600MW超臨界機組停機不停爐運行操作分析

邱少力

(福建省鴻山熱電有限責任公司,福建 石獅 362700)

0 引言

某廠汽輪機為東方汽輪機廠引進日立技術生產制造的超臨界抽凝供熱汽輪機(型號:C600/476-24.2/1.0/566/566;型式:超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓抽凝式汽輪機,額定出力600 MW),單臺機組額定工業抽汽量為600 t/h,最大工業抽汽量為900 t/h,抽汽參數P=1.0 MPa(a)、T=350 ℃,在廠內噴水減溫至250 ℃后送往熱用戶,減溫水量50 t/h,兩臺機組實際額定供汽量可達1300 t/h。該汽輪機采用復合變壓運行方式,具有八級非調整回熱抽汽,汽輪機的額定轉速為3000 r/min。鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠有限責任公司引進三井巴布科克能源公司技術生產的超臨界參數變壓運行直流鍋爐,單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構Π型鍋爐(型號:HG-1962/25.4-YM3)。鍋爐燃燒方式為前后墻對沖,前后墻各布置3層三井巴布科克公司生產的低NOX軸向旋流燃燒器(LNASB),未設燃油系統。鍋爐下層兩套制粉系統使用煙臺龍源電力技術有限公司開發研制的等離子煤粉點火及穩燃系統[1]。

機組在正常運行過程中經常會出現因汽輪機或廠用電系統異常造成的只需停機但無需停爐的操作。為了保證操作的安全便捷,通常將機組直接停運消除故障。若是故障能夠在短時間內快速消除,做到只停機不停爐,使機組快速重新啟動,則能節省運營成本,為供熱安全生產提供一定的保障。

1 運行操作要點

1.1 機組停運前的準備

通過技術改造,在下層兩套制粉系統(分別是A層制粉系統、D層制粉系統)上各安裝煙臺龍源電力技術有限公司開發研制的等離子煤粉點火及穩燃系統。為了保障機組低負荷時鍋爐穩燃,提前對A/D層制粉系統的等離子進行試拉弧,確保其可用。對等離子系統的陰、陽極頭進行檢查,保證其壽命,使其能夠長時間連續投運。

提前2 h使用輔助蒸汽預暖下層兩臺磨煤機熱一次風管道暖風器及空預器吹灰蒸汽管道,使其保持熱備用狀態。對空預器吹灰系統進行詳細檢查,確保缺陷均已消除,可投入連續吹灰。

提前1 h對機組汽輪機盤車、交流啟動油泵、交流潤滑油泵、直流事故油泵、頂軸油泵進行試轉,確保其可靠備用。現場確認高、低旁氣源正常,處于隨時可操作狀態。高、低旁減溫水管道處于熱備用狀態,保證隨時可開啟使用。降負荷操作前,退出機組主汽溫度低聯跳汽輪機邏輯保護,防止降負荷過程由于主汽溫度低觸發跳汽輪機。

1.2 機組停運操作分析

機組由當前負荷降至300 MW的操作。設定目標負荷為300 MW,負荷變化率不大于9 MW/min,主汽壓變化率不大于0.7 MPa/min,根據負荷情況停止C、E層煤燃燒器運行,緩慢減少鍋爐燃燒率,機組負荷隨主蒸汽壓力的降低而減少,目標主汽壓降至約13.73 MPa。降負荷操作與正常停機一樣,控制屏式過熱器、高溫過熱器及高溫再熱器管壁溫度溫降率不超過1.5 ℃/min。降負荷過程中檢查主機軸封壓力正常,檢查輔汽至軸封汽源處于正常備用狀態。在機組減負荷過程中逐漸減少鍋爐燃料量。負荷360 MW左右時,檢查輔汽至軸封供汽調節閥及溢流閥自動調整正常,軸封母管壓力及溫度正常。當主汽壓力小于16 MPa時,檢查儲水箱溢流調節閥在自動。

機組負荷由300 MW降至汽輪機打閘的操作。設定目標負荷為180 MW,控制負荷變化率不高于6 MW/min,主汽壓力變化率不高于0.1 MPa/min,逐漸減少燃料,降低蒸汽溫度,當一、二級減溫水調節門全關后,退出一、二級減溫水自動,退出再熱蒸汽事故減溫水。關注輔汽聯箱的壓力情況,及時切至輔汽聯絡供汽或由本機冷再進行供汽(輔汽聯箱盡量由本機冷再自供汽)。

