火力發(fā)電廠因保護(hù)誤動(dòng)、人員誤操作、鍋爐輔機(jī)故障等原因均可造成鍋爐主燃料跳閘(MFT)，尤其是近年來，火電企業(yè)摻燒劣質(zhì)煤的比例增加，由鍋爐MFT引發(fā)的非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)增加。鍋爐MFT聯(lián)跳汽輪機(jī)不僅使鍋爐的余熱得不到充分利用，而且機(jī)組重新啟動(dòng)成本高，恢復(fù)時(shí)間長，損失電量多。另外汽輪機(jī)跳閘將直接影響汽輪機(jī)的安全及使用壽命，大型發(fā)電機(jī)解列對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行也極為不利。因此，大型火電機(jī)組鍋爐MFT后能在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)提高火電廠的經(jīng)濟(jì)性和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性具有重要意義。
1、設(shè)備簡介
國電菏澤發(fā)電廠3號(hào)機(jī)組配備了英國MBEL(Mitsui Babcock)公司生產(chǎn)的MBEL-1025/17.3—541／541型“W”火焰、單汽包、單爐膛、平衡通風(fēng)、一次中間再熱、亞臨界參數(shù)的自然循環(huán)鍋爐，采用輕型敷管式爐墻、全懸吊鋼構(gòu)架。爐膛在標(biāo)高為23 m的爐拱處分為上、下兩個(gè)部分，下爐膛截面呈八角形，上爐膛呈長方形。爐膛前、后爐拱處各布置了3組直流垂直下噴射狹縫式燃燒器，每組燃燒器由4只主煤粉噴口、4只乏氣噴口、8只二次風(fēng)噴口和2只點(diǎn)火油槍組成。爐前墻下部設(shè)置3只啟動(dòng)油槍。制粉系統(tǒng)由6臺(tái)皮帶秤重式給煤機(jī)、3臺(tái)雙進(jìn)雙出滾筒式磨煤機(jī)及分離器、旁路風(fēng)等組成，每臺(tái)磨煤機(jī)的一端分別對(duì)應(yīng)一組燃燒器。鍋爐設(shè)計(jì)燃用85%無煙煤和15%半無煙煤的混合物，點(diǎn)火助燃用油為0號(hào)輕柴油。汽輪機(jī)為N300-16.7／5371537優(yōu)化引進(jìn)型亞臨界中間再熱機(jī)組，亞臨界、中間再熱式、高中壓合缸、雙缸雙排汽、單軸、凝汽式汽輪機(jī)，額定主蒸汽壓力16.7MPa，額定主、再熱汽溫均為537℃。富通新能源生產(chǎn)銷售
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒
顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
機(jī)組原設(shè)計(jì)大聯(lián)鎖保護(hù)是：鍋爐MFT后聯(lián)跳汽輪機(jī)，汽輪機(jī)跳閘后聯(lián)跳發(fā)電機(jī)，即當(dāng)鍋爐MFT后，汽輪機(jī)緊急停機(jī)系統(tǒng)(ETS)停機(jī)電磁閥接受來自鍋爐FSSS系統(tǒng)的輸出信號(hào)，泄去高中壓自動(dòng)主汽門、調(diào)速汽門安全控制油壓，關(guān)閉高中壓自動(dòng)主汽門、調(diào)速汽門，發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組從電網(wǎng)解列。
2、鍋爐MFT聯(lián)跳汽輪機(jī)存在的問題
鍋爐MFT后，如果從爐膛壓力、煙氣中氧的體積分?jǐn)?shù)（氧量）、火檢信號(hào)等參數(shù)判斷確認(rèn)MFT動(dòng)作正常，保護(hù)動(dòng)作原因清楚，排除其他設(shè)備原因后，可立即恢復(fù)機(jī)組啟動(dòng)。檢查確認(rèn)設(shè)備正常，調(diào)整引、送風(fēng)機(jī)風(fēng)量至吹掃風(fēng)量；爐膛吹掃條件滿足，啟動(dòng)吹掃程序，同時(shí)聯(lián)系熱工解除汽包水位高、低保護(hù)；吹掃完成后，復(fù)位MFT信號(hào)，啟動(dòng)主油閥程序，建立油壓至0.8 MP左右；投入B磨煤機(jī)兩端至少各一只油槍運(yùn)行，啟動(dòng)B磨煤機(jī)順控程序；B磨煤機(jī)運(yùn)行正常后再逐步啟動(dòng)C磨煤機(jī)和A磨煤機(jī)運(yùn)行。這樣鍋爐恢復(fù)時(shí)間一般在120 min左右。
