300 MW機組鍋爐MFT關鍵原因分析與現場改造措施研究

吳獻鋒，李德波，馮永新，周杰聯，李建波

（1.廣東粵電博賀煤電有限公司，廣東 茂名 525000；2.廣東電科院能源技術有限責任公司，廣州 510060）

0 引言

隨著經濟社會的不斷發展，對火力發電安全、穩定運行提出了更高的要求。如何保證電子鍋爐處于安全、穩定運行狀態，減少人為原因導致的鍋爐停機事故，是所有火電廠技術人員面臨的關鍵技術問題。鍋爐MFT（主燃料跳閘）事件是發電廠乃至電網安全運行需要避免的重大問題之一，對于造成MFT的各種原因，國內研究者[1-5]開展了大量的基于現場的分析，提出了很多完善措施，包括熱工控制邏輯、設備可靠性、現場運行優化措施等。李德波等[6-7]進行了OPCC型旋流燃燒器燒損關鍵問題分析，提出了關鍵的改造措施，為鍋爐穩定運行提供了重要的指導。隨著火電廠超低排放改造，李德波等[8-12]分析了三合一引風機、高溫腐蝕等方面影響鍋爐安全運行的原因，并在火電廠開展工程應用研究，提出了關鍵的運行措施。國內其他研究者[13-15]開展了300 MW機組鍋爐再熱蒸汽溫度偏差大、鍋爐低氮改造后煤種適應性等研究，取得了較好的工程應用效果。

某發電廠 1 號機組 2017-01-12 T 13∶53∶26，鍋爐2臺引風機同時發喘振報警，爐膛負壓變正且大幅度上升，13∶53∶32，1號鍋爐爐膛壓力高延時3 s保護動作，鍋爐MFT跳閘，輔機聯鎖正常動作，1號機組跳機。以下系統分析了造成鍋爐MFT關鍵原因，提出了現場改造措施，為同類型火電機組安全、穩定運行提供借鑒。

1 鍋爐設備情況

該發電廠共有4臺300 MW燃煤發電機組，鍋爐均為東方鍋爐廠生產的亞臨界壓力、中間再熱、自然循環、單爐膛、全懸吊露天布置、平衡通風、燃燒系統四角布置、切圓燃燒、固態排渣燃煤汽包爐。其中Ⅰ期工程1與2號鍋爐型號為DG1025/18.2-Ⅱ（3）型，采用鋼筋混凝土結構爐架，原設計煤種為50%無煙煤和50%貧煤的混煤，校核煤種Ⅰ為60%無煙煤和40%貧煤的混煤，校核煤種Ⅱ為100%貧煤。Ⅱ期工程3與4號鍋爐型號為DG1025/18.2-Ⅱ（5）型，采用鋼結構爐架，原設計煤種為晉東南無煙煤和貧煤各50%的混煤，校核煤種Ⅰ為100%無煙煤，校核煤種Ⅱ為100%貧煤。因原燃用煤種的供應問題，該廠燃用煤種改為煙煤，自2010年，該廠開始實施1—4號鍋爐改燒煙煤改造，對鍋爐及其有關系統進行改造，同時對這4臺機組進行增容改造，鍋爐最大連續蒸發量增至1 077 t/h，汽輪發電機組出力增至330 MW。現有鍋爐的設計煤種及鍋爐的主要技術參數見表1、表2。

表1 鍋爐的設計煤種和校核煤種 %

2 MFT事件過程

2017年1月12日中午，1號機組負荷328 MW，鍋爐主、再熱器壓力分別為16.1 MPa，3.5 MPa，主、再熱蒸汽溫度分別為544℃，540℃。汽泵運行，CCS（協調控制系統）協調投入。引風機A與B電流分別為391 A，394 A，動葉開度分別為82.3%，82.7%。

13∶53∶26，1號鍋爐 2臺引風機同時發喘振報警，爐膛負壓變正且大幅度上升，13∶53∶32，1號鍋爐爐膛壓力高延時3 s保護動作，鍋爐MFT跳閘，輔機聯鎖正常動作，1號機組跳機；13∶53∶43，2臺引風機因喘振延時15 s跳閘。

14∶03，運行重新啟動引風機A與B，引風機動葉開度均為29.3%時，爐膛壓力上升至428 Pa左右，2臺引風機再次同時發喘振報警并延時跳閘。因1號鍋爐2臺引風機跳閘原因不明，機組暫停啟動，待查明原因并處理好后再作安排啟動。

14∶20左右，檢查發現1號脫硫MGGH（熱煤水氣氣換熱器）再熱器出口至煙囪入口隔離門的狀態與2號脫硫煙囪入口隔離門的狀態不一致，近似接近關閉狀態，后打開該隔離門。

