300 MW機組甩負荷精細化操作

王志強，何誠

(河北省電力研究院，河北 石家莊 050021)

0 引言

甩負荷是一項較復雜和極其重要的試驗，涉及汽輪機、鍋爐、熱控和電氣專業并具有一定的風險。尤其是斷開發電機主開關前、后幾分鐘時間內，機組參數變化劇烈，短時間內需要要進行大量操作，調整過程中運行人員由于缺乏此類工況運行經驗，往往會造成調整不及時、不合理，甚至出現誤操作，造成甩負荷試驗失敗。為提高試驗的成功率，在試驗前應對影響試驗的關鍵操作進行必要的分析、計算及預備試驗，以確保甩負荷時操作的準確、及時;對于短時間內的大量操作，應根據每個操作員站的操作內容編制操作指導卡，將操作分解細化，減少每個操作員站的操作量，提高操作的針對性。

1 機組概況

某電廠2×300 MW熱電機組鍋爐為東方鍋爐有限公司生產的亞臨界參數、自然循環、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、固態排渣、半露天布置的DG1110/17.4－II12型鍋爐。采用雙進雙出鋼球磨煤機冷一次風機正壓直吹式制粉系統，每臺鍋爐配3臺雙進雙出鋼球磨煤機，每臺磨煤機帶鍋爐的2層燃燒器。鍋爐的一次風機、送風機和吸風機均采用動葉可調軸流式風機。

汽輪機采用東方電氣集團東方汽輪機有限公司生產的亞臨界參數、一次中間再熱、高中壓分缸、單軸雙排汽、雙抽可調整凝汽式機組，汽輪機型號為CC330/263 －16.7/1.0/0.5/537/537。每臺機組應設置2臺110%容量的立式筒形凝結水泵，設置2臺50%容量的汽動給水泵及1臺30%容量的電動調速給水泵。旁路系統由容量為35%鍋爐最大連續蒸發量(BMCR)的高、低壓2級串聯旁路和3級減溫減壓器組成。機組采用帶旁路的高中壓缸聯合啟動方式，如圖1所示。

圖1 旁路系統管路布置

分散控制系統(DCS)及數字電液控制系統(DEH)采用杭州和利時自動化有限公司的HOLLIAS－MACSV型系統，驅動調節保安系統完成掛閘、控制閥門及遮斷機組等工作，設有2個主汽閥、4個高壓調整閥、2個中壓主汽閥、2個中壓調整閥，以EH油系統及油動機為操作動力。

2 甩負荷過程中主要系統控制

2.1 燃燒調整

機組甩負荷時蒸汽流量突然減小，鍋爐燃燒及蓄熱導致鍋爐蒸發量不可能同步迅速降低，主蒸汽壓力會快速上升。為保證甩負荷后鍋爐不超壓，在保證甩負荷前機組負荷穩定的前提下，應提前停止部分磨煤機運行，盡量降低入爐燃料量和鍋爐余熱。在快速切除燃料的過程中，為保證鍋爐燃燒穩定及甩負荷試驗完成后機組迅速并網帶負荷，防止由于主、再熱汽溫下降導致汽輪機出現負脹差，在甩負荷試驗開始前提前投入最下層少油點火系統，并試驗中層、下層大油槍，確保鍋爐燃燒穩定，在快速切除燃料過程中若出現燃燒不穩現象，可快速投入大油槍穩燃。

