660MW超超臨界機組高加全切的事故處理淺析

1、660MW超超臨界機組高加全切事故處理淺析摘 要：本文針對滿負(fù)荷下高加事故全切有可能導(dǎo)致機組MFT保護(hù)動作的危害，結(jié)合機組調(diào)試過程中進(jìn)行的高加全切后帶滿負(fù)荷試驗情況，對高加全切時各主要參數(shù)變化趨勢進(jìn)行了詳細(xì)分析，對控制各參數(shù)變化盡可能平穩(wěn)提出了較為詳細(xì)的措施，對現(xiàn)場運行人員正確判斷、準(zhǔn)確處理該類異常，保證機組能夠平安穩(wěn)定運行具有很好的借鑒意義。關(guān)鍵詞：滿負(fù)荷，高加全切，事故處理，試驗，調(diào)整1.系統(tǒng)概況某廠#7機組為660MW超超臨界機組，三大主機均由上海電氣集團(tuán)生產(chǎn)。機組采用中間再熱回?zé)嵫h(huán)，主要目的是提高工質(zhì)在鍋爐內(nèi)吸熱過程的平均溫度，以提高機組的熱經(jīng)濟(jì)性。汽輪發(fā)電機組采用八級非調(diào)整抽汽。一

2、、二、三級抽汽分別供應(yīng)三臺高壓加熱器；四級抽汽供汽至除氧器、鍋爐給水泵汽輪機和輔助蒸汽系統(tǒng)等；五、六、七、八級抽汽分別供應(yīng)四臺低壓加熱器用汽。7、8號低加為各用一個殼體的加熱器，臥式布置在凝汽器喉部。為防止汽輪機超速和進(jìn)水，除7、8級抽汽管道外，其余管道上都設(shè)有氣動止回閥。1、2、3和5、6級抽汽管道設(shè)置一個氣動止回閥，1、3、5級抽汽管道加設(shè)一個不帶執(zhí)行機構(gòu)的逆止閥，4級抽汽管道由于所接設(shè)備較多，在總管上設(shè)置兩個同口徑氣動止回閥。2.加熱器運行中技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)表1：汽輪機TMCR工況時各級抽汽參數(shù)抽汽級數(shù)流量kg/h壓力MPa(a)溫度允許的最大抽汽量kg/h第一級至1號高加第二級至2號高加第三級

3、至3號高加91332第四級至除氧器、第四級(至給水泵汽輪機)99756第五級至5號低加第六級至6號低加第七級至7號低加74.7 第八級至8號低加59.1 表2：汽輪機VWO工況時各級抽汽參數(shù)抽汽級數(shù)流量kg/h壓力MPa(a)溫度允許的最大抽汽量kg/h第一級至1號高加第二級至2號高加2第三級至3號高加第四級至除氧器、第四級(至給水泵汽輪機)第五級至5號低加75816第六級至6號低加第七級至7號低加75.2 第八級至8號低加4404659.4 3.高壓加熱器給水系統(tǒng)流程圖圖1、660MW超超臨界機組高壓加熱器給水系統(tǒng)流程圖4.高加全切事故處理意義該廠660MW機組采用回?zé)岢槠岣呓o水溫度，減少

4、熱源在凝結(jié)器中損失，以提高熱效率，但機組在運行中會有可能出現(xiàn)系統(tǒng)異?；蛉藶椴僮鞯仍蛟斐筛呒咏饬械氖鹿拾l(fā)生，如高加水位變送器故障、高加水位調(diào)節(jié)門卡塞、高加鋼管爆破、人為誤操作等都會造成高加滿水事故，高加保護(hù)動作，從而造成對汽輪機及鍋爐運行參數(shù)超出極限狀態(tài)下運行，尤其是滿負(fù)荷狀態(tài)下高加全切，對汽輪機及鍋爐設(shè)備回造成嚴(yán)重?fù)p害，處理不當(dāng)甚至?xí)斐蓢?yán)重事故發(fā)生，所以有必要結(jié)合該廠機組設(shè)計調(diào)節(jié)原理、調(diào)試工況等，對高加全切異常進(jìn)行全面定性、定量分析，以便在高加發(fā)生全切事故時能夠正確進(jìn)行處理，防止事故擴(kuò)大。5.高加全切對機組運行影響高加全切對汽輪機的影響5.1.1.由于高加在全切時，抽汽管道逆止門及電動門保