負荷250 MW時,將一臺汽泵切手動,逐漸降低其出力,將給水負荷轉移到另一臺汽泵上,當待停汽泵不出水后,保持維持再循環方式運行。若不啟電泵停機,則檢查輔汽至A、B小機手動門全開,關閉待停汽泵出口電動門,停止待停汽泵運行;若啟動電泵停機,并泵運行正常后,關閉待停汽泵出口電動門,停止待停汽泵運行,維持一臺汽泵自動,電泵手動方式運行。

機組降負荷至240 MW以下,儲水箱水位大于6700 mm時,關閉啟動循環泵暖泵閥,啟動循環泵運行,注意此時啟動循環泵走再循環,運行時間不可過長,啟動循環泵過冷水閥應正常開啟。此時根據爐內燃燒情況及時投入A層燃燒器等離子進行穩燃,根據脫硝入口煙溫變化情況及時退出脫硝系統,做好環保報備工作。停止供氨,稀釋風機可根據臨停消缺工期確定是否停運。將鍋爐由干態轉濕態運行,檢查關閉儲水箱溢流管暖管閥,打開溢流管路電動門,將溢流調節閥投入自動,投入擴容器減溫水。

負荷降至180 MW后,開始對高、低旁系統進行充分的疏水暖管,保持系統處于熱備用狀態。廠用電切換完,進行反切缸操作,通過閥位控制與高旁的配合(關小閥位、開大高旁)維持主汽壓的平穩。提前將通風閥(VV閥)打開并掛禁止操作牌。在反切缸過程中嚴密注意高排金屬溫度、軸向位移、脹差、振動的變化(尤其要注意#1、2軸承的振動,因高壓缸不進汽后軸振變大可能需立即手動打閘,故在反切缸前提前向省調申請發電機解列,經其同意后開始反切缸操作)。投運高、低旁過程中應嚴密監視減溫減壓器后溫度,若高旁溫度大于290 ℃則及時投入高旁減溫水,防止高旁后溫度高(390 ℃)觸發高旁快關。投運減溫水應緩慢謹慎,防止出現水沖擊。汽機打閘前,確保主蒸汽流量小于40%(679.2 t/h),高旁開度大于5%且低旁開度大于5%,建立蒸汽通道,防止觸發汽輪機跳閘且主蒸汽流量大于40%鍋爐MFT保護邏輯,確保總煤量小于75 t/h或總煤量大于75 t/h,高旁開度大于5%且低旁開度大于5%,防止觸發再熱器保護邏輯。

保留A/D磨煤機運行,控制鍋爐總煤量50 t/h左右時進行打閘汽輪機操作。打閘瞬間要關注汽壓的變化,通過旁路進行調整,維持主汽壓平穩及儲水箱水位的穩定。

1.3 汽輪機打閘后操作

鍋爐側調整的目的在于維持爐內燃燒工況的穩定,包括制粉系統、風煙系統、汽水系統的調整。制粉系統的調整要以汽溫及壁溫的下降速率為依據,小幅度降低煤量。汽輪機打閘后剛好兩臺磨煤機低煤量運行,風量要及時降低,加強監視火檢強度的變化。關注磨煤機出口溫度,及時投運磨煤機暖風器運行,防止磨煤機因出口溫度低跳閘。風煙系統的調整,一次風壓適當降低至8 kPa,保持上層兩臺磨煤機一次風通道的暢通,防止出現并列運行的一次風機失速。鍋爐爐膛總風量控制在850 t/h左右,以增加爐膛輻射傳熱,減少后煙道對流傳熱。汽水系統的調整,觀察過熱器減溫水、再熱器減溫水有無內漏現象,否則關閉其減溫水手動隔離門。

汽機側調整的目的是保證汽輪機組的安全停運,包括高低壓旁路系統、TSI監視系統、軸封蒸汽系統、給水系統、小汽輪機機系統、氫氣系統、凝結水系統。①高低壓旁路系統。及時調整高低壓旁路調節閥開度,保證鍋爐通流量,防止出現再熱器干燒,重點監視再熱器壁溫。調整過程中應與鍋爐參數變化緊密配合,防止主汽壓力波動引起儲水箱水位大幅波動。②TSI監視系統。跟蹤并記錄汽輪機偏心、汽缸溫度、汽缸膨脹、脹差、軸向位移等參數的變化情況(如高壓缸內缸壁溫溫降速率在3 ℃/h左右,中壓缸進汽室內壁壁溫溫降速率在5 ℃/h左右,偏心往往會有一個上漲過程)。③軸封蒸汽系統。高壓軸封減溫水不投,低壓軸封減溫水投入正常,軸封蒸汽溫度平穩。④給水系統。盡量提高給水溫度,及時投除氧器加熱并在汽輪機打閘后重新投入#2高加來提高給水溫度,以增加鍋爐產汽量。⑤小汽輪機機系統。如果小機需要打閘,應破壞小機真空,及時退出小機軸封,關閉兩臺小機軸封進回汽手動門,防止出現小機沖轉時振動超限。⑥氫氣系統。及時關閉氫氣冷卻器冷卻水進回水手動門,防止氫溫過低。⑦凝結水系統。應注意除氧器、凝汽器的水位平穩變化,保持在正常范圍內。

