高加解列對660MW超臨界機組的影響分析

徐振

摘 要：本文通過對寧夏京能寧東電廠#2機組高加解列前后運行工況的分析，總結出一些相關的運行經驗，針對超臨界機組高加緊急解列的操作方法及處理步驟提出一些個人建議，對同類型機組具有一定參考價值。

關鍵詞：660MW；直流鍋爐；高加解列

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.172

1 設備概述

寧夏京能寧東電廠#2鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產的超臨界參數變壓運行螺旋管圈加垂直管直流爐，單爐膛、一次中間再熱、采用切圓燃燒方式、平衡通風、固態排渣、全鋼懸吊結構Π型鍋爐、室內布置燃煤鍋爐，鍋爐采用緊身封閉，鍋爐型號為HG-2210/25.4-YM16型。汽輪機為哈爾濱汽輪機有限公司660MW超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、凝汽式汽輪機型號為CLNJK660-24.2/566/566。汽輪機設置兩個高壓主汽門和四個高壓調門、兩個中壓主汽門及四個中壓調門，具有七級非調整回熱抽汽，設有三臺高壓加熱器、一臺除氧器、四臺低壓加熱器。

2 工況分析

根據超臨界機組的運行特性，尤其是超臨界直流鍋爐的運行特性，鍋爐在高加解列時，隨著給水溫度的快速下降，鍋爐的運行特性將會發生很大的變化，鍋爐特性變化將會對整臺機組的運行調整帶來新的挑戰。下面對寧夏京能寧東電廠#2機組600MW負荷高加解列工況進行分析，希望找出規律，提供參考：

#2機組在2017年3月由于#2高加正常疏水調閥內漏退出高加進行檢修，下面對此次高加退出前后的相關數據進行簡要的對比和分析。

2.1 高加解列前后燃料量的變化分析

我廠#1機組曾經發生在滿負荷高加跳閘事故，高加跳閘后機組負荷由660MW突升至715MW，由于高加跳閘會導致鍋爐主控跳出自動，機組控制模式切至機跟隨方式，汽機跟隨方式對于我們處理事故是有利的，這樣主汽壓力變動幅度較小，主汽壓力穩定了給水就比較容易調整。

機組協調跳出自動，鍋爐燃料量不會發生明顯變化，起初的處理需要減少給煤量，避免機組長時間超負荷運行。如果高加跳閘后要帶相同的負荷，給水流量要比高加投入時少209t/h（滿負荷時高加抽汽量大約308t/h），但是由于給水溫度的降低，鍋爐要增加一定的燃料量，所以要帶相同的負荷（600MW左右）燃料量要比高加解列前增加大約41t/h左右。再熱器是對流換熱，燃料量的增加導致煙氣量增加，從而使再熱汽溫升高，減溫水量增大，還可能導致再熱器管壁超溫。

2.2 高加解列后水煤比的變化趨勢

600MW工況下，高加退出運行，給水溫度降低了88℃，導致機組循環熱效率下降，煤耗增大。由于#1、#2、#3段抽汽全部去汽輪機內做功，相同負荷下給水量下降約209t/h，導致水煤比下降，水煤比從5.6降低至4.4。

2.3 高加解列后汽輪機高排溫度、高排壓力變化

600MW工況下，由于高加解列后，汽輪機綜合閥位由92.3%降低至84.6%，高壓缸進汽量減少，所以高壓缸排汽溫度有所增加，高負荷情況下不會對機組有大的影響，但若機組負荷較低，高壓缸的鼓風摩擦將進一步導致高排溫度升高；高排壓力受#2段抽汽突然切斷的影響而升高，如不及時降低鍋爐燃燒加以控制，勢必造成鍋爐再熱器的超壓。

2.4 高加解列后對調節級壓力和監視段壓力的變化

由于高加解列后，汽輪機#1、#2、#3段抽汽電動門和逆止門聯鎖關閉，導致調節級壓力和各監視段壓力升高，此時應注意監視汽輪機軸向位移和汽輪機脹差、軸承金屬溫度等各項參數的變化趨勢。待機組負荷穩定到解列前的相同負荷，由于給水流量的降低，給水壓力相應降低，所以調節級壓力比解列前降低了1.6MPa。

2.5 對鍋爐脫硝系統的影響

600MW工況下，高加解列后脫硝入口煙溫從351℃下降到316℃，降低了35℃，脫硝系統有可能因為入口煙氣溫度低被迫退出運行，對公司的環保排放指標產生不利的影響；若脫硝系統不退出，隨著負荷降低，煙溫降低至300℃以下，將會危及鍋爐空預器的安全。由于入口煙溫降低，催化劑活性減弱，氨逃逸率增大。SCR運行中未耗盡的氨和煙氣中SO3會發生反應，生成硫酸氫銨和硫酸銨，在煙氣溫度140℃至230℃之間，硫酸銨易分解為硫酸氫銨，硫酸氫銨是一種粘附性很強并具有較強腐蝕性的物質，在140℃～230℃之間的溫區位于空預器的冷端層上方和中間層下方，由于硫酸氫銨在此溫區為液態向固態轉變階段，具有極強的吸附性，造成大量灰分沉降在金屬表面和卡在層間，引起空預器堵塞。