5、護(hù)關(guān)閉，本應(yīng)進(jìn)入高加的蒸汽參加到汽輪機內(nèi)做功，會使汽輪機負(fù)荷突然增加，汽輪機的軸向推力突然增加，從而造成汽輪機的軸向位移增大，推力瓦塊溫度會上升。5.1.2.由于超超臨界機組高加總的抽汽量較大，高加切除時，大量蒸汽瞬時進(jìn)入汽輪機，會改變蒸汽在汽輪機動靜葉片流道內(nèi)的流動方向，會有可能造成汽輪機的振動增大。5.1.3.對高加本身而言，因高加抽汽突然全切，高加鋼管及管板溫度變化大，熱應(yīng)力明顯增大，高加鋼管及管板發(fā)生變形，易引起高加泄漏。5.1.4.高加全切時，對除氧器的影響：由于高加全切，除氧器溫度及壓力會發(fā)生突變，除氧器壓力及溫度下降，含氧量增加，同時對除氧器金屬由于應(yīng)力變化，會造成除氧器振動。5

6、.1.5.高加全切對汽動給水泵的影響：高加全切時，由于負(fù)荷的突變以及除氧器壓力變化，導(dǎo)致四抽壓力突變，因汽動給水泵的汽源正常來自本機四抽，從而造成給水泵轉(zhuǎn)速瞬間變化大，對給水泵的振動、軸向位移、及給水自動調(diào)節(jié)帶來不利影響。高加全切對鍋爐的影響5.2.1.高加全切時，主再汽溫、汽壓短時內(nèi)發(fā)生大幅度變化，鍋爐的管壁溫度變化大，熱應(yīng)力大，易造成受熱面變形，嚴(yán)重時會導(dǎo)致爆管事故發(fā)生。5.2.2.高加全切時，主再汽溫會急劇下降，如果控制不好將會導(dǎo)致過熱器及再熱器受熱面管內(nèi)蒸汽溫度低于對應(yīng)壓力下的飽和溫度，一方面造成受熱面管內(nèi)水塞事故，嚴(yán)重時蒸汽帶水，造成汽輪機水沖擊事故發(fā)生。另一方面由于主蒸汽溫度急劇下

7、降，會造成別離器出口過熱度消失，鍋爐轉(zhuǎn)濕態(tài)運行。由于該廠660MW機組在汽水別離器壓力高于14MPa，別離器顯示的水位自動強制為0mm，在過熱度消失且汽水別離器壓力又未降至14MPa時，別離器水位無法顯示，故濕態(tài)時要特別注意。5.2.3.高加全切時，由于汽壓瞬時上升過快，尤其在滿負(fù)荷時，鍋爐會嚴(yán)重超壓，對受熱面會造成較大傷害。6.高加全切時機組各主要運行參數(shù)的變化趨勢分析高加全切時負(fù)荷的變化趨勢 #1、2、3高加在TMCR工況下設(shè)計的抽汽流量分別為109T/H、174T/H、，三臺高加總抽汽流量為374T/H，約占汽輪機滿負(fù)荷下蒸汽流量1904T/H的1/51/6左右，在滿負(fù)荷下高加發(fā)生全切事