汽輪機(jī)跳閘后，汽缸各部分金屬溫度一般在460℃左右，若此時(shí)進(jìn)行汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)，屬于極熱態(tài)啟動(dòng)。為了減少汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過程中汽缸各部件的熱應(yīng)力損傷，要求主、再熱蒸汽溫度高于高、中壓第一級(jí)金屬溫度50 K以上。為了避免主蒸汽進(jìn)入汽缸后因過熱度低而導(dǎo)致蒸汽大量凝結(jié)現(xiàn)象的發(fā)生，要求熱態(tài)啟動(dòng)主蒸汽過熱度不低于100～120 K。因此，汽輪機(jī)極熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)主、再熱汽溫度不低于510℃。在汽輪機(jī)啟動(dòng)升速過程中，由于汽缸溫度高，進(jìn)汽量小，為了減少熱應(yīng)力，應(yīng)盡快升速、并列、帶負(fù)荷。
當(dāng)鍋爐發(fā)生MFT后，汽輪機(jī)聯(lián)鎖跳閘，發(fā)電機(jī)解列。這種保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是可以避免冷蒸汽或水進(jìn)入汽輪機(jī)而造成設(shè)備損壞事故；但由于鍋爐MFT后恢復(fù)時(shí)間長，汽輪機(jī)要求溫度水平高而進(jìn)一步延長了機(jī)組并列時(shí)間。由此可見，鍋爐MFT聯(lián)跳汽輪機(jī)安全性高，但經(jīng)濟(jì)性差。
3、MFT后停爐不停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)
鍋爐滅火后，若汽輪機(jī)不跳閘，高中壓主汽門、調(diào)門仍處于開啟狀態(tài)，就會(huì)使主、再熱蒸汽溫度降低較快。如果不能盡快將鍋爐恢復(fù)運(yùn)行，主、再熱蒸汽溫度將不能維持必需的過熱度，很容易達(dá)到主、再熱蒸汽溫度在10 min內(nèi)突然下降超過50℃必須緊急停機(jī)的條件。鍋爐滅火后，由于主蒸汽溫度下降較快，汽輪機(jī)進(jìn)入溫度較低的蒸汽，高壓缸脹差快速減少，導(dǎo)致汽輪機(jī)通流部分軸向間隙迅速減小，控制不當(dāng)容易引起通流部分動(dòng)、靜摩擦和大軸彎曲事故的發(fā)生。
按照《國電二十九項(xiàng)反事故技術(shù)措施》及《火力發(fā)電廠汽輪機(jī)防進(jìn)水和冷蒸汽導(dǎo)則》要求，汽輪機(jī)重新沖轉(zhuǎn)時(shí)主、再熱蒸汽參數(shù)必須滿足重新沖轉(zhuǎn)的參數(shù)要求，見表l。
為了保證汽輪機(jī)設(shè)備的安全，解除鍋爐MFT聯(lián)跳汽輪機(jī)的保護(hù)后，必須解決的兩個(gè)問題是：(1)避免蒸汽參數(shù)短時(shí)間內(nèi)大幅度下降；(2)盡快恢復(fù)鍋爐運(yùn)行，保證蒸汽過熱度。
4、停爐不停機(jī)應(yīng)采取的技術(shù)措施
4.1增加鍋爐MFT后DEH系統(tǒng)迅速關(guān)小調(diào)速汽門的邏輯
鍋爐MFT后迅速減少汽輪機(jī)進(jìn)汽量，利用鍋爐的蓄熱能力，維持機(jī)組較低負(fù)荷運(yùn)行。若以手動(dòng)將調(diào)速汽門關(guān)至5%，一般需7 min左右，而這正是主蒸汽溫度下降最快時(shí)間。為了縮短操作時(shí)間，增加了鍋爐發(fā)生MFT后DEH系統(tǒng)快速將高壓調(diào)節(jié)汽門目標(biāo)總指令自動(dòng)減至5%的邏輯，這樣可以延長機(jī)組運(yùn)行時(shí)間。
4.2增加主蒸汽過熱度低跳機(jī)保護(hù)及相關(guān)報(bào)警信號(hào)
為了提高運(yùn)行值班人員對(duì)MFT后蒸汽參數(shù)異常的反應(yīng)能力，提高事故處理的針對(duì)性和實(shí)效性，對(duì)MFT后停爐不停機(jī)的邏輯進(jìn)行了修改，見表2。
4.3鍋爐MFT后啟動(dòng)邏輯的優(yōu)化
為了確保鍋爐滅火后能達(dá)到安全快速再次啟動(dòng)的目的，對(duì)啟動(dòng)邏輯進(jìn)行修改。
4.3.1增加鍋爐MFT后鍋爐強(qiáng)制吹掃功能按鈕
由于鍋爐滅火后，許多保護(hù)控制信號(hào)及風(fēng)煙系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)的風(fēng)門檔板狀態(tài)均限制鍋爐吹掃與點(diǎn)火，增加強(qiáng)制吹掃按鈕后，可在鍋爐吹掃的同時(shí)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)的核實(shí)與檢修，同時(shí)將鍋爐吹掃程序直接旁路至投入油槍、鍋爐點(diǎn)火并保持。程序可實(shí)現(xiàn)油泄漏試驗(yàn)的強(qiáng)制完成，防止燃油壓力波動(dòng)大，油壓降低，造成油槍退出，影響鍋爐燃燒的穩(wěn)定性。鍋爐的吹掃時(shí)間由原來的10 min調(diào)整為8 min。
