660 MW 超超臨界機(jī)組高加全切事故處理

胡小勇

（國電九江發(fā)電有限公司，江西 九江 332000）

1 系統(tǒng)概況

2 加熱器運(yùn)行中技術(shù)規(guī)范

汽輪機(jī)TMCR 工況時抽汽參數(shù)見表1，汽輪機(jī)VWO工況時抽汽參數(shù)見表2。

表1 汽輪機(jī)TMCR工況時各級抽汽參數(shù)

表2 汽輪機(jī)VWO工況時各級抽汽參數(shù)

3 高壓加熱器給水系統(tǒng)流程圖

圖1為高壓加熱器給水系統(tǒng)流程。

圖1 660 MW超超臨界機(jī)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660 MW機(jī)組采用回?zé)岢槠岣呓o水溫度，減少熱源在凝結(jié)器中損失，以提高熱效率，但機(jī)組在運(yùn)行中會有可能出現(xiàn)系統(tǒng)異常或人為操作等原因造成高加解列的事故發(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(jī)及鍋爐運(yùn)行參數(shù)超出極限狀態(tài)下運(yùn)行，尤其是滿負(fù)荷狀態(tài)下高加全切，對汽輪機(jī)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(jī)組設(shè)計(jì)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，避免事故擴(kuò)大。

5 高加全切對機(jī)組運(yùn)行影響

5.1 高加全切對汽輪機(jī)的影響

由于高加在全切時，抽汽管道逆止門及電動門保護(hù)關(guān)閉，本應(yīng)進(jìn)入高加的蒸汽加入到汽輪機(jī)內(nèi)做功，會使汽輪機(jī)負(fù)荷突然增加，汽輪機(jī)的軸向推力突然增加，從而造成汽輪機(jī)的軸向位移增大，推力瓦塊溫度會上升。

由于超超臨界機(jī)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(jī)，會改變蒸汽在汽輪機(jī)動靜葉片流道內(nèi)的流動方向，會有可能造成汽輪機(jī)的振動增大。

5.2 高加全切對鍋爐的影響

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。

在0～2 mm區(qū)域，SMILE組在中間層手術(shù)前后差異界于臨界值（Z=-1.956，P=0.051），其余層次和范圍術(shù)后角膜光密度均比術(shù)前小，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），見表1。

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(jī)水沖擊事故發(fā)生。另一方面由于主蒸汽溫度急劇下降，會造成分離器出口過熱度消失，鍋爐轉(zhuǎn)濕態(tài)運(yùn)行。由于該廠660 MW機(jī)組在汽水分離器壓力高于14 MPa，分離器顯示的水位自動強(qiáng)制為0 mm，在過熱度消失且汽水分離器壓力又未降至14 MPa時，分離器水位無法顯示，故濕態(tài)時要特別注意。

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(jī)組各主要運(yùn)行參數(shù)的變化趨勢分析

6.1 高加全切時負(fù)荷的變化趨勢

1、2、3 號高加在TMCR 工況下設(shè)計(jì)的抽汽流量分別為109 t/h、174 t/h、91.3 t/h，三臺高加總抽汽流量為374 t/h，約占汽輪機(jī)滿負(fù)荷下蒸汽流量（1904 t/h）的1/5～1/6左右，在滿負(fù)荷下高加發(fā)生全切事故，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(jī)進(jìn)行做功，會造成負(fù)荷瞬間突升,汽輪發(fā)電機(jī)組會過負(fù)荷運(yùn)行。

下面就結(jié)合該廠660 MW機(jī)組設(shè)計(jì)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 機(jī)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(jī)做功，而后由于協(xié)調(diào)運(yùn)行，汽機(jī)調(diào)門為維持目標(biāo)負(fù)荷，調(diào)門會關(guān)小（該機(jī)組在壓力偏差運(yùn)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(yùn)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（3～5分鐘）后，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(jī)前壓力小于設(shè)定壓力（正負(fù)2 MPa）跳協(xié)調(diào)，機(jī)組轉(zhuǎn)為初壓模式運(yùn)行（調(diào)門控壓力，爐主控控負(fù)荷）。由于協(xié)調(diào)運(yùn)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(jī)前壓力與壓力設(shè)定偏差以及壓力下降速率來綜合運(yùn)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 機(jī)組在機(jī)跟隨方式