8、故，本應(yīng)進(jìn)入到高加去加熱給水的抽汽從而進(jìn)入到汽輪機進(jìn)行做功，會造成負(fù)荷瞬間突升,汽輪發(fā)電機組會過負(fù)荷運行。下面就結(jié)合該廠660MW機組設(shè)計控制原理對高加全切時負(fù)荷變化趨勢進(jìn)行分析。6.1.1.第一種控制方式：機組協(xié)調(diào)控制方式高加在全切瞬間，負(fù)荷突增，主要是抽汽進(jìn)入到汽輪機做功，而后由于協(xié)調(diào)運行，汽機調(diào)門為維持目標(biāo)負(fù)荷，調(diào)門會關(guān)小該機組在壓力偏差運行范圍內(nèi)優(yōu)先調(diào)門控制負(fù)荷，從而造成主蒸汽壓力升高，主蒸汽壓力高于負(fù)荷對應(yīng)的設(shè)定壓力，繼而造成鍋爐燃料量大幅減少，由于爐主控中的負(fù)荷指令根據(jù)燃料量與燃料校正系數(shù)來運算的，負(fù)荷指令減小，此時給水流量減小，所以后階段負(fù)荷呈下降過程，尤其是高加全切35分鐘后，

9、由于給水溫度和主蒸汽溫度以及鍋爐產(chǎn)汽量給水流量急劇下降，負(fù)荷會成呈較快的下降過程。甚至?xí)斐烧{(diào)門全開，機前壓力小于設(shè)定壓力正負(fù)2MPa跳協(xié)調(diào)，機組轉(zhuǎn)為初壓模式運行調(diào)門控壓力，爐主控控負(fù)荷。由于協(xié)調(diào)運行時爐主控調(diào)節(jié)存在死區(qū)以及鍋爐慣性較大，加燃料是根據(jù)機前壓力與壓力設(shè)定偏差以及壓力下降速率來綜合運算來加燃料，故壓力下降前期加燃料緩慢，后期又會出現(xiàn)猛加燃料現(xiàn)象，會出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象，故出現(xiàn)調(diào)節(jié)不穩(wěn)。6.1.2.第二種控制方式：機組在機跟隨方式如果機組在機跟隨模式下運行，當(dāng)發(fā)生高加全切時，同樣由于抽汽進(jìn)入到汽輪機進(jìn)行做功，此時負(fù)荷會突升70MW左右，調(diào)門為控制對應(yīng)負(fù)荷下的壓力，調(diào)門甚至還會開大，汽輪發(fā)電機

10、組嚴(yán)重超負(fù)荷，機跟隨方式下的爐主控在手動位置，如果此時不進(jìn)行手動調(diào)整，鍋爐將可能嚴(yán)重超壓，汽輪發(fā)電機組嚴(yán)重超負(fù)荷運行，給機組帶來極大危險。6.1.3.第三種運行方式：機組在根本運行方式機組正常運行中一般不采用，但有必要進(jìn)行說明此種方式主要是調(diào)門來控制負(fù)荷，鍋爐主控來控制主蒸汽壓力，這種方式負(fù)荷可以防止大幅度上升，但主蒸汽壓力會嚴(yán)重超壓運行，因為調(diào)門為了控制負(fù)荷，在高加發(fā)生全切瞬間，調(diào)門會根據(jù)負(fù)荷上升立即關(guān)小調(diào)門來維持目標(biāo)負(fù)荷，繼而造成主蒸汽壓力嚴(yán)重超壓，鍋爐平安門發(fā)生動作?？刂撇缓?，鍋爐會轉(zhuǎn)濕態(tài)，蒸汽的過熱度明顯下降。高加全切時主蒸汽溫度變化趨勢 高加在全切瞬間，主蒸汽溫度會出現(xiàn)上升過程，這主

11、要是由于高加全切瞬間，負(fù)荷突增，調(diào)門立即關(guān)小，主蒸汽流量下降，加上高加出口至省煤器進(jìn)口管道之間存在較大容積，所以高加全切瞬間，省煤器進(jìn)口給水溫度并不會突降仍保持原給水溫度，又由于鍋爐燃料燃燒遲后慣性較大以及爐膛蓄熱及高加全切瞬間給水流量減小，所以在高加全切瞬間主蒸汽溫度會出現(xiàn)一個較大的上升。當(dāng)省煤器的進(jìn)水溫度至高加全切時給水溫度時之前主要是高加出口至省煤器進(jìn)口有較大的管道容積，由于給水溫度劇降，水冷壁的過熱段大幅度縮短，再加上高加全切瞬間燃料量減少，造成主蒸汽溫度會出現(xiàn)大幅度下降，這個下降過程非?？?，控制不好鍋爐有可能轉(zhuǎn)濕態(tài)運行，汽輪機進(jìn)汽溫度會大幅度下降，給汽輪機運行帶來極大危害，嚴(yán)重時甚至

