350MW超臨界機組給水流量波動的原因及處理

張祖哲 朱鋒杰

摘? 要：目前我國的燃煤機組越發向大容量超臨界方向發展，超臨界火力發電機組運行過程中各個參數的變化相對于負荷指令存在一定延遲，燃料、給水變化時呈現不同的時間特性，某公司國產350MW超臨界機組，在NOx含量調整過程中，觸發風煤交叉限制功能，燃料指令快速下降，同時電負荷快速下降，小機汽源供應不足，最終引起主給水流量波動。該文分析事件發生原因，針對故障中發生的問題，提出了處理及防范措施。

關鍵詞：NOx含量調整? 風煤交叉限制? 小機汽源? 主給水流量

1? 設備概況

某公司3號機組為350MW超臨界機組。鍋爐由上海鍋爐廠有限公司設計，型號為SG-1193/25.4-M4419。汽輪機采用上海汽輪機廠生產的CZK350-24.2/0.4/566/566型超臨界、一次中間再熱、抽汽凝汽式汽輪機。給水系統采用單元制，配置2臺50%容量汽動給水泵。DCS由南京國電南自美卓控制系統有限公司生產的maxDNA分散控制系統。

2? 給水流量波動檢查情況

2.1 邏輯檢查

（1）給水流量低低保護觸發條件為給水流量低于336.4 t/h，延時15s。事件時熱工保護動作正確。

（2）燃料指令邏輯由總風量-燃料函數輸出值和鍋爐主控指令低選后形成最終的燃料指令，具體見表1。

（3）DEH中調門函數。檢查DEH流量總指令與中壓調門指令相關邏輯，確認DEH流量總指令先按照1∶0.255進行折算，然后減去并網時刻中調門流量指令記憶值，形成FDEM流量指令，FDEM流量指令先按照1∶3進行折算，再減去汽機轉速2850r/min時中調門流量指令記憶值，經過表2函數轉換后得到最終的中調門開度指令。中調門關閉到最小值時的DEH流量總指令為147.76MW，折算后流量指令為37.67%，事件前汽機轉速2850r/min和并網時刻中調門流量記憶值之和為9.37%，因此推算出當時的FDEM指令為28.3%，中調門指令約為25%。

（4）汽泵再循環門作為保障汽泵最小流量的設備，當汽泵入口流量低于150t/h時，超馳開到100%。

2.2 事件前送風機動葉操作記錄

事件發生前，在22：44：22～23：00：42期間，操作人員連續降低A/B送風機的動葉指令。

2.3 事件前燃料指令變化趨勢

事件前操作人員連續降低A/B送風機動葉指令，雙側動葉指令由18%下降到0%，導致總風量由845t/h降低到625t/h，在風/煤交叉限制作用下，燃料指令由155t/h降低到95t/h，主汽壓力由20.05MPa降低到16.6MPa。

2.4 事件前給水流量變化趨勢

22：59：43，A、B汽泵由自動控制方式相繼切換為手動控制方式，此時負荷216MW，給水流量754t/h，過熱度8.5℃，隨著負荷及過熱度持續降低的變化趨勢，給水流量也持續降低。

23：02：26，給水流量降至低點，隨后上升，此時負荷176 MW，給水流量405t/h，過熱度8.5℃。

23：03：18，給水流量在上升過程中，突然出現劇烈擺動，瞬時最小值為426t/h，瞬時最大值為632t/h，之后急劇下降。

23：03：49，主給水流量從181t/h瞬間掉至0t/h。

2.5 事件前汽泵主要參數變化趨勢

事件前，小機進汽流量在17～18t/h持續穩定，23：03：15 小機進汽流量突然在0～15t/h之間發生急劇波動，隨后A、B小機轉速、主給水壓力等參數也發生了變化，具體如下。

時間：23：03：36～23：03：59（23：04：00停機）。

發電機功率：從147～150MW，變化不大。

中調1開度：從24.9%～24.9%，無變化。

小機進汽流量：從0～15t/h，頻繁劇烈變化。

A汽泵轉速：從4102～3293r/min，之后迅速下降。

A小機調閥開度：從53.45%～83.29%，迅速上升。

B汽泵轉速：從4107～2158r/min，之后迅速下降。

B小機調閥開度：從50.89%～70.4%，迅速上升。

主給水壓力：從19.2～18.1MPa，迅速下降。

3? 給水流量波動分析

（1）操作人員為了降低脫硫出口的NOx濃度，連續減少A/B動葉的開度，由18%降到0%，導致總風量連續降低。

（2）機組負荷波動，燃燒調整較為頻繁，導致入口NOx濃度波動比較大，脫硝噴氨控制及反應存在滯后性，調整不及時;SCR反應器入口煙溫偏低，較低的煙溫一方面會限制催化劑活性的發揮，另一方面會加劇硫酸氫氨的形成與析出，加快催化劑的活性衰減速率;結合之前的應急支撐報告，脫硝催化劑使用時間接近設計使用壽命，催化劑活性可能較低，難以保證脫硝裝置的安全、穩定、環保運行;催化劑性能可能部分失效，導致目前無法通過調整噴氨流量來控制SCR反應器出口NOx濃度，只能通過燃燒調整，降低SCR反應器入口NOx濃度，進而保證SCR反應器出口NOx濃度達標;事發前1hTF方式運行，機組處于降負荷階段，噴氨量已處于最大開度，煤量波動較大，導致各參數波動較大、脫硝出口NOx濃度出現超標情況。

4? 暴露的主要問題

（1）操作人員不了解風/煤交叉限制功能，在連續降低總風量的時候，不熟悉燃料指令的聯動結果。

（2）操作人員未及時有效地進行脫硝系統調整，對事件的預判性不夠。

（3）操作人員減風操作速度過快、不嚴謹、幅度過大，對可能觸發的相關協調和保護邏輯缺乏預見性。

（4）事件預想工作不佳，事件處理可適當調整偏置的方式、盡量不要切除自動調整，手動控制方式更不利于維持機組穩定。

（5）在控制方式、方法方面，當機組發生異常情況時，調整方式、處置方法不恰當。在手動調節給水流量方面，應根據汽泵的供水特性摸索出相關經驗。

5? 處理及防范措施

（1）根據事件的整個過程，應對催化劑性能進行檢測，全面掌握脫硝系統的運行狀況;同時加強操作人員對事故的預判性，減少NOx超標排放;提高低氮燃燒器NOx指標的控制方法以及脫硝噴氨優化調整的方法，保證脫硝系統安全可靠運行。

（2）事件工況下，當DEH總流量指令低于180MW時，建議切除DEH遙控方式，維持汽機高壓調門和中壓調門開度不變，防止中調門關小影響小機供汽壓力的穩定。待工況穩定后，且DEH總流量指令大于200MW時再投入DEH遙控方式。

（3）在機組負荷升、降過程中，可根據負荷的實際情況及時對主蒸汽壓力進行調整，使主汽參數與實際負荷量相匹配。

（4）加強操作人員對異常情況的操作培訓，運行調整要早調整、及時調整、多次小幅度調整，不宜大幅快速調整。

參考文獻

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