330 MW亞臨界機組鍋爐汽包水位異常鍋爐MFT 原因分析及預防措施

孫如珂

（山東科技大學，濟南 250031）

某火力發電廠一期2×330 MW機組鍋爐為東方鍋爐廠設計、生產的亞臨界、單爐膛、中間一次再熱自然循環固態排渣汽包爐，采用π型布置，型號為DG1025/18.2-II4。鍋爐配備4套中儲式制粉系統，制粉系統采用低速鋼球磨、中間儲倉式、乏氣送粉。鍋爐采用四角切圓燃燒，每個角從下到上布置A～F共6層燃燒器，對應A～F共6層給粉機。汽包的正常水位線在汽包中心線以下100 mm（即0位），鍋爐在正常運行中，維持汽包水位在-50～50 mm的范圍內[1]。汽包水位設置有報警保護，高Ⅰ值為+100 mm、 高Ⅱ值為+150 mm、高Ⅲ值為+300 mm、低Ⅰ值為-100 mm、 低Ⅱ值為-150 mm、低Ⅲ值為-300 mm。汽包水位高Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ值和低Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ值報警可靠，當發生汽包水位高Ⅲ值（+300 mm）或汽包水位低Ⅲ值（-300 mm）報警保護時，鍋爐主燃料跳閘（Main Fuel Trip，MFT）。

2015年4月10日11:47:51，2#機組負荷296.63 MW， 爐膛壓強為-123 Pa，汽包水位為-14 mm，A、B、C、D、E這5層給粉機在投，汽泵轉速調節在“自動”運行方式。11:48:00，爐膛壓強升至679 Pa；11:48:26，汽包水位由正常水位降至-266 mm后快速上漲；11:50:08，鍋爐MFT動作。首出原因為汽包水位高。

1 檢查處理情況

1.1 運行專業處理情況

1.1.1 鍋爐燃燒調整情況

11:47:53，2#機運行監盤人員發現爐膛負壓由-123 Pa 突升至+674 Pa，同時A3、B3、C3、D1、E3、C2、D3、A2、B2、A1、A4、B1、B4、E1共14臺 給 粉機因失火陸續跳閘，且爐膛燃燒不穩，監盤人員緊急投入AB1、AB3、AB2、AB4油槍后，油槍著火正常。11:49:03運行監盤人員陸續將跳閘給粉機投入運行，鍋爐負壓恢復正常，燃燒趨于穩定。

1.1.2 汽包水位調整情況

11:48:14，運行監盤人員發現汽包水位低Ⅰ值光字牌報警。11:48:26，汽包水位降至-266 mm后，開始快速回升。11:50:00，運行人手動降低小機指令，11:50:08，小機指令由83.4%降至78.35%時，汽包水位高Ⅲ值報警，鍋爐MFT動作。

1.2 DCS歷史記錄、監控錄像檢查情況

1.2.1 調閱DCS歷史曲線及詢問當值運行人員鍋爐燃燒情況

調閱分布式控制系統（Distributed Control System， DCS）運行操作記錄無異常操作。11:47:53，鍋爐送風在手動控制方式，其中A側為變頻方式、B側為入口擋板方式，兩側指令分別為49%、76%；引風在自動控制方式，A、B兩側控制指令為63%，鍋爐風量為73%、爐膛壓強為-120 Pa。11:48:00，爐膛壓強快速上升至 679 Pa。11:47:57—11:48:05，8 s時 間 內A3、B3、C3、D1、E3、C2、D3、A2、B2、A1、A4、B1、B4、E1共14臺給粉機先后因失火跳閘，但聯鎖動作正常。

1.2.2 調閱DCS汽包水位調節歷史數據

11:48:01，小機DCS轉速指令正常，汽包水位為 -8 mm。11:48:15，汽包水位快速下降至-136 mm。同時，給水自動控制因汽包水位實際值與設定值偏差大（120 mm）而切為手動。11:48:26，汽包水位降至 -266 mm后，開始快速回升。11:49:34，汽包水位恢復至0 mm。11:49:47，汽包水位高Ⅰ值報警。11:49:52，汽包水位高Ⅱ值報警（150 mm），事故放水門聯開。11:50:00，汽包水位達到233 mm，運行人員開始降低小機指令。11:50:08，給水指令由83.4%降至78.35%時，給水流量為1 132 t·h-1，蒸汽流量為703 t·h-1，給水流量高于蒸汽流量429 t·h-1，汽包水位高Ⅲ值保護動作。

1.2.3 調閱DCS鍋爐吹灰歷史數據

4月7—9日爐膛吹灰器、過再區域吹灰器吹灰正常。4月10日11:48:01，2#鍋爐正在進行過熱器吹灰，吹灰器L08、R6在吹灰狀態，其操作記錄分別如圖1和圖2所示。這兩只吹灰器近3日均進行了正常吹灰，且無異常。就地通過觀察孔檢查爐膛結焦情況，發現爐內水冷壁無結焦現象。