如果機(jī)組在機(jī)跟隨模式下運(yùn)行，當(dāng)發(fā)生高加全切時，同樣由于抽汽進(jìn)入到汽輪機(jī)進(jìn)行做功，此時負(fù)荷會突升70 MW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(jī)組嚴(yán)重超負(fù)荷，機(jī)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(jī)組嚴(yán)重超負(fù)荷運(yùn)行，給機(jī)組帶來極大危險。

6.1.3 機(jī)組在基本運(yùn)行方式（機(jī)組正常運(yùn)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)荷可以避免大幅度上升，但主蒸汽壓力會嚴(yán)重超壓運(yùn)行，因?yàn)檎{(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，鍋爐安全門發(fā)生動作。控制不好，鍋爐會轉(zhuǎn)濕態(tài)，蒸汽的過熱度明顯下降。

6.2 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，這個下降過程非常快，控制不好鍋爐有可能轉(zhuǎn)濕態(tài)運(yùn)行，汽輪機(jī)進(jìn)汽溫度會大幅度下降，給汽輪機(jī)運(yùn)行帶來極大危害，嚴(yán)重時甚至造成汽輪機(jī)水沖擊事故發(fā)生。

6.3 高加全切時中間點(diǎn)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(diǎn)（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(diǎn)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)2～4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)回升的過程，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)）。

6.4 高加全切時再熱汽溫變化趨勢

高加全切瞬間，再熱汽溫基本呈下降趨勢，主要是因?yàn)楦呒尤泻螅髌麎荷仙剂狭繙p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。

6.5 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(jī)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)。

6.6 高加全切時汽輪機(jī)軸向位移、鎢金溫度、汽機(jī)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(yùn)行，軸向位移會增大，鎢金溫度上升，發(fā)電機(jī)線圈溫度升高。但通過本機(jī)組高加全切實(shí)驗(yàn)，這些參數(shù)未超出機(jī)組正常許可范圍。

6.7 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)，主蒸汽壓力回升。

7 高加全切的處理

高加全切時要控制好負(fù)荷和中間點(diǎn)過熱度以及主再熱汽溫、主再熱蒸汽壓力、軸向位移、機(jī)組真空等。其中對負(fù)荷、中間點(diǎn)過熱度、主汽溫、主汽壓的控制是重中之重。

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(diǎn)過熱度變化情況。機(jī)組在協(xié)調(diào)控制方式可通過設(shè)定目標(biāo)負(fù)荷來實(shí)現(xiàn)，在機(jī)跟隨方式則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較短）。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(yùn)行，尤其要注意汽機(jī)軸向位移、鎢金溫度及機(jī)組振動情況，發(fā)電機(jī)線圈溫度的監(jiān)視。傾聽汽機(jī)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，否則應(yīng)緊急手動停機(jī)。

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。

高加發(fā)生全切后3～5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(diǎn)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(diǎn)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50～100 T/H是比較合適的。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12～15 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。

8 高加在運(yùn)行中發(fā)生全切實(shí)例

8.1 高加全切運(yùn)行數(shù)據(jù)

根據(jù)該廠2013年1月30日15:50 中試所做的高加全切的試驗(yàn)工況，相關(guān)的數(shù)據(jù)見表2。

表2 高加全切試驗(yàn)工況主要參數(shù)變化表

8.2 高加全切后各主要參數(shù)變化趨勢

根據(jù)該廠2013年1月30日15:50 中試所做的高加全切的試驗(yàn)工況，相關(guān)參數(shù)變化趨勢如圖2 所示。

圖2 高加全切試驗(yàn)工況主要參數(shù)變化趨勢

8.3 高加全切試驗(yàn)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(jī)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(yùn)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)荷下降。為維持負(fù)荷在目標(biāo)負(fù)荷，調(diào)門逐漸開大。

主蒸汽溫度：造成主蒸汽壓力進(jìn)一步上升，由于主蒸汽壓力上升，爐主控自動立即減小燃料量，高加全切瞬間，由于調(diào)門關(guān)小，造成主蒸汽流量下降，由于鍋爐燃燒的遲后性，造成主蒸汽溫度較快上升，而后程主汽溫下降非常快，通過在給水主控中及時減小給水偏置及修正燃料校正系數(shù)進(jìn)行控制好主汽溫下降速度。

9 結(jié)束語

660 MW 機(jī)組在滿負(fù)荷時高加全切是比較危險的事故，各主要參數(shù)變化劇烈，處理時需要考慮的問題也比較多。在處理過程中，只要控制好燃料量，給水量，控制好中間點(diǎn)過熱度，維持合理的目標(biāo)負(fù)荷，是可以將高加突然全切的影響降至最小，從而確保機(jī)組的安全運(yùn)行的。