無臨機汽源機組極熱態啟動及高旁故障分析

郭以永，匡 政

(安徽華電六安電廠有限公司，安徽 六安 237126)

無臨機汽源機組極熱態啟動及高旁故障分析

郭以永，匡 政

(安徽華電六安電廠有限公司，安徽 六安 237126)

火電廠大容量機組跳閘后經常需要進行極熱態啟動。介紹了在單機運行無臨機汽源的情況下實現極熱態啟動的操作要點，以及在啟動過程中發生高旁故障時的緊急處理措施。極熱態啟動既節約了生產成本，又縮短了啟動時間，提高了機組的競爭力。

火電廠；單機運行；極熱態啟動；高旁故障

0 引言

某電廠2臺660 MW機組鍋爐為超超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風、Π型半露天布置、全鋼架懸吊結構，除灰渣系統為干式機械式除渣系統。機組汽輪機為上海電氣集團有限公司制造的一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機。汽輪機主汽門前額定壓力為25.0 MPa，額定溫度為600 ℃，再熱主汽閥前額定溫度為600 ℃。機組采用“定-滑-定”的運行方式，帶基本負荷并調峰運行。汽輪機旁路系統采用35 %容量的高壓旁路和低壓旁路。電泵設計壓力為15 MPa，額定出力為575 t/h。鍋爐點火和穩燃方式采用A，B層等離子，為滿足節能和環保要求沒有配備油槍。

火電廠如果在單機運行期間發生機組跳閘，此時沒有臨機輔汽供給，經常需要進行極熱態啟動。極熱態啟動是指停爐時間小于1 h，鍋爐汽水分離器金屬內壁溫度不低于340 ℃，汽輪機高壓缸第1極金屬內壁溫度不低于520 ℃的重新啟動。在進行極熱態啟動時，如果處理不當，將對汽輪機的壽命造成極大的影響。

1 無臨機汽源機組極熱態啟動分析

單機運行期間機組跳閘時，若能明確機組跳閘原因，短時間能消除故障，可以進行極熱態啟動操作，盡快恢復并網發電以減少損失。因單機運行期間無臨機輔汽供汽，在機組跳閘后需要利用再熱器余汽來保證軸封正常供汽。機組跳閘后，汽輪機惰走時盡量不破壞真空，否則將造成軸承負荷加大，可能導致軸承損壞。從實際運行經驗看，打開高、低旁由冷再供輔汽及軸封，在鍋爐MFT(Main Fule Trip，主燃料跳閘)后可維持2 h，足以滿足汽輪機惰走過程需要(不破壞真空惰走過程需要40—60 min)。若鍋爐在2 h內能點火成功，則機組可以實現極熱態啟動，不需要啟動鍋爐。

機組在正常運行時，主汽壓力通常大于15 MPa。當機組跳閘時，需要將主汽壓力降至15 MPa以下，從而滿足電泵上水條件。這就需要鍋爐緩慢交替開啟高溫過熱器出口管道兩側PCV(Pressure Control Valve，壓力控制閥)閥進行泄壓。主蒸汽泄壓時，控制平均降壓速率為0.5 MPa/min；當主汽壓力下降較快時，立即關閉PCV閥，待主汽壓力平穩后再重新開啟。整個泄壓過程由PCV閥間斷泄壓來控制，嚴禁使用HWL閥(鍋爐啟動閥)泄壓。當主汽壓力降至15 MPa時，緩慢開啟高旁供再熱器進汽，保持冷再壓力在0.7—1.4 MPa，冷再溫度在300—370 ℃，從而為軸封提供持續的汽源。當主汽壓力降至15 MPa以下時，啟動電泵為鍋爐上水建立鍋爐啟動流量。鍋爐上水后，主汽壓力會保持緩慢下降，不需要再開啟PCV閥泄壓。鍋爐上水時，因除氧器加熱未投，給水溫度與水冷壁壁溫相差大，需要適當控制上水速度，保持上水流量在50—70 t/h。待分離器水位正常后及時投入HWL閥自動以保持分離器水位穩定。機組進行極熱態啟動時，鍋爐可不進行循環沖洗。