1.2.4 調閱2#爐除渣系統DCS歷史記錄及渣斗觀察孔監控錄像

調查結果顯示，2B側除渣情況為：4月9日20:00至4月10日鍋爐MFT前，2B側共除渣3次，除渣正常。2A側除渣情況為：4月9日20:31，2A側渣斗除渣一次，除渣結束后，渣斗觀察孔監控錄像不見火；4月10日5:58—6:16，2A側除渣一次，除渣結束后，渣斗觀察孔監控錄像不見火；8:35，運行人員開始2A側除渣，發現不下渣，然后聯系灰水檢修人員處理；10:25，檢修人員打開2A渣斗罩殼后，取出爐內受熱面脫落護板兩塊，如圖3所示；11:17，2#爐開始正常除渣；11:30，渣斗觀察孔監控錄像出現正常火光；11:53，2#爐MFT動作，運行人員接值長令后，2#爐2A側渣斗停止除渣。

1.3 其他檢查情況

就地檢查3臺汽包水位變送器無異常，水位變化趨勢一致。檢查蒸汽流量、給水流量測量回路正常。檢查給水自動控制指令正常。檢查小機轉速與調節指令變化趨勢一致，就地檢查小機及給水系統設備狀態無異常。機組跳閘后，就地檢查發現2A側渣斗泄壓閥不通暢，2B渣斗泄壓閥動作正常。

2 原因分析

經過分析可知：鍋爐MFT動作的原因是汽包水位高Ⅲ值報警保護；汽包水位高的原因是火檢喪失，14臺給粉機短時間（8 s）內切除使鍋爐無煤粉燃燒，導致爐膛熱負荷降低、汽包水位下降、水位實際值與設定值偏差大（超過120 mm），運行操作人員將給水由自動調節切換為手動調節后，爐膛內熱負荷的突降，導致給水流量高于蒸汽流量，使汽包水位快速回升，再加上運行操作人員手動調節小機轉速不及時，從而造成汽包水位高Ⅲ值報警[2]；火檢喪失的原因是2A側渣斗自4月9日20:31后排渣不暢，導致渣位升高，在4月10日恢復正常除渣時，積攢堆積的熱灰渣同時塌落至渣井，集中快速加熱了渣井內的冷渣水，從而產生大量水蒸氣，水蒸氣上升遮擋火檢，造成火檢喪失；灰渣塌落的原因是爐內受熱面護瓦脫落，造成排渣門處局部堵塞，除渣不暢，但運行人員未及時發現異常情況，導致灰渣大量堆積，在除渣恢復正常時，引發上部灰渣松動、塌落。

綜上所述，此次事件的誘因是除渣不及時，渣斗內渣位較高，灰渣塌落至渣斗水池內，產生的大量水蒸氣上升遮擋火檢，因檢測不到火而導致部分給粉機切除；鍋爐運行人員雖然及時處理穩定了燃燒，但是未及時干預給水，導致給水量大于蒸發量，造成汽包水位上升過快，從而觸發汽包水位高Ⅲ值保護動作，機組跳閘[3]。

3 暴露的問題

第一，運行操作人員應急處理不力。在異常情況發生時，水盤監盤人員未能及時做出準確判斷并采取果斷措施，導致異常情況進一步擴大，從而觸發汽包水位高Ⅲ值動作，機組跳閘。第二，當班單元長協調指揮不力。在異常情況發生時，未能組織本班人員正確及時處置。第三，運行值班人員責任心不強。除渣過程中沒有發現下渣不暢問題，除渣不徹底導致渣斗渣位上升。第四，運行操作人員應急處理培訓不到位，對部分業務水平較低的人員未采取有效的培訓，致使工作人員的技能不能滿足應急處理需要。第五，運行監督管理不到位，運行專業之間除渣協調不力，事故預想重視程度不足，運行應急處理及運行設備異常管理存在薄弱環節。第六，技術監督指導不足，對爐內受熱面護瓦檢修質量把關不嚴，未對除渣運行措施進行梳理完善。

4 防范措施

針對上述問題，可采取以下防范措施：第一，加強運行人員業務培訓，提高人員操作技能；第二，利用事故預想、反事故演習、月度（季度）考試等方式，對重點崗位、關鍵人員開展針對性培訓，重點培養運行人員在設備異常情況下的分析處理能力，切實提高業務技能水平；第三，完善機組緊急情況下的處理應急措施，強化事故處理協調指揮能力，定期進行仿真機培訓，提高運行人員應急判斷及快速反應操作能力[4-5]；第四，強化灰水運行值班人員的責任心教育，加大除渣過程的監督、檢查及考核力度；第五，加強異常除渣工況下運行專業之間協調、措施落實的監督，針對汽包水位波動異常運行工況，提高班組人員對措施掌握的現場考問和反事故應急演練抽查頻次，以彌補汽包水位應急調整的短板；第六，加強爐內受熱面檢修質量監督，梳理完善除渣運行措施，并完善應急處理措施，組織開展汽包異常水位調整應急技能專項培訓。

5 結語

在構建以風、光、電等新能源為主體的新型電力系統的過程中，燃煤發電更多地進行調頻調峰起到了電力系統壓艙石的作用，因此燃煤發電機組的安全運行尤為重要。汽包鍋爐因汽包水位異常引起的機組停運事件較為普遍，本文通過系統分析，剖析了機組運行、檢修、人員培訓等方面的管理問題，具有普遍的借鑒意義。