從一次風機甩負荷(RB)動作過程中風壓變化的情況看，該機組一次風機選型較大，在較高的一次風壓及較低的一次風流量下容易發生風機失速，導致母管風壓快速下降，爐膛燃燒不穩。為避免甩負荷過程中發生一次風機失速現象，采取增加制粉系統調節風門開度、減小磨煤機通風阻力、降低一次風壓力等措施，確保甩負荷過程中一次風機運行點不落入不穩定工作區。甩負荷試驗開始前，磨煤機保持低料位(差壓料位在400Pa左右)，甩前60 s停運 B1，B2，C1，C2給煤機，降低A1，A2給煤機出力至20 t/h，甩負荷開始前50s切F層煤粉，甩前40s停C磨煤機，甩前30s切D層煤粉，甩前10s停B磨煤機。在切除燃料的過程中，爐膛負壓調整保持自動，手動調整一次風壓保持穩定，甩負荷后保留少油點火系統和A磨煤機運行。甩負荷試驗前一次風壓維持在6.4 kPa左右，甩負荷時一次風壓最高至8.4 kPa，A一次風機失速，風壓降至5.1kPa，快速將A一次風機動葉關閉，一次風壓回升至6.4 kPa。調整送風機動葉，減小鍋爐風量至450t/h，同時關閉燃燒器層對應輔助風門，維持風箱與爐膛差壓在0.46kPa左右。

2.2 爐膛負壓的調整

一次風壓的大幅波動導致入爐燃料量出現大幅波動，同時燃料的快速切除也對爐膛負壓影響較大。為防止爐膛負壓波動導致鍋爐保護動作，采取了降低磨煤機內料位(差壓料位在400 Pa左右)的措施，從而減小一次風壓波動引起的入爐燃料量波動，保持低一次風壓運行，防止一次風機失速產生的風壓波動。分層切除燃料，給爐膛負壓足夠的調整時間，并提前投入下層小油槍確保A磨煤機燃燒穩定。鑒于RB試驗過程中爐膛負壓自動調整良好，甩負荷試驗過程中爐膛負壓投入自動。甩負荷試驗過程中爐膛負壓最低至－1 347 Pa，最高至455 Pa，A，B引風機動葉開度分別由70%，63%關至50%，41%。

2.3 高、低壓旁路的調整及主汽壓力控制

機組高、低壓旁路管路不能熱備用，低壓旁路蒸汽控制閥后管道太長，投運前、后溫度、壓力變化劇烈，初期投運時易形成汽、液兩相流，造成管道振動。

甩負荷試驗前，手動將高、低壓旁路蒸汽控制閥保持一定開度進行暖管。

為保證甩負荷過程中高、低壓旁路的正常調整，不使保護動作，進行了額定參數時高壓旁路的流量特性試驗及對應減溫水調門開度的預備試驗，低壓旁路進行了低壓旁路減壓閥及低壓旁路減溫水全開時的運行穩定性試驗，確保高、低壓旁路可在甩負荷工況下穩定運行。

甩負荷前低壓旁路蒸汽控制閥開啟8%，高壓旁路蒸汽控制閥開啟5%暖管，投運三級減溫水、低壓旁路減溫水、水幕保護、低壓缸噴水、疏擴減溫水。

機組甩負荷口令發出后打開電磁泄放閥，快速將低壓旁路蒸汽控制閥和低壓缸減溫水閥門全開，同時將高壓旁路蒸汽控制閥開至30%左右，高壓旁路減溫水調門開度為15%，然后根據主蒸汽壓力變化情況進行控制。

甩負荷后機組維持3000 r/min的轉速運行，高壓調門與中壓調門按1∶3的比例調節汽輪機轉速。高壓缸溫度較高，鼓風產生的熱量較多，而VV閥及管道管徑較小，不足以控制高壓缸排汽溫度，如果再熱器壓力過高，中壓缸進汽量大，高壓缸進汽量小或不進汽，高壓缸排汽逆止門無法打開，會造成高壓缸排汽溫度高。因此，甩負荷后應保持較低的再熱器壓力，全開低壓旁路蒸汽控制閥，增加高壓缸的進汽量，使高壓缸排汽逆止門打開;根據再熱器壓力適當調整高壓旁路蒸汽控制閥開度，暫緩關閉電磁泄放閥，控制主蒸汽壓力。

機組甩負荷后，汽輪機定速，主、再熱蒸汽參數達到正常后，機組盡快并網。并網前低壓旁路蒸汽調整閥處于全開狀態;并網后快速關閉高壓旁路蒸汽調整閥并增加機組升負荷速率，確保高壓缸排汽逆止閥為打開狀態，高壓缸排汽溫度降低后，逐漸關閉低壓旁路蒸汽調整閥，這樣可有效防止高壓缸排汽溫度高而保護動作。機組甩負荷后，高、低壓旁路控制及主蒸汽、再熱蒸汽壓力變化情況如圖2所示。