12、造成汽輪機水沖擊事故發(fā)生。高加全切時中間點蒸汽過熱度變化趨勢當(dāng)高加全切給水溫度劇降至負(fù)荷穩(wěn)定這一過程中，過熱度的變化過程主要是先下降一點這個過程很短，主要高加全切時主蒸汽壓力突升，對應(yīng)的飽和溫度上升，但中間點的溫度在高加全切瞬間變化不大，而后過熱度上升較快，主要是燃料燃燒遲后以及鍋爐慣性及蓄熱和給水管道容積的影響，這個過程要持續(xù)24分鐘左右，之后出現(xiàn)過熱度快速下降過程，這主要是給水溫度劇降，在鍋爐水冷壁內(nèi)水段增長，過熱段縮短，此時控制不好就會出現(xiàn)鍋爐轉(zhuǎn)濕態(tài)，最后過熱度出現(xiàn)上升的過程，主要是通過鍋爐自動調(diào)節(jié)后燃料量與給水流量燃水比逐漸趨于穩(wěn)定調(diào)節(jié)。高加全切時再熱汽溫變化趨勢高加全切瞬間，再熱汽溫

13、根本呈下降趨勢，主要是因為高加全切后，主汽壓上升，燃料量減少，風(fēng)量減少，對流換熱減弱。同時，主汽溫降低也是導(dǎo)致再熱汽溫下降的一個因素。高加全切時爐膛負(fù)壓變化趨勢高加全切后，由于伴隨爐自動控制過程中燃料減加過程，爐膛負(fù)壓跟隨波動，但如果引風(fēng)機自動跟蹤調(diào)節(jié)正常，爐膛負(fù)壓將穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)。高加全切時汽輪機軸向位移、鎢金溫度、汽機振動等參數(shù)變化趨勢在高加全切時，尤其是滿負(fù)荷高加全切時，高加全切瞬間，負(fù)荷很可能超出額定出力運行，軸向位移會增大，鎢金溫度上升，發(fā)電機線圈溫度升高。但通過本機組高加全切實驗，這些參數(shù)未超出機組正常許可范圍。高加全切時主蒸汽壓力變化趨勢高加全切時，由于調(diào)門關(guān)小，主蒸汽壓力先上

14、升，而后因負(fù)荷和燃燒的減弱而下降，最后負(fù)荷和燃燒恢復(fù)，主蒸汽壓力上升。7.高加全切的處理高加全切時要控制好負(fù)荷和中間點過熱度以及主再熱汽溫、主再熱蒸汽壓力、軸向位移、機組真空等。其中對負(fù)荷、中間點過熱度、主汽溫、主汽壓的控制是重中之重。7.1高加在全切瞬間，應(yīng)立即降低負(fù)荷，并注意主汽壓、主蒸汽溫度、中間點過熱度變化情況。機組在協(xié)調(diào)控制方式可通過設(shè)定目標(biāo)負(fù)荷來實現(xiàn)，在機跟隨方式那么是手動快速降燃料量，減小爐主控指令來手動進(jìn)行控制降壓力及負(fù)荷。高加在全切瞬間，應(yīng)通過增加減溫水量來進(jìn)行控制主蒸汽溫度上升此時主汽溫上升過程比擬短。通過關(guān)死再熱器事故噴水、適當(dāng)關(guān)小過熱器擋板，開大再熱器擋板進(jìn)行調(diào)節(jié)以及通