4.3.2增加了磨煤機(jī)旁路啟動(dòng)程序
將磨煤機(jī)啟動(dòng)的自控程序進(jìn)行全面優(yōu)化，去掉了磨煤機(jī)不必要的啟動(dòng)限制條件，增加了磨煤機(jī)旁路啟動(dòng)方式。操作人員可根據(jù)鍋爐實(shí)際工況對(duì)磨煤機(jī)啟動(dòng)條件進(jìn)行選擇，程序更簡潔，使磨煤機(jī)啟動(dòng)對(duì)燃燒擾動(dòng)更小，縮短了鍋爐MFT后磨煤機(jī)啟動(dòng)恢復(fù)時(shí)間。
5、停爐不停機(jī)的實(shí)際應(yīng)用
2009年1月國電菏澤電廠將3號(hào)機(jī)組機(jī)爐聯(lián)鎖改造為MFT后停爐不停機(jī)、發(fā)電機(jī)仍并列運(yùn)行的模式。MFT與汽包水位高三值跳機(jī)定值經(jīng)制造廠同意，由原來的+300 mm修改為+350 mm。
2009年2月19日10: 58，3號(hào)機(jī)負(fù)荷297MW，主汽壓力16.13 MPa，主、再熱汽溫分別為539和540℃，火焰電視屏上突然無火，鍋爐MFT信號(hào)發(fā)出，鍋爐滅火，首次故障記憶“爐膛壓力低”；然后11:10鍋爐投油點(diǎn)火成功，11:19主汽壓力及主、再熱汽溫分別降至9. 97 MPa、442. 46℃和473. 47℃后也開始回升，機(jī)組負(fù)荷開始回升。隨著增加投入油槍支數(shù)及制粉系統(tǒng)的啟動(dòng)，機(jī)組逐步恢復(fù)正常運(yùn)行方式。停爐不停機(jī)時(shí)主要參數(shù)變化曲線見圖1。
鍋爐MFT后DEH系統(tǒng)按當(dāng)時(shí)的運(yùn)行方式快速將高壓調(diào)節(jié)汽門目標(biāo)總指令減至5%，機(jī)組負(fù)荷降至15 MW，保持了鍋爐的蓄熱能力。鍋爐滅火后的事故處理過程中，主汽溫度最低降至442. 46℃時(shí)，主汽壓力9.97 MPa的飽和溫度為316℃，主蒸汽仍有126 K過熱度，未觸發(fā)主蒸汽過熱度低于110 K的汽輪機(jī)保護(hù)動(dòng)作條件，參數(shù)變化相當(dāng)平穩(wěn)。
采用這種運(yùn)行方式可以獲得以下收獲：
(1)保證了機(jī)組安全運(yùn)行。汽輪機(jī)不跳閘帶一定的負(fù)荷，蒸汽對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行不間斷的冷卻，脹差變化小，汽輪機(jī)較為安全，避免了廠用電切換等繁瑣操作，減少了操作量。
(2)縮短了機(jī)組再啟動(dòng)的恢復(fù)時(shí)間，減少了電量損失。由于鍋爐吹掃、點(diǎn)火及磨煤機(jī)啟動(dòng)程序的優(yōu)化，從MFT動(dòng)作到鍋爐點(diǎn)火成功僅用了12 min，點(diǎn)火成功后到主、再熱蒸汽參數(shù)開始反彈回升僅用了9 min，從鍋爐MFT動(dòng)作到機(jī)組負(fù)荷恢復(fù)至295 MW整個(gè)事故處理過程只用了50min，同比電量多發(fā)約6.0×10s kW-h，增加經(jīng)濟(jì)收入約1.2萬元。
(3)降低了燃油消耗量。本次事故中由于恢復(fù)時(shí)間短，燃油消耗僅8t，按照以往同類事故處理的統(tǒng)計(jì)，鍋爐MFT后汽輪機(jī)跳閘，啟動(dòng)恢復(fù)過程需消耗燃油約在28 t，本次恢復(fù)僅點(diǎn)火助燃用油即可節(jié)約12萬元。
6、結(jié)語
鍋爐MFT不聯(lián)跳汽輪機(jī)的運(yùn)行方式在國電菏澤發(fā)電廠得到了成功的應(yīng)用。鍋爐MFT后將機(jī)組負(fù)荷迅速減至最低，利用鍋爐蓄熱能力維持汽輪機(jī)較低負(fù)荷運(yùn)行，大大縮短了機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間，減少了由于鍋爐滅火給企業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)損失，避免了汽輪機(jī)壽命過多損耗，提高了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，可為同類大型燃煤機(jī)組的大聯(lián)鎖投停方式、DEH控制系統(tǒng)及事故后鍋爐啟動(dòng)方式的優(yōu)化以及運(yùn)行人員的事故判斷、處理提供參考。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