圖2 甩負荷后高、低壓旁路控制及壓力變化曲線

2.4 凝汽器水位與除氧器調整

甩負荷試驗前將凝汽器補水至較高水位。甩負荷后低壓加熱器汽側切除，凝結水至除氧器溫度快速下降，易造成除氧器振動，甩負荷前應提前切換除氧器汽源至輔助蒸汽并保持一定汽量，輔汽供除氧器調門開度為30%。

2.5 給水泵調整

甩負荷后汽動給水泵汽源采用輔汽，以此保持1臺汽動給水泵、1臺電動給水泵運行，為鍋爐給水。甩負荷前進行了汽動給水泵在輔汽供汽條件下的最大出力試驗，在額定輔汽壓力為0.8 MPa時汽動給水泵流量可以達到400 t/h，電動給水泵額定流量為413 t/h，因此，甩負荷后給水流量最大可達813 t/h。

甩負荷前，并入輔汽供小機汽源，調整電動給水泵流量至300 t/h，其余流量由2臺汽動給水泵均勻承擔。甩負荷后四段抽汽至小機汽源自動退出，電動給水泵流量調整至413 t/h，運行汽動給水泵流量調整至400 t/h，另一臺汽動給水泵打閘。甩負荷后，鍋爐蒸發量短時間內基本保持不變，主蒸汽流量減小，主蒸汽壓力升高，一臺汽動給水泵打閘后給水流量減小，汽包水位降低，運行給水泵應調節至可能達到的最大給水量(813 t/h)。隨著鍋爐預熱溫度的下降，鍋爐蒸發量迅速降低，當汽包水位停止下降并開始上升時，應迅速減小給水流量，控制汽包水位穩定;當給水流量減小至300 t/h時，關閉汽動給水泵出口電動門，利用電動給水泵單獨上水。注意將給水切至給水旁路調門。運行汽動給水泵調整過程中注意保持輔汽聯箱壓力，監視運行小機低壓調門開度，開度接近100%時不可繼續增加運行汽動給水泵出力，開度達到100%時應適當降低運行汽動給水泵出力，使汽動給水泵始終處在可調節范圍內。

2.6 汽包水位控制

機組甩負荷后蒸汽流量迅速減小，汽包壓力急速上升，汽包水位快速降低。鍋爐上水控制需從2方面考慮:穩定汽包壓力，增加給水泵轉速。甩負荷試驗前通過增加汽輪機調速汽門開度、降低入爐燃料量、釋放部分鍋爐蓄熱來維持負荷，降低甩負荷后汽包壓力上升幅度;斷開發電機主開關，同時開啟電磁泄放閥，投入汽輪機高、低壓旁路控制汽包壓力，盡量維持汽包壓力穩定。甩負荷試驗開始前，保持汽包在較高水位(+100 mm)，汽動給水泵用汽由輔助蒸汽供給，維持較高的輔汽壓力。甩負荷試驗開始前3臺泵并列運行，電動給水泵入口流量為440 t/h，再循環閥保持35%的開度，甩負荷后B汽動給水泵打閘，增加電動給水泵和汽動給水泵轉速，保持550 t/h上水量至汽包水位在－100 mm左右A汽動給水泵打閘，通過調整電動給水泵轉速保持汽包水位在－50 mm左右。

2.7 軸封系統控制

機組負荷高于180 MW時，汽封系統實現自密封。機組甩負荷前，輔汽至汽封調整閥應適當開啟10%進行暖管，增加輔汽至軸封供汽溫度，減小甩負荷后軸封系統的溫度沖擊;機組甩負荷后，快速手動關閉汽封溢流調整閥，同時開啟輔汽至汽封調整閥，維持軸封壓力正常。

