趙智慧，司文波

(華能國際電力股份有限公司玉環(huán)電廠，浙江 臺州　317604)

玉環(huán)電廠汽輪機(jī)是上海汽輪機(jī)有限公司引進(jìn)德國西門子技術(shù)生產(chǎn)的1 000 MW超超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組，型號為N1000-26.25/600/600(TC4F)，額定功率1 000 MW。型式為超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式、八級回?zé)岢槠?。該汽輪機(jī)的通流部分由高壓、中壓和低壓三部分組成，汽輪機(jī)采用節(jié)流調(diào)節(jié)，高壓缸進(jìn)口設(shè)有兩個高壓主汽門和兩個高壓調(diào)節(jié)門，高壓缸排汽經(jīng)過再熱器再熱后，通過中壓缸進(jìn)口的兩個中壓主汽門和兩個中壓調(diào)門進(jìn)入中壓缸，中壓缸排汽通過連通管進(jìn)入兩個低壓缸繼續(xù)做功后分別排入兩個凝汽器。機(jī)組旁路系統(tǒng)配置了瑞士CCI AG/SULZER 公司制造的AV6+旁路系統(tǒng)，容量為40%BMCR 的高、低壓兩級串聯(lián)旁路，高壓旁路每臺機(jī)組設(shè)置一套，從汽機(jī)入口前主蒸汽聯(lián)絡(luò)管接出，經(jīng)減壓、減溫后接入冷再蒸汽管道，低壓旁路每臺機(jī)組設(shè)置二套，每套容量為20%BMCR ，從汽機(jī)中壓缸入口前再熱蒸汽支管接出，經(jīng)減壓、減溫后接入凝汽器。低旁系統(tǒng)減溫水由凝水系統(tǒng)供給，凝結(jié)水泵A泵變頻運(yùn)行，B泵工頻備用。

1　設(shè)備簡介

中壓調(diào)門安裝有兩個失電動作跳閘電磁閥和一個伺服閥，在運(yùn)行過程中兩個電磁閥均得電，線圈克服彈力吸附閥芯使泄油通道封閉，調(diào)門按伺服閥指令開啟調(diào)門，兩個跳閘電磁閥并聯(lián)安裝，只要有一個電磁閥失電動作，將油口打開，油缸的壓力油將逆止閥打開，和回油接通，從而將閥門快速關(guān)閉，中壓缸調(diào)門就會關(guān)閉。執(zhí)行機(jī)構(gòu)原理圖見圖1。

圖1　調(diào)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)原理

2　事故現(xiàn)象及處理過程

華能玉環(huán)電廠作為國內(nèi)首臺1 000 MW超超臨界機(jī)組，投產(chǎn)運(yùn)行10年，已發(fā)生過三次機(jī)組運(yùn)行當(dāng)中單側(cè)中壓調(diào)門異常關(guān)閉事件?，F(xiàn)以其中一次中壓調(diào)門異常關(guān)閉為例，對事故處理過程進(jìn)行探討。

事故前工況：機(jī)組負(fù)荷826 MW，主蒸汽壓力23.3 MPa，主蒸汽溫度597℃，再熱蒸汽溫度598℃，下五套制粉系統(tǒng)運(yùn)行(共六套制粉系統(tǒng))，CCS方式。A/B側(cè)高調(diào)開度44%，A/B側(cè)中調(diào)開度100%。A側(cè)中壓調(diào)門關(guān)閉后，兩側(cè)再熱蒸汽溫度發(fā)生偏差，A側(cè)再熱蒸汽溫度快速上漲，爐側(cè)最高上升至661℃，機(jī)側(cè)最高上升至634℃，B側(cè)再熱蒸汽溫度快速下降，爐側(cè)最低下降至505℃，機(jī)側(cè)最低下降至519℃,如圖2所示。

圖2　處理過程曲線1

立即打閘1A、1B制粉系統(tǒng)，快速開啟A側(cè)低旁，投入A側(cè)低旁減溫水和A側(cè)低旁三級減溫水。A側(cè)低旁后溫度大于100℃，A凝泵超馳提升至工頻轉(zhuǎn)速。調(diào)整鍋爐燃燒，加強(qiáng)B側(cè)燃燒，減弱A側(cè)燃燒。抑制B側(cè)蒸汽通流量突增，防止B側(cè)再熱汽溫快速下降和A側(cè)再熱器管壁超溫，盡量控制兩側(cè)再熱汽溫度偏差在28℃以內(nèi)。RB動作至目標(biāo)負(fù)荷500 MW，復(fù)歸RB，繼續(xù)減負(fù)荷至400 MW，如圖3所示。