2 問題分析

2.1 壁溫超限

整個停機過程中屏式過熱器、高溫過熱器及高溫再熱器管壁溫度均在正常范圍內。垂直水冷壁出口管段右側墻區域#875、#923、#911、#899、#887、#863、#851均出現不同程度的超溫,其中#923超溫時間最長達16 min,最大值494 ℃,與規定值450 ℃偏差達44 ℃,鍋爐受熱面壁溫超限嚴重影響鍋爐安全運行,甚至會引起鍋爐爆管[2]。此次管壁超溫剛好在后墻中層磨煤機停運后剩3臺磨煤機運行,由于爐膛燃燒方式為前后墻對沖,在低負荷時磨煤機運行方式的調整對燃燒效果影響較大,故應將磨煤機平均負荷降至低限后進行中層磨煤機的停運。后墻中層磨煤機停運后總煤量維持在140 t/h,平均每臺磨煤機的煤量為47 t/h,由于熱負荷嚴重不均衡,出現火焰嚴重偏斜、垂直水冷壁超溫現象。后續將前墻中層磨煤機煤量降低后,超溫現象緩慢消失,故停運后墻中層磨煤機總煤量控制在120 t/h左右,停運后該臺磨煤機的煤量應迅速轉移至下層磨煤機,盡量維持前墻中層磨煤機一直在低煤量運行,保證垂直水冷壁不超溫。

2.2 沖轉參數控制

汽輪機打閘后至汽輪機沖轉前,鍋爐主再熱蒸汽溫度的控制關系著汽輪機重新啟動時軸振、蓋振、脹差的變化。由于停機時間較短,汽輪機缸溫較高,屬于極熱態啟動,主再熱蒸汽參數控制不好將引起負脹差,甚至被迫打閘[3]。此次汽輪機停運時間為6 h,汽輪機打閘后主再熱汽溫分別穩定在532 ℃、526 ℃,高壓缸調節級溫度441 ℃,中壓缸進汽室溫度474℃,蒸汽溫度略大于缸溫50 ℃左右,有利于汽輪機的熱態沖轉。

2.3 鍋爐燃燒控制

停機不停爐保留下層兩臺磨煤機低煤量運行,前提是將下層磨煤機相應的磨輥與磨盤間隙調大,防止低煤量運行導致磨煤機振動。由于單臺磨煤機運行是對沖式燃燒方式,勢必會造成燃燒的偏斜與不穩定,而該廠磨煤機最大出力為57 t/h,長時間磨煤機在高負荷下運行會降低鍋爐燃燒的穩定性與安全性,故應盡量保持兩臺磨煤機運行,爐膛燃燒將更加均勻充分,鍋爐負荷可調性更大、安全可靠性更高。

2.4 汽輪機反切缸控制

停機不停爐的操作關鍵在于反切缸能否順利完成,該操作在鍋爐轉濕態、廠用電切換完后進行,維持主蒸汽壓力穩定的同時調開高壓旁路門,使主蒸汽順利經過高低旁進入凝汽器。切缸過程由于汽輪機進汽方式的變化勢必會引起汽機TSI畫面中軸振、蓋振、脹差、軸向位移參數的變化,故此過程應控制緩慢,發生參數突然變化時應立即停止操作,視情況將汽輪機打閘,保證設備安全。

3 結束語

對600 MW機組停機不停爐運行操作過程進行分析,討論了停機前準備、機組停運過程、汽輪機打閘后等內容,提出在保證鍋爐燃燒穩定的情況下安全有效地將汽輪機停運,為汽輪機或廠用電故障搶修爭取時間。在停運過程中對鍋爐側受熱面壁溫、沖轉參數、鍋爐燃燒、汽輪機反切缸進行控制,有針對性地制定操作程序,將風險點告知運行操作人員,從而保證整個過程的安全可控。