16∶15左右，1號脫硫MGGH再熱器出口至煙囪入口隔離門打開并固定，16∶40，1號鍋爐引風機啟動正常，19∶58，1號機組并網帶負荷運行。

通過現場了解發現，煙囪入口煙氣擋板門是將原來的旁路煙道擋板門移位安裝的，由于煙囪入口煙氣擋板門開關信號沒有接入到DCS（分散控制系統），無法了解鍋爐MFT前后門開、關的狀態，為MFT事件分析帶來很大的技術困難。因此只能從鍋爐現場設備運行參數來分析造成MFT事件的原因。

表2 鍋爐主要技術參數表

3 MFT事件原因分析與討論

3.1 引風機運行情況

自1號機組大修后啟動運行以來，引風機電流和開度存在明顯逐漸增大的趨勢，見表3。

表3 引風機運行電流和開度變化趨勢

1號機組跳機前引風機同時喘振時，爐膛負壓變正達到壓力保護動作，引風機入口喘振壓力均變正并達到1 000 Pa左右，說明引風機正常喘振動作。

打開煙道人口門檢查，發現煙囪入口煙氣擋板門處于略微打開的狀態，開度小于全開狀態的30%，如圖1所示。

圖1 煙囪入口煙氣擋板門的開啟狀態

3.2 事件原因分析

煙囪入口煙氣擋板門重新安裝后，此門也曾操作過2次，分別為煙道涂玻璃鱗片防腐施工時和吸收塔噴淋管施工時，點火前確認開關狀態。

通過分析圖1擋板門的狀態，造成MFT事件的可能原因為：煙囪入口煙氣擋板門處于近乎關閉的狀態，從開機到跳機的過程中，引風機的運行工況會隨著負荷的變化而變化。在滿負荷時，由于煙囪入口煙氣擋板門的流動阻力非常大，引風機運行工況點偏離T.B.（選型設計工況）點太多，進入了風機喘振區從而發生風機喘振引起機組跳閘。由于煙囪入口門開、關狀態沒有接入到DCS，無法準確獲得機組運行期間門的運行狀態，因此無法準確得出機組運行期間煙囪入口煙氣擋板門一直處于關閉狀態；還有另外一種可能性是煙囪入口煙氣擋板門在機組運行期間由于煙氣擾動導致門逐漸關閉。

為進一步分析造成鍋爐MFT發生的原因，下面從引風機電流、凈煙氣壓力等方面進行深入分析，判斷機組運行期間煙囪入口煙氣擋板門是否一直處于關閉狀態，這是分析鍋爐MFT的關鍵。

3.2.1 引風機電流的情況

如果煙氣擋板門從開機時就已經是全開的，由于煙氣的擾動導致它瞬間關回來的假設是成立，那么在跳機前引風機的電流與跳機后重新打開擋板門后的電流應該是相差不多的。通過分析機組運行期間引風機電流數據，由生產實時系統可知 2017-01-12 T 04∶22∶43 時負荷為 162 MW，引風機電流A電流為200 A，引風機電流B電流為199 A； 2017-01-13 T 03∶53∶40 時負荷為 162 MW，引風機電流A電流為188 A，引風機電流B電流為189 A。由此可知，重新開機后的電流是下降的。這說明煙氣擋板門不是全開的，因為如果是全開的，那么跳機前引風機電流和跳機后重新打開后引風機電流應該是一樣的，事實證明電流是不一樣的，說明煙道阻力在跳機前和跳機后有差異，阻力的差異就來自于煙氣擋板門的阻力，從而證明跳機前煙氣擋板門不是全開的。

如果煙氣擋板門從開機時就已經是全開的，由于煙氣的擾動導致它逐漸關閉的假設是成立，那么從開機到跳機期間，同負荷段引風機的電流是逐步上升的。

由生產實時系統可知， 2017-01-09 T 3∶23∶46負荷為172 MW，引風機電流A電流為200 A，引風機電流 B 電流為 198 A； 2017-01-11 T 00∶00∶51時負荷為172 MW，引風機電流A電流為194 A，引風機電流B電流為195 A。顯然期間引風機電流是基本穩定的。這說明煙氣擋板不可能在帶負荷期間，由于煙氣擾動等因素導致擋板門處于打開狀態。

為了進一步定量分析不同負荷段，跳機前后引風機電流、原煙氣壓力和鍋爐負荷的變化，通過采集鍋爐運行數據，選取穩定負荷段，進行了數據處理。在穩定負荷段，對引風機電流、原煙氣壓力和平均負荷進行了時間平均，得到時間平均值，便于進行對比分析。表4給出了定量分析的數據。

表4 不同負荷段參數對比表

從表4的數據可以得出如下的信息：

（1）通過選取1號鍋爐MFT前后的數據進行對比分析（負荷段1和負荷段4），可以得出，當煙囪位置擋板門全部打開之后，引風機電流下降明顯，下降了近38.0 A，原煙氣壓力下降了2 274.7 Pa。由于選取的負荷段都處于穩定滿負荷階段，引風機電流下降很多，說明煙氣阻力下降，同時通過原煙氣壓力下降了近2 274 Pa進一步說明，造成鍋爐MFT的原因是煙囪位置處的擋板門沒有開啟。