圖3　處理過程曲線2

中壓調(diào)門故障處理完畢后，確認(rèn)故障側(cè)機(jī)側(cè)再熱汽溫低于616℃，在DEH的CONTRAL 1畫面中“RELEASE PROTECTION”按鈕進(jìn)行手動復(fù)歸，使A側(cè)中調(diào)門跳閘電磁閥得電，通過設(shè)定中壓調(diào)門閥限的方式逐漸開啟A側(cè)中壓調(diào)門至全開，并監(jiān)視好EH油系統(tǒng)油壓(若發(fā)現(xiàn)油壓波動較大立即停止操作)，同時緩慢關(guān)閉A側(cè)低旁，維持主再熱蒸汽溫度及負(fù)荷穩(wěn)定。注意監(jiān)視軸承溫度和振動、軸向位移等參數(shù)變化。

3　應(yīng)對策略探討

3.1　汽溫偏差控制

此次事故處理過程中， 1號機(jī)主蒸汽溫度A側(cè)最低至578℃，主蒸汽溫度B側(cè)最低566℃，再熱蒸汽溫度A側(cè)最高值達(dá)到634℃，再熱蒸汽溫度B側(cè)最低519℃，再熱蒸汽溫度偏差較大。同時低溫再熱器金屬溫度和末級再熱器金屬溫度快速上升，部分達(dá)到報警值，見圖4。

圖4　主再熱汽溫變化曲線圖

A側(cè)中壓調(diào)門關(guān)閉以后，A側(cè)再熱蒸汽瞬間停滯，A側(cè)再熱器被干燒，使A側(cè)再熱器管壁嚴(yán)重超溫，而所有高壓缸排汽全部流入B側(cè)再熱器，使B側(cè)再熱蒸汽溫度急劇下降。最終使A/B兩側(cè)再熱汽溫發(fā)生嚴(yán)重偏差。而控制再熱器金屬壁溫及溫差的關(guān)鍵點，在于增加事故側(cè)蒸汽通流量，即開啟相應(yīng)側(cè)低旁?？偟目刂圃瓌t：調(diào)門異常故障關(guān)閉后，越早開啟低旁，增加事故側(cè)蒸汽通流量，越有利于減少再熱器金屬壁溫和縮小再熱汽溫偏差。低旁開啟以后，注意監(jiān)視低旁減溫水自動開啟，根據(jù)低旁閥后溫度調(diào)整低旁開度，盡可能的開大低旁能快速有效的控制再熱汽溫，同時開啟A側(cè)低旁三級減溫至20%。通過調(diào)節(jié)煙溫?fù)醢?，燃燒器擺角等方式，控制再熱汽溫偏差。調(diào)節(jié)再熱汽溫的同時，注意兼顧主汽溫度的控制。

同時，確定調(diào)門異常關(guān)閉后，可以通過開啟A側(cè)中壓主汽門前再熱汽管道疏水門、A側(cè)中壓主汽門前疏水門、A側(cè)中壓調(diào)門前疏水門，來增加事故側(cè)蒸汽通流量，并開啟高壓疏水立管和高疏擴(kuò)減溫水。

3.2　凝泵如何提工頻探討

低旁的開度受低旁后溫度的限制(低旁后溫度大于200℃，低旁自動關(guān)閉)，快速提高凝水壓力至工頻，更有利于控制低旁后溫升，從而盡快開大低旁，增加事故側(cè)蒸汽通流量，降低A側(cè)再熱汽溫，減少兩側(cè)再熱汽溫偏差。關(guān)于提高凝結(jié)水壓力至工頻的3種操作方式如下。

方案一：通過開啟低旁，低旁后溫度大于100℃，超馳指令動作，A凝泵自動提升至工頻壓力，如圖5所示。

凝泵變頻轉(zhuǎn)速由1 133 r/min超馳到工頻轉(zhuǎn)速1 488 r/min用時約17 s，除氧器水位最高至3 075 mm(正?？刂圃? 000 mm左右)。此種方法是在凝結(jié)水泵變頻運(yùn)行的情況下，先開啟低旁，當(dāng)?shù)团院鬁囟却笥?00℃，A凝泵超馳動作，自動提升至工頻轉(zhuǎn)速。通過本次處理情況來看低旁快速開至60%，低旁后溫度最高到140℃。低旁減溫水能夠控制低旁后溫度不超限。

圖5　凝泵自動提升至工頻對機(jī)組影響曲線圖

方案二：手動操作將A凝泵提至工頻轉(zhuǎn)速(凝泵變頻切手動，主調(diào)手動)。

2015年B側(cè)中壓調(diào)門關(guān)閉參數(shù)曲線(見圖6)，1號機(jī)從750 MW快速降負(fù)荷，通過手動將主調(diào)切手動和凝泵變頻器切手動，將凝泵變頻轉(zhuǎn)速1 099 r/min逐漸提高至工頻轉(zhuǎn)1 488 r/min，用時約8 min，除氧器水位最高至3 461 mm。B側(cè)低旁一直保持3%開度，低旁后溫度升高至81℃，低旁減溫水調(diào)門58%開度，此后逐漸開啟低旁至56%，低旁減溫水調(diào)門開至100%，低旁后溫度最高至137℃。此方法將凝泵提至工頻轉(zhuǎn)速耗時較長，不利于快速開啟低旁，并且除氧器水位手動控制，液位波動較大，值班員操作量也較大。