鍋爐MFT后進行爐膛吹掃時，要嚴防鍋爐爆燃。在鍋爐吹掃過程中要盡量維持爐膛熱負荷，縮短極熱態啟動時間，加快鍋爐點火進度。鍋爐吹掃完成后，首先要確認A，B層等離子拉弧正常，確保A，B磨煤機內被吹入爐膛的積粉可以及時引燃，避免啟動一次風機導致大量進入爐膛的煤粉沒有被引燃而堆積，最終引發爆燃的惡性事故。因此，在開啟A，B磨煤機出口一次風擋板時，需要逐臺對磨煤機各出口一次風擋板進行操作，嚴禁同時開啟其他磨煤機出口一次風擋板。鍋爐點火初期，及時投入空預器連續吹灰，防止尾部煙道再燃燒。

鍋爐點火后，通過調整高、低旁路開度來提升主、再熱蒸汽汽溫，建立足夠的蒸汽流量。應緩慢操作高、低旁路，防止管道振動。點火后及時投入輔汽至除氧器加熱，以減少給水與水冷壁的溫差。輔汽聯箱壓力和溫度正常后，及時沖轉一臺小機運行，鍋爐改由汽泵上水，進而保證機組能夠盡快帶上工況點負荷；另一臺小機可以沖轉至3 000 r/min備用。鍋爐點火后受熱面壁溫需要重點監視，確保控制屏式過熱器、末級過熱器、末級再熱器壁溫變化率不大于3 ℃/min。當發現受熱面壁溫上升過快時，需要及時調整燃料量和給水流量，以避免受熱面超溫。

汽輪機沖轉前要至少保證2套制粉系統運行，且主、再熱蒸汽溫度已停止下降并呈緩慢上升趨勢。沖轉前，確認主汽壓力低于12.5 MPa，主汽溫度比高壓內缸壁溫高30—50 ℃，再熱蒸汽壓力為1.2 MPa，再熱蒸汽溫度比中壓內缸壁溫高30—50 ℃，主、再熱蒸汽過熱度大于50 ℃。沖轉時因高壓缸本身溫度較高(500 ℃以上)，尤其在高旁開啟階段，高壓缸進汽量小，冷再壓力相對高；由于鼓風效果，會造成高排末級葉片溫度升高。當汽輪機沖轉轉速大于360 r/min以上時，可能會出現高壓缸切缸現象。雖然高壓缸切除后，汽輪機仍然可以依靠中壓缸作功將汽輪機沖轉至3 000 r/min，甚至并網后可接帶15 MW負荷，但依靠中壓缸繼續升負荷將會變得很困難，特別是再熱器壓力較低時尤為明顯。因此，當沖轉時發生高壓缸切缸時需要人工手動開啟高壓調門，恢復高壓缸做功。

綜上所述，無臨機汽源條件下極熱態啟動就是要盡快將機組負荷升至300 MW以上或者恢復主、再熱蒸汽壓力、溫度至正常值，避免在低負荷階段過多停留，以及防止主、再熱汽溫下降失去沖轉并網時機。從實際運行經驗看，主汽壓力從24 MPa降至15 MPa用時18—25 min，鍋爐上水用時40—50 min，鍋爐點火至汽機沖轉用時120 min，汽機沖轉至機組并網用時30 min。

2 高旁故障啟動分析

無臨機汽源條件下極熱態啟動主要依靠旁路為輔汽提供持續的汽源來維持軸封壓力。機組跳閘后若發生高旁故障無法打開，機組無法投入旁路運行，此時應該立即手動關閉低壓旁路，以保證再熱器內蒸汽不流失。當再熱器內蒸汽減少，無法保證輔汽供汽以及維持軸封壓力時，應立即關閉主、再熱蒸汽管道所有疏水和汽缸本體所有疏水，采取悶缸措施。在切斷進入凝汽器的熱源后，汽輪機破壞真空。從運行經驗得出，當再熱器壓力降至1.4 MPa時，再熱蒸汽僅能為軸封提供30 min汽源。

高旁故障處理期間，需要盡量減少爐膛熱量損失，為后期鍋爐可靠點火提供有利條件。此時需要高度關注一次風溫的下降幅度，保證一次風溫不低于160 ℃。若一次風溫降至160 ℃以下，鍋爐因沒有配備油槍又達不到磨煤機暖風器投運要求，將失去無臨機汽源情況下的點火條件。因此，在一次風溫降至170 ℃之前若高旁仍然沒有消缺完畢，應立即恢復鍋爐運行，實現鍋爐無旁路點火。鍋爐點火成功后控制煤量18—25 t/h，給水流量300—400 t/h，維持爐膛最低熱負荷。

