300MW火電機組停爐不停機技術改造方案分析

石家莊良村熱電有限公司發電分場 劉宇卿

一、前言

鍋爐滅火是火力發電廠最常見的事故，其發生率占到了電廠事故的60%-70%。按照大容量機組設計理念，使用機、電、爐大聯鎖邏輯，每次鍋爐MFT動作后，聯動（汽輪機緊急跳閘系統），汽輪機跳閘，發電機與系統解列，造成機組非計劃停機。機組重新啟動成本高、恢復時間長、消耗電量多，而且汽輪機跳閘將直接影響汽輪機安全和使用壽命，大型發電機組解列極不利于電網系統穩定運行。為了減少機組非計劃停運次數，一些電廠針對鍋爐蓄熱能力較強的機組，對停機不停爐的措施進行了嘗試工作，并取得了寶貴經驗。

二、一次成功的停爐不停機事件描述

1.事件發生前狀態(Operation Status Before breakdown)

良系I線231開關，良系II線232開關，#1發變組211開關上220KVI段母線，#2發變組212開關上220KVII段母線，#01啟備變2112開關上220KVII段母線，母聯201開關運行，6KV1A、1B、2A、2B、01A、01B運行。

#1、2鍋爐、#1、2汽輪發電機、2A、2B引風機、2A、2B送風機、2A、2B一次風機、2A、2B、2C磨煤機、2A、2B汽動給水泵運行，#2機組性能試驗結束，電負荷300MW，工業抽汽47t/h，機爐系統未恢復。

2.事件過程(Process)

16∶42 鍋爐MFT動作，首出為汽包水位低低

16∶42鍋爐跳2A、2B一次風機，電泵聯啟

16∶42鍋爐開始吹掃，汽機快速減負荷至11MW。

16∶47 鍋爐吹掃完成，鍋爐點火。因給水流量過大手動將2A、2B汽泵打閘。

16∶47 廠用電源切換為啟備變。

16∶50 AB層#1、#2、#4角油槍點火

16∶53 啟動2A一次風機、密封風機，2A磨煤機

17∶06 主汽壓力開始回升最低4.33MPa，過熱度最低111度。

17∶20 啟2B一次風機

17∶33 啟2B磨煤機

18∶30 啟2C磨煤機。

18∶30 啟2A小汽機

18∶30 切換廠用電

18∶46 并2B一次風機

18∶56 撤大油槍

19∶02 撤四角微油

19∶18 啟2B小汽機

19∶20 停電動給水泵。

19∶22 投CCS

19∶30 投給水自動

19∶31 負荷240MW投AGC

整個缺陷處理共用了1個小時，停爐不停機操作至恢復共用了3個小時，耗油6.9噸，各參數基本穩定，操作較為成功。

三、停爐不停機改造方案實施依據

1.現場相關實踐及操作規程

2.兄弟電廠的成功經驗

3.發電企業電網調度考核規定

4.鍋爐燃燒理論：

5.汽輪機允許的熱應力問題

四、停爐不停機適用情況

1.鍋爐滅火保護誤動；

2.鍋爐負壓保護動作引起鍋爐滅火；

3.鍋爐送引風機等輔機跳閘，引起鍋爐滅火；

4.燃燒調整不合適、煤種突變引起的跳閘；

5.汽包水位調整不及時引起低水位保護動作。

值得注意的是鍋爐滅火后，發生下列情況之一，應立即打閘停機：

1.汽輪機發生水沖擊；

2.主蒸汽或再熱蒸汽溫度10mim內下降50℃；

3.汽包水位高三值；

4.機側主蒸汽溫度、再熱器溫度下降至450℃；

5.汽輪機高壓外缸上、下壁溫差達50℃，高壓內缸溫差達35℃；

6.汽輪機振動、脹差、軸向位移、軸瓦溫度等指標達到或超過規定的閘值的控制和操作基礎上。

五、機組停機不停爐改造方案實施細則

停機不停爐，即鍋爐MFT后，利用鍋爐蓄熱，汽輪發電機組不與系統解列，而是帶極低負荷運行，在查明非設備故障原因引起鍋爐滅火的同時，快速進行吹掃、點火，使機組快速回復正常運行。實踐表明，停爐不停機不僅可以有效地減少機組脫網時間，同時由于恢復時間短，燃油消耗量也大為減少，有著可觀的經濟效益和社會效益。

