張 皓 孔德偉 杜宇航

（1.國能河北衡豐發(fā)電有限責任公司，河北 衡水 053000；2.中國華電科工集團有限公司，北京 100160；3.河北榮春能源科技有限公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

某電廠3#機組鍋爐為東方鍋爐股份有限公司生產(chǎn)的超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐，它是一種單爐膛、一次中間再熱、采用前后墻對沖燃燒方式、平衡通風、半露天布置、固態(tài)排渣、全鋼結(jié)構(gòu)、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。汽輪機是哈爾濱汽輪機廠有限責任公司（簡稱哈汽）研制的350 MW超臨界、一次中間再熱，單軸、三缸兩排汽、抽凝式、濕冷汽輪機組，同時低壓缸可切除運行，型號為C350/269-24.6/0.4/569/569。發(fā)電機系哈爾濱發(fā)電機廠制造的汽輪發(fā)電機。冷卻方式：水氫氫。勵磁方式：自并勵靜止可控硅勵磁。

高壓加熱器是火電機組回熱循環(huán)的重要部分，高壓加熱器利用汽輪機抽汽加熱鍋爐給水，從而減小給水和鍋爐爐膛內(nèi)的溫差，提高加熱效率，提高溫差換熱效率，提高整個機組的熱力系統(tǒng)循環(huán)效率[1]。因為高壓加熱器是使用汽輪機抽汽來加熱鍋爐給水，運行情況非常復(fù)雜，故障發(fā)生的可能性也極大，所以機組都會設(shè)置聯(lián)鎖條件使高加解列，如水位高三值，還會在主控界面提供運行人員手動操作的按鈕。因電廠運行人員水平參差不齊，高加解列后控制操作出錯頻繁，故本文根據(jù)正常運行工況下高加解列后的情況分析優(yōu)化控制措施。

回熱抽汽系統(tǒng)如圖1所示。本機組的整個高壓加熱系統(tǒng)系三臺臥式加熱器串聯(lián)結(jié)構(gòu)，分為一號、二號、三號高加，在熱力循環(huán)圖中為HP1、HP2、HP3；過熱蒸汽冷卻段、凝結(jié)段和疏水段三部分組成了高壓加熱器的換熱面。

圖1 回熱抽汽系統(tǒng)

每臺高壓加熱器均裝有一個固定支座、兩個滾動支座。

1 高加解列對機組造成的影響

1.1 對汽輪機的影響

投入機組協(xié)調(diào)控制模式，高加解列時的影響：高加停止抽汽，相比正常工況會增加大量蒸汽在汽輪機內(nèi)做工，造成機組負荷快速增長20～40 MW，協(xié)調(diào)控制會自動減少煤量，但因為給水溫度降低，燃燒反應(yīng)慢，中間點溫度下降，負荷也會隨之下降，造成負荷的持續(xù)波動，會持續(xù)7～8 min[2]。由于沒有了高加抽汽，汽輪機會大幅降低做功所需的進汽量，抽汽的消失使汽輪機的高壓缸做功能力降低，中壓缸和低壓缸做功能力增加，使汽輪機的做功效率降低。高加解列對汽輪機的影響如表1所示。

表1 高加解列對汽輪機的影響

1.2 對鍋爐的影響

在協(xié)調(diào)投入的情況下，高加突然解列，會造成鍋爐給水流量極快下降，鍋爐給水溫度大幅下降，導(dǎo)致煤耗上升，由于負荷急劇增加，協(xié)調(diào)控制會自動降低給煤量，鍋爐排煙溫度將大幅下降，機組熱效率會大幅降低，機組經(jīng)濟性也隨之大幅降低[3]。待機組重新維持穩(wěn)態(tài)，因給水溫度降低近100 ℃，燃燒所需煤量會較之前大幅上升，但產(chǎn)汽量會較解列前降低，造成鍋爐劇烈燃燒，一級減溫水和二級減溫水的投入量較之前增加近一倍，使鍋爐的燃燒效率較解列前大幅降低。某電廠#3機組在調(diào)試期間由于施工質(zhì)量問題高加正常疏水調(diào)閥內(nèi)漏，高加解列進行檢修。#3號機組350 MW負荷高加解列前后運行工況的對比如表2所示。