在汽輪機旁路關閉、鍋爐點火期間，鍋爐通過煤水比、PCV閥對空排汽和HWL閥排水來維持熱量平衡和主汽壓力的穩定，控制主汽壓力不超過10 MPa。當主汽壓力降低時緩慢加煤，維持正常煤水平衡，保持主汽壓力穩定；當主汽壓力升高時適當減少給煤量，增加給水流量，通過HWL閥對外排水來降低主汽壓力。若主汽壓力快速上升無法維持穩定時，緩慢交替開啟兩側PCV閥進行泄壓。PCV閥開啟時控制主蒸汽泄壓速率小于0.5 MPa/min，保證電泵上水穩定。在高旁缺陷處理完畢后，緩慢開啟高、低旁，保證輔汽至軸封供汽正常，及時投運磨煤機暖風器和真空系統，以恢復機組正常啟動。

在鍋爐無旁路點火期間要加強各段金屬壁溫監視防止壁溫超溫，控制主、再熱器壁溫不超過480 ℃，其中控制低溫再熱器不超溫是難點之一。此時需要加強燃燒調整，保證汽輪機主蒸汽壓力與鍋爐熱負荷匹配，在滿足爐膛燃燒需求和總風量要求的前提下適當減少鍋爐二次風量，以便減少煙氣量，降低再熱器壁溫。高旁打開后，機組應盡快帶負荷至熱態初始負荷以上，縮短再熱器干燒時間，保證再熱器有充足蒸汽進行冷卻。

3 結束語

單機運行發生機組跳閘后極熱態啟動需要及時開啟高、低旁，維持冷再壓力，保證輔汽和軸封供汽。分析660 MW機組無臨機汽源條件下進行極熱態啟動的操作思路以及相關的注意事項，總結在極熱態啟動時發生高旁故障時的操作要點，為同類電廠在發生高旁故障時無臨機汽源條件下進行極熱態啟動提供參考。

1 朱福星．600 MW超臨界機組跳閘后極熱態啟動操作總結[J]．科技展望，2014，12(22)：14-15.

2 夏 靜．600 MW超臨界機組鄰機加熱啟動技術[J]．電力安全技術，2014，16(7)：15-16.

南方電網2017年迎峰度夏大面積停電應急演練成功舉行提高應急響應能力 保障電網安全運行

7月4日下午，南方電網公司舉行2017年迎峰度夏大面積停電應急演練。本次演練模擬西電東送多條線路發生故障停運及深圳、東莞、南寧等城市發生大面積停電，檢驗該公司系統各部門、單位對大面積停電事件的快速響應和應急管理水平。

這次演練結合南方電網公司2017年電網運行九大風險，根據夏季電網運行特點，設置了南方電網主網故障4起、省區電網故障3起。演練模擬楚穗直流單極和牛從甲乙雙回因線路交叉跨越點發生山火，導致跳閘并引發廣東大面積拉閘限電。在省區電網方面，本次演練針對本省(地)區電網重大風險或近期發生的典型異常事件確定演練內容并開展演練。

當日15:30，公司模擬啟動大面積停電Ⅲ級應急響應，相關部門、參演單位按照預案要求，密切配合，迅速判明事故原因，評估電網安全穩定裕度，指揮運維單位查找故障，組織搶險力量趕赴現場搶修。公司還通過官方微博、短信、95598等媒介向社會不間斷發出搶修信息，化解民眾疑慮，做好客戶服務。經過2.5 h處置，廣東、廣西、云南電網公司，深圳供電局與主網恢復正常，大部分用戶恢復供電。

本次演練由該公司系統部、安監部牽頭組織，公司生技部、市場部、宣傳部，廣東、云南、廣西電網公司，深圳供電局和南網傳媒公司等單位共約400多人參與了此次演練。該公司安監部相關負責人表示，本次演練采取綜合演練形式，未編制演練腳本，未告知演練內容，充分檢驗了該公司大面積停電事件應急預案及各級事故處置預案，檢驗了該公司系統應對重大電力安全事故、設備事故的聯動協調能力，進一步夯實了“十九大”保供電及迎峰度夏期間電網安全穩定基礎。

（來源：中國南方電網公司網站2017-07-05）

2016-12-08；

2017-04-05。

郭以永(1975—)，男，高級工程師，主要從事發電廠運行管理工作，email:1009141785@qq.com。

匡 政(1988—)，男，助理工程師，主要從事集控運行工作。