首要是保證機組安全，在保證鍋爐、汽輪機（尤其是汽輪機）在較大熱應力作用下，要嚴密監視高、中、低壓缸脹差，氣壓缸內、外壁溫差，控制氣溫和金屬壁溫下降速率，努力維持停爐不停機的條件要求，達到減少經濟損失、保證連續供電的目的；

其次，在原有的操作和控制基礎上，適當加入停爐后的聯鎖邏輯（RB4），以減輕操作人員壓力，以保證機組可以盡快恢復正常。

值得注意的是，快速是實現停機不停爐的關鍵，只有快速，才能保證爐膛溫度和金屬受熱面的蓄熱溫度不會大幅降低，才能保證停機不停爐操作的成功，鍋爐滅火，汽輪機快速減負荷運行，等鍋爐重新點火后，快速增加燃料量，以達到氣溫下降后快速回升的目的，這期間，我們面臨最大的問題有兩個：1）如何保證鍋爐可以快速點火并迅速增加燃料；2）如何保證在鍋爐失去熱源、主、再熱蒸汽壓力和溫度下降的情況下，汽輪機不進冷汽、冷水。

解決問題的主要思路：

1）鍋爐滅火后盡量保持較高的爐膛溫度和熱風溫度，以利于快速點火；

2）保證主、再熱汽溫度過熱度高于80℃，嚴防汽輪機進冷汽、冷水。

六、機組邏輯修改

停爐不停機方式是一種特殊的事故處理方式，所以需要對原有的熱工邏輯進行相應的修改，針對停機不停爐方案，我廠機組邏輯改進（見附表），并采取了一系列相關措施：

1.將機、爐、大聯鎖中的停爐即停機邏輯修改為：只在汽包高三值的情況下聯鎖跳閘汽輪機和發-變組，其它MFT條件均不會聯鎖跳閘汽輪機和發-變組。這是由于鍋爐滅火后爐溫的突降和負荷的突降必然會引起汽包水位的急劇變化，為了減少水位的調整困難和保持機組的穩定，所以只保留了汽包高三值的情況下聯鎖跳閘汽輪機和發-變組的邏輯。

2.增加了強制吹掃鍵和油槍快速點火條件：

當滿足如下條件時，允許強制吹掃：

1）兩側空預器運行；

2）兩臺一次風機全停；

3）一側引風機運行；

4）同側送風機運行；

5）爐前進油快關閥關；

6）爐前回油快關閥關時，

當滿足如下條件時，油槍可以快速點火：

MFT發生后30min內；

MFT繼電器已復位

無OFT跳閘條件

表1 主汽壓力下的飽和溫度及80℃過熱度時汽溫參考表

3.聯鎖關閉減溫水電動門及調門，防止減溫水進入蒸汽系統，同時將主、再熱蒸汽壓力對應的飽和溫度和過熱度作為重要監視參數，設置停爐不停機狀態下的過熱度保護：當主蒸汽（過熱蒸汽）過熱度小于80℃時，保護應動作停機，否則手動打閘（見表1）。防止由于主、再熱蒸汽溫度降低而導致汽輪機進冷汽、冷水而導致汽輪機水沖擊。

4.鍋爐MFT后，DEH將切除鍋爐控制模式，轉為本機自動，RB4動作，并且自動快速減負荷至15MW后停止，

七、停機不停爐的運行操作及參數控制

目前，停爐不停機的運行處理方式仍存在一定的風險，如果在處理過程中操作不當，即可能擴大事故導致更嚴重的后果，因此，必須采取有效措施，確保整個熱力系統的穩定運行。

1.鍋爐系統方面應做好以下工作：

（1）鍋爐MFT動作滅火后應立即確認MFT動作的首出原因，并確認所有燃料已完全切斷，否則人工干預。

1）爐前燃油母管來回油速關閥、各角油槍速關閥全部關閉。

2）所有制粉系統停止，磨煤機分離器出口快關閥關閉，各分離器吹掃風門關閉，熱、冷一次風門關閉。A、B一次風機聯跳。

（2）立即檢查各級過熱、再熱器減溫水電動門、調整門聯動關閉，否則立即手動關閉，如有閥門不嚴的現象應立即派巡檢就地手緊，防止汽溫下降較快。

（3）立即將廠用電切換為啟備變接帶，檢查6KV母線電壓正常，防止廠用電失去，檢查復位跳閘設備開關。

（4）鍋爐MFT動作后，值班人員確認進入爐膛燃料確已切斷且吹掃風量滿足后（若風機跳閘應迅速恢復風機運行），應立即檢查開啟各層二次風擋板（50%開度以上），進行爐膛吹掃，吹掃時應盡量保證吹掃風量較大，以便抽凈爐內殘余的煤粉，防止點火后造成爐膛局部爆燃。

