，手動停運1E磨，投入相關(guān)油槍助燃，快速減燃料。燃料減至243 t/h，主給水提高至1 697 t/h(在此期間給水流量最低下降至900 t/h)。

15:19，水冷壁出口過熱度快速上升到100℃，延時10 s后鍋爐MFT(Main Fuel Trip，主燃料跳閘)保護動作，首出“水冷壁出口過熱度高”，汽輪機、發(fā)電機跳閘，廠用電切換正常。

3 事故原因分析

3.1 主要原因

(1) 在處理1號機組2號高加危急疏水電動一次門缺陷開啟時，聯(lián)鎖超馳關(guān)閉2號高加正常疏水調(diào)門，2號高加水位快速上升，聯(lián)開危急疏水一、二次電動門。2號高加水位正常后聯(lián)關(guān)危急疏水一、二次門，但實際并未關(guān)閉，由于緊急疏水一直處于導通狀態(tài)，而且緊急疏水管徑和閥門通徑較大，大量蒸汽直接排放至疏水擴容器，造成A凝汽器真空下降、機組負荷驟減、主汽壓力、再熱蒸汽量及各段抽汽壓力持續(xù)下降。

在協(xié)調(diào)控制下，為維持機組負荷，1號高調(diào)門自動快速開大，加劇了機組負荷及主汽壓力的下降。汽泵小汽機汽源為四抽供汽，進汽壓力下降后轉(zhuǎn)速指令與實際偏差大，汽泵退出遙控方式，導致機組由協(xié)調(diào)控制模式自動切換為汽機跟隨模式，1號高調(diào)門又自動快速關(guān)閉。汽機進汽量減少后，再次加劇了四抽壓力的降低，小機進汽門全開后仍不能維持給水泵正常轉(zhuǎn)速，給水流量迅速降低。雖運行值班員相繼停運2臺磨煤機，但水冷壁出口汽溫仍持續(xù)升高，最終達到鍋爐MFT保護動作條件。

(2) DCS接收到2號高加危急疏水電動門開到位信號后觸發(fā)2號高加緊急疏水電動門開超馳動作，正常疏水調(diào)節(jié)閥邏輯將2號高加正常疏水調(diào)節(jié)閥由80 %超馳關(guān)至56 %，導致2號高加水位升高。當2號高加水位升高至高二值，聯(lián)鎖開啟了2號高加緊急疏水二次門；在該門開啟過程中，2號高加水位快速下降；當2號高加水位低于高一值時，發(fā)出指令聯(lián)鎖關(guān)閉2號高加緊急疏水一、二次門。

2號高加緊急疏水一次門由于閥門故障未能關(guān)閉，二次門正在開啟過程中無法執(zhí)行關(guān)閉指令(2號高加危急疏水一、二次電動門全行程開關(guān)時間需84 s，高加水位正常后聯(lián)關(guān)，聯(lián)關(guān)信號是1個2 s的脈沖信號，發(fā)送聯(lián)關(guān)信號時該二次門仍在開啟過程中，無法接受關(guān)閉指令)，最終導致2號高加緊急疏水一、二次門均沒有關(guān)閉，緊急疏水一直處于導通狀態(tài)，大量抽汽泄漏，機組負荷下降，造成給水泵小汽輪機汽源壓力下降。調(diào)閥全開后汽泵出力不足、給水流量低是本次跳機的主要原因。

3.2 次要原因

(1) 當2號高加危急疏水一次門開啟時，超馳動作于2號危急疏水門后狀態(tài)反饋不對，高加正常疏水調(diào)門關(guān)閉到一定范圍(函數(shù)關(guān)系)，邏輯設置不合理。

(2) 給水泵小汽輪機設計汽源有3路：一路正常供應汽源為四抽提供；一路低負荷汽源為冷再切換閥提供；另一路調(diào)試汽源由輔汽聯(lián)箱提供。冷再切換閥因基建期無法吹管，未進行調(diào)試，無法使用；冷再至輔汽聯(lián)箱壓力自動調(diào)節(jié)品質(zhì)差，壓力設定值為0.44 MPa。在事故過程中，冷再至輔汽調(diào)節(jié)門最大僅開至12.9 %，輔汽聯(lián)箱壓力最低降至0.29 MPa，供汽不足。