機組甩負荷后汽封系統控制情況如圖3所示。

2.8 甩負荷后快速并網帶負荷

機組甩負荷前，應做甩負荷試驗后快速并網的準備;甩負荷后，機組轉速達到3 000 r/min并穩定時，隨機投入高、低壓加熱器，機組并網快速升負荷。

3 甩負荷精細化操作卡

為將操作分解細化，減少每個操作員站操作量，提高操作的針對性，根據每個操作員站的操作內容編制操作指導卡。該工程#1機組設操作員站6個，其中1個用于觀察參數趨勢，余下5個操作員站甩負荷期間分配為:3臺用于鍋爐操作，2臺用于汽輪機操作。

3.1 甩負荷試驗前準備工作

(1)試驗當天。

1)柴油發電機啟動1次。

2)高/低壓旁路閥、電磁泄放閥、事故放水閥操作1次。

3)確認試驗前1周內進行了閥門活動試驗，各閥門動作正常。

4)確認試驗前1周內已進行了超速保護裝置通道試驗及汽輪機保護裝置通道試驗。

(2)試驗前2 h。

1)廠用電切換到啟動備用變壓器運行。

2)確認機組在試驗負荷下穩定運行2 h以上。

3)輔助蒸汽汽源切換至#1機組輔汽。

4)并入輔汽至汽動給水泵汽源，給水泵再循環閥開5%暖管。

5)除氧器抽汽切換到輔汽運行。

6)軸封汽源輔汽管道疏水暖管充分。

7)啟動電動給水泵，使其處于旋轉備用狀態。

8)調整A磨煤機給煤量至40 t/h，投入4個微油燃燒器。

(3)試驗前30 min。

1)調整電動給水泵流量至300 t/h，其余流量由2臺汽動給水泵均勻承擔。

2)驗證AVR在“自動”狀態。

(4)試驗前10 min。

1)通報調度，10 min后甩負荷。

2)機組負荷305 MW穩定運行，投入“功控”。

3)啟動主機交流潤滑油泵。

4)投運低壓旁路減溫水，低壓旁路減溫水調門開度為50%;投運三級減溫水、水幕保護、低壓缸噴水及疏水擴容器減溫水。

5)低壓旁路蒸汽控制閥開至8%，高壓旁路蒸汽控制閥開至5%，暖管。

6)輔汽供軸封調門開啟10%。

7)啟動另外一臺真空泵。

8)調整水位(除氧器水位2100 mm，凝汽器水位1100 mm)，汽包水位為+100 mm，爐膛壓力接近100 Pa，爐膛負壓投自動。

9)通知#1機組，甩負荷過程中保持輔汽聯箱壓力為 0.8 MPa。

10)在甩負荷試驗時汽輪機機頭安排專人監視汽輪機轉速，超過3300r/min時，立即手動打閘停機并做好緊急停機處理的準備。

11)記錄有關參數，解除機組部分聯鎖保護。

3.2 甩負荷前60 s各操作員站操作內容

甩負荷前60 s各操作員站操作內容見表1。

4 結束語

在該電廠2×300 MW熱電機組甩負荷試驗中應用甩負荷精細化操作卡，甩負荷前通過計算和預備試驗，確定了甩負荷過程中重要參數的調整方式和調整量，保證試驗過程中各參數的穩定、合理。精細化操作卡的使用，提高了試驗過程中操作的可靠性、準確性和及時性，確保了甩負荷試驗的成功。2臺機組甩負荷試驗中最高飛升轉速達3 110 r/min，實現了甩負荷過程中鍋爐不滅火、不滿水(汽包爐)、不超壓，汽輪機不跳閘、不超速，發電機不過電壓且機組維持空負荷正常運行。試驗結束時，主、輔機設備的運行狀況無異常，迅速并網帶負荷。

［1］王志強.石家莊良村2×300MW熱電工程#2機組汽輪發電機組甩負荷試驗報告［R］.石家莊:河北省電力建設調整試驗所，2011.

表1 甩負荷前60 s各操作員站操作內容