（5）MFT動作后，注意對供油泵運行情況的檢查，防止供油母管壓力波動過大影響臨爐及供油泵出現汽化現象。爐膛吹掃結束后，立即將各層二次風擋板回調至點火位，并適當減小爐內供風量，避免爐溫下降過快，及時建立爐前油循環，調整母管油壓正常，準備點火啟動。

2.鍋爐MFT動作后，汽機重點監視與調整，做好如下工作：

（1）鍋爐發生MFT動作滅火后，立即檢查機側主汽壓力，確認RB4快減負荷邏輯動作正常（在確認機側主汽壓力不高于16.7Mpa時，機組負荷以100MW/min減至15MW以下），檢查汽機旋轉隔板，供熱蝶閥全開，四抽至工業抽汽快速調節閥、四抽至工業抽汽減溫器后關斷閥關閉，工業抽汽減溫水電動調整門關閉。運行人員及時根據負荷情況調整汽機閥位開度，維持機組負荷在8MW--10MW，保證發電機不出現逆功率現象。

（2）立即檢查兩臺汽動給水泵汽源切至輔汽接帶，及時聯系臨爐接帶供熱負荷，保證供熱壓力溫度及輔汽聯箱壓力；檢查給水泵再循環門自動打開，轉速減至3000rpm，并聯鎖關閉一臺汽泵出口門，電動給水泵聯啟旋備，運行人員根據汽包水位情況手動調節給水量向鍋爐上水。MFT后汽包水位會大幅度的下降，此時為虛假水位，應控制汽包上水速度及上水量，注意觀察給水流量變化情況，保持汽包微進水或不進水，維持汽包水位在最低可見水位至-200mm左右；在吹掃過程中將給水由主路切為旁路運行。當鍋爐重新點火后，水位回頭較為迅猛，應由專人調節汽包水位。特別注意：汽包水位達到+300mm將聯跳汽機。

（3）加強主再熱蒸汽溫度與過熱度的變化監視，主再熱汽溫度過熱度低于80℃，保護應動作停機。否則立即手動打閘，嚴防汽輪機進水。

（4）檢查汽輪機各段疏水門應聯開，否則應手動開啟；檢查機組真空，排汽溫度、管道疏水擴容器的溫度變化，必要時開啟減溫水門控制溫度在正常范圍。

（5）密切監視高、低加水位在正常范圍，水位不能維持應退出高、低加汽側運行。

（6）及時調整凝結水母管壓力，保證給水泵密封水差壓正常，電泵運行旋備正常。加強對除氧器、凝汽器、凝補水箱水位的監視與調整，防止缺滿水事故的發生，同時，注意除氧器振動情況，及時切換除氧器汽源由輔汽聯箱接帶。

（7）根據汽機軸封壓力及時切換軸封汽源，維持軸封系統運行正常，并加強對軸封壓力、溫度的監視。

（8）加強對汽機各軸承振動、軸振、軸向位移、各缸脹差的監視，若參數超出保護值保護拒動應立即打閘停機。

3.MFT動作后，鍋爐點火時的調整及注意事項：

（1）鍋爐通風吹掃結束，將引、送風機調節正常，總風量滿足點火要求，調整負壓-50～-100Pa，鍋爐盡快重新點火。

（2）投入AB層四支油槍運行，應及早啟動一次風機、密封風機運行，打開A磨煤機A1層分離器出口氣動快關門，全開A磨煤機混合風門，開啟A磨煤機熱一次風氣動關斷門，稍開A磨煤機熱一次風調門及兩側容量風門，導通磨煤機，控制磨煤機通風量最小，防止突然大量煤粉進入爐膛造成爆燃，調整A磨煤機周界風開度35%--45%。

（3）調節A層微油裝置供油調整門開度，保證微油系統母管油壓1.3—1.6Mpa左右，投入A層各角微油點火槍運行，注意油槍過油情況應正常，噴燃器口煤粉著火良好。

（4）微油投入正常后啟動A磨煤機運行，因磨內大量積粉，應注意容量風門的控制應逐漸開啟，防止突然大量進粉，注意熱負荷的控制，防止主汽壓大幅度上升造成主汽溫度過熱度下降（點火前盡量降低主汽壓力至10Mpa以下），控制好A磨給煤量，保持磨煤機正常煤位。