(3) 機組協(xié)調(diào)控制中汽機跟隨控制方式下，汽機主控自動調(diào)節(jié)品質(zhì)差造成汽機高調(diào)門動作過快，機組負荷驟減，四抽壓力降低汽泵出力無法滿足給水需求。

(4) 二段抽汽管徑為DN377，但危急疏水管徑為DN450，危急疏水僅設置2道電動門，全開時造成機組主汽壓力、負荷、真空等參數(shù)變化大。值班人員對危急疏水調(diào)門調(diào)整風險預控不到位。

(5) 值班人員對2號高加疏水控制及真空下降原因判斷不準確，采取措施不及時；對2臺小汽輪機調(diào)門監(jiān)視不及時，申請鄰機供汽較為遲緩。

4 應對措施

針對以上故障原因，提出以下幾點改進措施。

(1) 對高加危急疏水一次門開啟時，超馳動作于2號高加正常疏水調(diào)門關(guān)閉到一定范圍(函數(shù)關(guān)系)的邏輯進行優(yōu)化。

(2) 徹底處理2號高加危急疏水一、二次電動門經(jīng)常故障缺陷，保證設備可靠性。

(3) 對2號高加危急疏水電動門進行改造，將1道電動門更換為真空型調(diào)節(jié)門。對一、二段抽汽危急疏水管徑和閥門系統(tǒng)重新進行匹配性檢查，如有必要，對其進行技術(shù)改造。

(4) 修改和優(yōu)化冷再至輔汽調(diào)門自動調(diào)節(jié)參數(shù)，確保各負荷工況下輔汽聯(lián)箱壓力穩(wěn)定。利用合適機會進行小機高壓汽源切換閥的調(diào)試。

(5) 全面排查和梳理機組控制邏輯，優(yōu)化協(xié)調(diào)控制中汽機主控PID參數(shù)，確保各種工況下，對機組負荷、主汽壓力等參數(shù)的控制正確、平穩(wěn)，不出現(xiàn)大幅波動。

(6) 提高值班人員操作技能水平，尤其是機組負荷快速下降時給水調(diào)節(jié)能力。針對機組高加疏水閥門故障，進行事故分析，必要時切除高加運行。

5 結(jié)束語

對于1 000 MW超超臨界機組，鍋爐水冷壁出口蒸汽過熱度作為主蒸汽溫調(diào)節(jié)的前饋信號，控制著鍋爐水燃比，是直流鍋爐監(jiān)視和跳閘的重要參數(shù)。它的變化直接影響鍋爐蒸汽溫度調(diào)節(jié)品質(zhì)，甚至影響鍋爐受熱面氧化皮的生成，關(guān)系鍋爐壽命。針對與過熱度有關(guān)的系統(tǒng)和設備進行技術(shù)改造和缺陷處理，優(yōu)化設備動作邏輯，可以有效提高鍋爐安全穩(wěn)定的運行。

1 樊泉桂．超臨界鍋爐中間點溫度控制問題分析[J]．鍋爐技術(shù)，2005，36(6):1-4．

2 沈邱農(nóng)，程鈞培．超超臨界機組參數(shù)和熱力系統(tǒng)的優(yōu)化分析[J]．動力工程，2004，24(3):305-310．

3 沈翔宇．集控運行規(guī)程[M]．北京：高等教育出版社，2010．

2016-08-25。

王彥領(1979-)，男，工程師，主要從事火力發(fā)電廠運行管理工作，email：winnerwyl@163.com。

吳三超(1974-)，男，工程師，主要從事火力發(fā)電廠管理工作。

王山彥(1989-)，男，助理工程師，主要從事火力發(fā)電廠運行工作。

陳蘭鵬(1978-)，男，助理工程師，主要從事火力發(fā)電廠運行工作。