15、過配風(fēng)關(guān)小燃料下層二次風(fēng)，開大上層SOFA及CCOFA風(fēng)來進(jìn)行控制再熱汽溫不至于下降過快。高加全切瞬間，負(fù)荷超出額定出力運行，尤其要注意汽機軸向位移、鎢金溫度及機組振動情況，發(fā)電機線圈溫度的監(jiān)視。傾聽汽機缸內(nèi)聲音是否正常等。如這些保護(hù)參數(shù)超出保護(hù)動作值，保護(hù)應(yīng)正常動作，否那么應(yīng)緊急手動停機。高加全切瞬間，還應(yīng)注意檢查ERV閥是否因主蒸汽壓力高動作。7.2 高加發(fā)生全切后35分鐘，主蒸汽溫度將出現(xiàn)下降，負(fù)荷和主蒸汽壓力也將回落，中間點過熱度將迅速降低。一旦發(fā)現(xiàn)這種跡象，應(yīng)立即通過減少給水流量及增加燃料量來控制主蒸汽溫度和中間點過熱度。手動增加燃料方法主要通過改變?nèi)剂闲Ｕ禂?shù)以及壓力修正等提前增加

16、鍋爐燃料量。必要時通過退出爐主控自動從而退出協(xié)調(diào)方式，手動增加負(fù)荷指令提前增加燃料量來控制負(fù)荷及主蒸汽壓力穩(wěn)定。主蒸汽溫度出現(xiàn)下降初期，在給水主控中減少給水偏置50100T/H是比擬適宜的。此后根據(jù)主蒸汽溫度及過熱度的下降速率來增大給水量負(fù)偏置。通過如上控制，在高加全切后約1215分鐘，待主蒸汽溫度回穩(wěn)及過熱度上升后，要及時根據(jù)溫度及過熱度上升速率逐漸將給水負(fù)偏置往正方向修回，防止汽溫上升及過熱度上升過快以至控制不住。給水溫度往正方向修回的速率可較之前往負(fù)方向修時略小。7.4 高加發(fā)生全切后2025分鐘，再熱汽溫出現(xiàn)上升上升階段，此時通過調(diào)節(jié)再熱器擋板和控制再熱器微量噴水來控制再熱汽溫。7.5

17、高加全切后還要注意引風(fēng)機自動跟蹤調(diào)節(jié)情況，當(dāng)出現(xiàn)爐膛有較大擾動時，及時投入等離子穩(wěn)燃。高加全切時，機組真空也將受到影響，必要時應(yīng)增啟循泵和增啟真空泵維持真空在合理范圍。8.高加在運行中發(fā)生全切實例數(shù)據(jù)表：根據(jù)該廠2021年1月30日15:50中試所做的高加全切的試驗工況，相關(guān)的數(shù)據(jù)如下：時間負(fù)荷MW主蒸汽溫度主蒸汽壓力MPa給水溫度再熱器壓力MPa再熱汽溫過熱度高壓調(diào)門開度%給煤總量T/H給水主控中給水設(shè)定偏置T/H15:50全切前工況651250015:52586245015:542015:56235-5015:58242-10016:0048248-15016:02558254-18016

18、:04100260-14016:06100260-12016:08100258-10016:10181100257-7016:12181100257-3016:14182100256016:16182254016:18182598251016:2018259627249016：22182595247016:24182595246016:26598182596248016:286515971835962500表1、高加全切試驗工況主要參數(shù)變化表根據(jù)該廠2021年1月30日15:50中試所做的高加全切的試驗工況，相關(guān)參數(shù)變化趨勢如下列圖：圖2、高加全切試驗工況主要參數(shù)變化趨勢圖高加全切試驗主要參數(shù)變化分析負(fù)荷：高加在全切時，負(fù)荷急劇上升35MW,主要是由于抽汽進(jìn)入汽輪機做功，使負(fù)荷上升，同時主再熱蒸汽壓力上升較快，協(xié)調(diào)運行時，為維持負(fù)荷，調(diào)門關(guān)小，負(fù)荷在調(diào)門關(guān)小時負(fù)荷逐漸下降，5分鐘后負(fù)荷急劇下降，主要是燃料量減小，給水溫度急劇下降，造成鍋爐產(chǎn)汽量明顯減小，壓力下降，負(fù)荷下