（2）通過選取1號鍋爐MFT前后的數據進行對比分析（負荷段3和負荷段4），可以得出，當煙囪位置擋板門全部打開之后，引風機電流下降明顯，下降了近80 A，原煙氣壓力下降了2 975.0 Pa。由于選取的負荷段都處于穩定滿負荷階段，引風機電流下降很多，說明煙氣阻力下降，同時通過原煙氣壓力下降了近2 975 Pa進一步說明，造成鍋爐MFT的原因是煙囪位置處的擋板門沒有開啟。

需要指出的負荷段1和負荷段3，在基本相同的負荷下，引風機電流和原煙氣壓力有一定的差異，這個與鍋爐燃用煤種有關，不同煤種導致煙氣量不同，引風機的出力有差異。

3.2.2 凈煙氣壓力（煙囪入口前）

如果從開機起煙囪入口煙氣擋板門一直處于近乎關閉的狀態，那么從開機到跳機的過程中，凈煙氣壓力一直處于偏高的狀態，且比打開煙囪入口煙氣擋板門后的凈煙氣壓力高。

從1月9日帶負荷之時，凈煙氣壓力為600 Pa。1月12日跳機后開機帶負荷時（由于人為將煙氣擋板門打開并固定，使得一直處于打開的狀態），凈煙氣壓力為-160 Pa。顯然1月4日開機時，煙囪入口煙氣擋板門是近乎關閉狀態的。通過上面分析可知，從開機到跳機，煙氣擋板門不會因為煙氣的擾動而關回來的。煙囪入口煙氣擋板的開度是關閉狀態的。

3.2.3 關于第2次鍋爐MFT原因分析

1月12號14∶03，重新啟動引風機 A與 B，引風機動葉開度分別到29.3%，29.3%時，爐膛壓力上升至428 Pa左右，2臺引風機再次同時發喘振報警并延時跳閘。在發生第2次喘振時，煙囪位置的擋板門沒有開啟，因此這次機組啟動實際上還是屬于煙道憋壓啟動。從DCS數據得出，在第2次鍋爐啟動時，原煙氣壓力維持在6 438.2 Pa左右，爐膛負壓在100 Pa左右，第2次啟動引風機時間與第1次MFT時間間隔非常短，僅僅只有6 min左右，由于煙道處于憋壓狀態，在啟動引風機時，引風機的運行工況點處于失速區域，導致引風機再次喘振，鍋爐MFT。

4 現場改造措施

分析第2次鍋爐MFT數據可以看出，在原煙氣壓力6 438.2 Pa左右情況下，再次啟動引風機，本身風險非常大，正確的做法應該是檢查DCS畫面上所有設備的運行參數回到正常狀態，同時通知運行人員檢查現場設備運行情況之后，再進行機組啟動。通過分析DCS數據可以得到，2017-01-12 T 14∶03∶54 原煙氣壓力為 6 438.2 Pa，14∶25∶27 原煙氣壓力為 193.917 Pa， 煙氣壓力降低了6 244.3 Pa，持續時間為22 min。需要指出的是，正常情況下煙道泄壓很快，持續了22 min泄壓到常壓狀態，是由于煙囪位置的擋板門沒有全部打開。14∶20，運行人員打開煙囪位置擋板門，5 min不到煙道壓力就泄壓到正常狀態，進一步證實了煙囪擋板門沒有打開導致煙道憋壓現象發生。從數據可以看出，第2次鍋爐啟動時，煙道壓力還沒有下降到常壓狀態，就急于啟動引風機，才導致了引風機的運行工況點處于失速區域。因此充分說明，鍋爐MFT之后，在下次啟動時，至少要等10 min以上，同時做好現場安全檢查工作，保證現場設備處于正常狀態，尤其是閥門狀態要核實清楚，才能下次啟動，避免由于煙道壓力沒有下降到常壓狀態，或者煙道憋壓情況發生，導致引風機失速喘振，鍋爐MFT事件發生。

5 結論和建議

對某發電廠鍋爐MFT事件進行了深入分析，本次事件最大的難點就在于煙囪入口煙氣擋板門開、關狀態沒有接入到DCS系統，為分析造成MFT事件的原因帶來很大技術困難。通過深入研究，得出如下的結論：

通過對引風機電流、原煙氣壓力進行定量對比分析得出，造成鍋爐MFT的主要原因是煙囪位置處的擋板門沒有打開，造成煙道憋壓，引風機進入失速區，爐膛負壓變正且大幅度上升，鍋爐爐膛壓力高延時3 s保護動作，鍋爐MFT跳閘，并給出以下建議：

（1）建議發電廠將煙囪位置擋板門的狀態接入到DCS，便于運行人員及時掌握設備運行狀態，同時對于事故狀態下，也能夠進行狀態評估。

（2）建議完善鍋爐MFT后機組啟動的運行規程：當鍋爐發生MFT之后，下次啟動時間間隔至少要在10 min以上，保證煙道能夠正常泄壓，同時做好現場安全檢查工作，保證現場設備運行狀態正常、閥門狀態正常。

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