圖6　手動操作將A凝泵提至工頻對機(jī)組影響

方案三：直接啟動B凝泵，兩臺凝泵同時運(yùn)行，A凝泵超弛動作，自動提至工頻轉(zhuǎn)速。

單側(cè)中壓調(diào)門關(guān)閉，低旁開啟后，手動啟動B凝泵，A凝泵超弛動作，自動提至工頻轉(zhuǎn)速，整個過程所需時間只要幾秒鐘。待A凝泵達(dá)到工頻壓力后，視情況停運(yùn)其中一臺凝泵。通過以往試驗數(shù)據(jù)表明，除氧器上水主調(diào)超馳動作后自動控制除氧器水位，除氧器水位波動不大。

通過對比這3種方案，方案二手動操作將A凝泵提至工頻轉(zhuǎn)速，耗時較長，不利于快速開啟低旁，手動調(diào)節(jié)除氧器上水流量，除氧器水位得不到很好控制，而且操作量較大，不建議采用。方案一和方案三凝泵超馳至工頻轉(zhuǎn)速，除氧器上水調(diào)門在自動，耗時較短，有利于快速開啟低旁，且除氧器水位波動不大。從本次處理情況來看低旁快速開至60%，低旁后溫度最高到140℃，能夠滿足要求。建議采用方案一和方案三將凝泵快速提升至工頻轉(zhuǎn)速。

3.3　熱負(fù)荷控制探討

單側(cè)中壓調(diào)門異常關(guān)閉后，機(jī)組負(fù)荷目標(biāo)值450 MW(變負(fù)荷速率15 MW/min)，優(yōu)先采用中間四臺磨運(yùn)行，也可根據(jù)實際情況打閘下位磨，保留上三臺磨運(yùn)行。若采用上四臺磨煤機(jī)運(yùn)行，不利于控制脫硝出口NOx濃度。若采用下四臺磨煤機(jī)運(yùn)行，同時快速降負(fù)荷，不利出口煙氣溫度控制，脫硝煙氣溫度可能快速下降至脫硝跳閘值，同時下位磨運(yùn)行，水冷壁金屬壁溫難以控制，可能會超限。

因此，優(yōu)先采用中間四臺磨煤機(jī)運(yùn)行，有利于控制煙溫和脫硝出口NOx濃度。為防止NOx超標(biāo)，及時投入備用組噴槍。由于調(diào)節(jié)再熱汽溫偏差，加強(qiáng)B側(cè)燃燒，B側(cè)煙氣量較A側(cè)多，從而使B側(cè)NOx濃度容易超標(biāo)，可適當(dāng)調(diào)節(jié)A、B脫硝反應(yīng)器入口噴氨調(diào)門。在快速降負(fù)荷的過程中，煙溫降低，再加上風(fēng)量大，會使原煙氣NOx生成量快速上升，導(dǎo)致氨需量增大，脫硝熱解爐出口溫度可能下降至跳閘值，此時應(yīng)及時投入脫硝電加熱，避免脫硝系統(tǒng)跳閘。

4　結(jié)語

對于同類型1 000 MW超超臨界機(jī)組單側(cè)中壓調(diào)門異常關(guān)閉后，根據(jù)單側(cè)中壓調(diào)門異常關(guān)閉的事故現(xiàn)象，第一時間準(zhǔn)確判斷事故類型，進(jìn)行正確調(diào)整。調(diào)節(jié)重點應(yīng)主要考慮再熱蒸汽溫差和再熱器金屬壁溫的控制，而控制關(guān)鍵點在于增加事故側(cè)蒸汽通流量，即開啟故障側(cè)低旁，中壓調(diào)門異常故障關(guān)閉后，越早開啟低旁，增加事故側(cè)蒸汽通流量，越有利于減少再熱蒸汽溫差和再熱器金屬壁溫。同時加強(qiáng)主機(jī)振動和汽動給水泵運(yùn)行工況的監(jiān)視，對于已經(jīng)改造后的汽動引風(fēng)機(jī)機(jī)組，由于汽源取自機(jī)組低溫再熱器出口，應(yīng)加強(qiáng)汽動引風(fēng)機(jī)的進(jìn)汽調(diào)節(jié)級壓力、溫度、軸承振動、脹差、位移等參數(shù)監(jiān)視，防止引風(fēng)機(jī)失速。