表2 高加解列對鍋爐的影響

1.3 對主再熱蒸汽壓力和汽溫的影響

高加解列后，由于負荷會快速上升，汽輪機的高壓調(diào)門會快速調(diào)小，主蒸汽流量會降低，主蒸汽壓力急速提升，將會造成主蒸汽溫度升高。由于蒸汽壓力升高，再熱器的溫度也會隨蒸汽壓力升高而升高，為了維持再熱器汽溫的穩(wěn)定，再熱器減溫水量會隨之增加。

1.4 對中間點溫度的影響

高加解列后，管道還有省煤器內(nèi)還有一部分高熱量的給水，所以給水溫度不會突然變化。一段時間后鍋爐給水溫度降低，煤量降低，由于有鍋爐蓄熱，鍋爐給水會先消耗掉這一部分蓄熱，所以中間點溫度不會突然降低，但是經(jīng)過很短暫的一段時間，中間點溫度會開始下降，由于給水溫度下降，給水在鍋爐內(nèi)需要加熱的時間變長，造成過熱段減少，過熱度下降，所以中間點溫度會降低。高加解列對各部位溫度影響如表3所示。

表3 高加解列對中間點溫度影響

1.5 對除氧器、排汽設(shè)備水位的影響

高加解列，高加事故緊急疏水至疏水擴容器調(diào)門全開，至除氧器的正常疏水調(diào)門全關(guān)，除氧器水位會下降，而排汽設(shè)備水位會上漲。因為除氧器減少了高加正常疏水200 t/h的補水量，機組負荷會因為給水不足而降低。

1.6 對脫硫脫硝設(shè)備的影響

高加解列后鍋爐給水溫度降低，省煤器水的吸熱量增大，鍋爐的排煙溫度會出現(xiàn)明顯的下降，空預(yù)器出口一、二次風溫會降低。如果維持和高加解列前相同的負荷，給煤量和正常運行工況相比會有明顯增加。一、二次風溫的降低造成床溫降低，低負荷時，床溫降低會造成氮氧化物NOx排放值超標。

1.7 高加解列對機組造成的影響總結(jié)

高加解列會造成一段時間內(nèi)負荷劇烈波動，對汽輪機造成極大的負荷壓力，末級葉片受到的熱應(yīng)力增大，甚至過負荷，造成末級葉片安全性降低。主蒸汽壓力和溫度短時間內(nèi)劇烈波動，主再熱水量成倍增加，影響機組經(jīng)濟性[4]。鍋爐給水溫差過大，可能造成水冷壁爆管，影響機組安全運行。煤量上升，給水下降，較高加解列前機組煤耗上升明顯，汽輪機效率下降明顯，會給機組的安全穩(wěn)定運行造成巨大影響。

2 控制措施

1）煤量控制。控制機組負荷最終的落實就是控制煤量，控制煤量同時要注意水煤比、過熱度、中間點溫度等變化情況。高加解列后機組負荷快速上升，為了穩(wěn)定負荷，鍋爐主控自動模式下必定是減少煤量，因為鍋爐反應(yīng)較慢，必要時要切除自動，手動減煤，這樣可以緩解高加解列時汽輪機負荷驟然上升、主汽壓力驟增、再熱器安全閥動作等異常情況。在機組運行趨于穩(wěn)定時，應(yīng)增加煤量，要注意趨于穩(wěn)態(tài)時煤量應(yīng)比高加解列前高。

2）水量控制。因為鍋爐有蓄熱能力，加之因高加解列而溫度降低的水會過一段時間才能進入鍋爐受熱面，所以鍋爐各工質(zhì)溫度會延遲一段時間才下降，故水量不能隨著給水溫度的降低而同步減少，應(yīng)該先適當減少一部分給水，然后根據(jù)中間點溫度的變化調(diào)整給水量，防止一次性減水量過大造成中間點溫度過高而超溫。