（5）若鍋爐燃燒工況不良或油槍點不著火，要及時更換其它層油槍。投油槍后要及時調整AB層二次風門開度40～50%。，確保燃燒良好，防止汽溫下降過快。

4.鍋爐點火后，升溫、升壓期間操作要點及注意事項：

（1）應注意汽溫與汽缸金屬溫度相匹配，注意上、下缸溫差的變化，達停機值應進行停機。

（2）注意監視機組振動、軸向位移、差脹、軸承溫度等各參數值在正常范圍內，達停機值時保護應動作，否則應立即手動停機。

（3）檢查發電機密封油系統、氫冷系統運行正常，注意油-氫差壓的變化，維持油-氫差壓在正常范圍。

（4）鍋爐點火后，隨著爐內冷蒸汽的流動，主、再熱汽溫度仍然有一個下降過程，但汽壓將有所回升，主蒸汽過熱度會下降，此時可打開后煙道環形集箱疏水門及過熱器疏水，不得投入機側高低旁運行。應嚴密監視主蒸汽過熱度，增加煤量時應防止汽壓迅速上升引起過熱度迅速下降，此時可以通過間斷開啟鍋爐EBV閥，控制主汽壓力的升高來維持過熱度不下降。

（5）當主蒸汽過熱度穩定及主汽壓力、溫度回升后，機組根據汽壓上升速度增加負荷。但需做好以下協調：加負荷太慢引起汽壓上升過熱度下降，加負荷太快引起機組負荷不平衡汽溫下降，因此加負荷速度以保持主汽壓力平穩及主汽溫度不降低為原則。

（6）鍋爐汽溫降到最低點，參數開始回升，在參數恢復至接近跳機前參數，鍋爐可盡快升溫升壓，逐漸增加磨煤機出力和運行臺數，視鍋爐升溫升壓速度，手動增加汽機閥位，逐步增加汽機負荷。

（7）恢復后期，鍋爐參數是一個快速上升過程，要嚴防超溫。負荷升到60MW--80MW時應穩定10分鐘。要提前開啟各減溫水電動門，根據各級出口汽溫，調節減溫水量，防止超溫。低負荷階段，切忌減溫水量過大。

（8）負荷升至50MW以上且無下降趨勢時，應及時切換廠用電由本機接帶，根據汽壓及負荷情況，盡早恢復兩臺汽動給水泵的正常運行。

（9）鍋爐發生滅火后，當負荷快減后期，應注意盡量維持鍋爐主汽壓力不能過高，防止壓力過高蒸汽過熱度低不易控制。盡力縮短鍋爐恢復時間，防止鍋爐蓄熱能力減弱，造成機組參數不能維持。

（10）在鍋爐恢復過程中，若汽包水位或主蒸汽過熱度不能維持，應立即打閘停機，防止對汽輪機造成損壞。

（11）當機組恢復正常后，在DEH畫面將RB4功能投入。

附表：停爐不停機邏輯保護單

八、結論

（1）鍋爐MFT后，常規的處理方式是聯鎖跳閘汽輪機、發-變組，再分析跳閘原因，然后重新吹掃、點火、升溫升壓、并網、帶負荷。安全性高，但經濟性差（據不完全統計，300MW機組跳閘恢復時間至少2h以上，耗油40t以上，損失電量60萬KWh左右）；停爐不停機運行方式是在鍋爐MFT原因可以快速明確的基礎上，迅速通風、點火的一種事故處理方式，是一種高風險的事故處理方式，稍有差錯就有可能不成功，甚至擴大事故，因而對運行人員要求較高，但其經濟性較高（減少機組脫網時間，減少耗油量，機組恢復時間短，不超過30min）。

（2）停爐不停機運行方式可能帶來的最大問題是主、再熱蒸汽溫度急劇降低對汽輪機本體帶來的危害，其操作關鍵是電負荷及熱負荷的快減、汽包水位的調節及鍋爐的快速恢復，確保汽輪機不發生水擊及鍋爐局部爆燃。具體地說，要保證機側主、再熱蒸汽的過熱度保持在80℃以上。

（3）在目前大多數火電廠因為燃煤普遍偏離設計煤種而導致鍋爐MFT（鍋爐燃燒不穩造成）的現實情況下，盡管停爐不停機的運行方式只是做為鍋爐MFT后的一種補救手段，但其成功的動作可以縮短機組啟恢復時間，減少機組啟動油耗和電耗，符合國家可持續性發展、節能降耗的要求。

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