3）超臨界直流爐平行工作的水冷壁管內(nèi)，有的管子流量大，有的管子流量小，所以同一工作壓差對應(yīng)三種不同的流量情況，流量小的管子可能會因為給水量減小提前蒸干，造成管壁超溫現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為“水動力多值性”，高加解列后，低負荷運行時，運行人員應(yīng)密切關(guān)注鍋爐水冷壁各管壁溫差，為防止水冷壁超溫爆管，必要時應(yīng)提高給水壓力或調(diào)整二次風擋板。

4）爐側(cè)調(diào)整，縮短過負荷時間。由于制粉系統(tǒng)慣性較大，在降低給煤量過程中，必要時可以關(guān)停磨煤機，這樣雖然無法降低機組峰值負荷，但是可以縮短機組過負荷時間。不過關(guān)停磨煤機會導(dǎo)致負荷波動較大，影響機組的穩(wěn)定運行。

5）充分利用爐側(cè)蓄熱降低機組峰值負荷。高加解列后1、2、3段抽汽電動門關(guān)閉，由于電動門有行程，主蒸汽壓力不會高加一解列就升到最高，也就是負荷不會高加一解列就升到峰值，負荷從上升到峰值大約有2 min的緩沖時間，可以充分利用鍋爐的蓄熱能力，在高加解列后爐側(cè)適當減負荷，機側(cè)以較大的速率，如10～20 MW/min，關(guān)小汽輪機調(diào)門，以降低機組峰值負荷。待機組負荷到達安全范圍后，再調(diào)大汽輪機高調(diào)閥門。

3 高加解列后操作步驟

結(jié)合實際運行工況，總結(jié)350 MW超臨界直流鍋爐機組在正常運行工況下高加解列時的控制措施，通過以下事故處理操作，可以較好地確保機組安全運行。

1）首先確認高加解列，旁路閥全開，事故疏水閥和正常疏水閥全開，1、2、3段抽汽電動門關(guān)閉，高加水位下降。

2）爐側(cè)適當減煤8～10 t/h，為防止汽輪機末級葉片過負荷運行，要使機組最大出力較高加解列前低5%。

3）根據(jù)實際運行和負荷上漲情況，為防止負荷超過380 MW，可以根據(jù)發(fā)電機定子電流情況開啟低壓旁路。

4）如開啟低旁，要注意凝汽器真空下降、四段抽汽壓力情況。

5）機組負荷下降至安全范圍內(nèi)后逐漸關(guān)小低壓旁路，直至全關(guān)。

6）爐側(cè)給水溫度下降后，注意鍋爐主再熱蒸汽溫度的調(diào)整。

7）低壓旁路關(guān)閉后確認低壓旁路門關(guān)閉嚴密，不內(nèi)漏。

4 結(jié)束語

高加解列后，機組的負荷、主汽壓等波動較大，嚴重影響機組的安全穩(wěn)定運行，因運行人員的水平參差不齊，極有可能因為經(jīng)驗不夠或運行人員反向操作導(dǎo)致機組跳機或發(fā)生運行事故。在處理高加解列事故的動態(tài)調(diào)整過程中，各機組實際情況和運行狀態(tài)各有差異，本文通過對高加解列前后機組相關(guān)參數(shù)的分析，總結(jié)出一系列操作步驟作為參考，可供運行人員學習。處理高加解列事故原則是先穩(wěn)定一個參數(shù)，可以先穩(wěn)定煤量或鍋爐給水流量，然后時刻注意機組各個參數(shù)，如主再熱蒸汽溫度和壓力，參考水煤比、中間點溫度和過熱度的變化趨勢，控制機組各個參數(shù)穩(wěn)定變化。本文的分析為高加緊急解列后的處理提供了一定的理論指導(dǎo)，對維護機組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行具有重要作用。