3 高加解列后對機組的影響

3.1 高加解列后對直流鍋爐水動力的影響

高加解列后，水冷壁入口溫度降低較多，水冷壁入口工質欠焓增大，容易造成鍋爐的水循環不良，水動力穩定性變差，導致水冷壁的傳熱惡化，水冷壁出口溫度偏差增大。若是低負荷切除高加，鍋爐水循環的不穩定性幾率更大，所以高加解列后要注意汽水總畫面的水冷壁出口溫度的變化情況，如果水冷壁大面積超溫申請增加機組負荷。

3.2 高加解列對鍋爐的影響

本次高加解列后空預器出口一、二次風溫分別降低了27/29℃，這會對鍋爐的燃燒產生一定的影響：一次風熱風溫度的降低，將會影響制粉系統的干燥出力；二次風風溫的降低，將會降低爐膛的溫度，改變爐膛的溫度場，對鍋爐的燃燒還是比較大的。給水溫度降低，爐膛的水冷壁吸熱量增加，在燃料量不變的情況下使爐膛溫度降低，燃料的著火點推遲，火焰中心上移，輻射吸熱量減少；若維持鍋爐的蒸發量不變，則鍋爐的燃料量必須增加；引起爐膛出口煙氣溫度升高，汽溫升高。同時在電負荷一定的情況下，汽機抽汽量減少，中低壓缸做功增大，減少了高壓缸做功，造成主整汽流量減少，對管壁的冷卻能力下降，進一步造成汽溫升高；同時因高壓缸抽汽量的減少，致使再熱器進出口壓力上升，從而限制了機組的負荷，一般規定高加解列汽機出力不大于額定出力的90%。

高加解列后鍋爐排煙溫度降低了8℃，這主要因為高加解列后省煤器入口給水溫度降低了88℃，根據傳熱學原理，鍋爐省煤器吸熱量將會大增，所以鍋爐排煙溫度降低了8℃。一般對于超臨界鍋爐而言，排煙溫度每降低1℃，鍋爐效率提高約0.05%左右，所以高加解列后鍋爐效率是增加的。

3.3 高加解列后汽輪機效率變化情況

高加解列后汽輪機效率有所下降，解列前汽輪機綜合閥位為92..3%，而解列后汽輪機綜合閥位為84.6%，減小了7.7%，汽輪機節流損失增大。汽輪機#1、#2、#3段抽汽所對應的汽輪機做功焓降降低，#1、#2、#3段抽汽后的汽輪機做功焓降增加，即：汽輪機高壓部分做功能力降低，中、低壓部分做功能力增加。此外：汽輪機后幾級葉片受力增大，甚至有可能過負荷，末級葉片安全性降低。

4 結論

4.1 機組高負荷時高加解列的處理要點

對高加在高負荷（550MW以上）情況下緊急解列，我們應該采取以下操作方法：高負荷情況下，由于機組高加抽汽全部轉化為汽輪機做功，將會使機組負荷快速上升，鍋爐主再熱蒸汽壓力上升，進而有可能導致鍋爐再熱器安全閥動作。此時應立即將燃料量減至機組負荷的90%左右，根據過熱度和水煤比逐漸降低給水量，降低鍋爐水煤比，最終將煤水比減少1.2左右，實際操作中在減少給水量時，不能一下減少到煤量的對應水量，應該根據給水溫度下降幅度及省煤器出口溫度，按照比例逐漸降低給水量，維持過熱度正常，同時調整減溫水量，維持主汽溫度穩定。

由于鍋爐的蓄熱，且溫度較低的給水進入鍋爐受熱面需要一定的時間（大概4～6分鐘），因此高加跳閘導致給水溫度突降時，鍋爐各工質溫度會延遲一段時間下降。所以，減少的水量不能與給水溫度同步降低，應適當先減少一部分，然后根據中間點溫度變化情況進行逐漸減少操作，防止一次減水量過大而鍋爐熱負荷因為蓄熱沒有減下來造成中間點溫度過高水冷壁和末過壁溫大面積超溫。

4.2 機組非高負荷時高加解列的處理要點

對于高加在低負荷（550MW以下）情況下的緊急解列及切除，由于汽輪機沒有過負荷的風險，操作相對簡單，切除協調后，燃料控制切手動，根據省煤器出口溫度降低情況及中間點溫度變化趨勢，進行必要的手動干預，適當增加燃料量和逐漸降低給水量，保證主蒸汽溫度在正常范圍以內。另外，高加跳閘后也應及時檢查高加各段抽汽逆止門、電動門聯鎖關閉，各危急疏水門及時開啟，密切監視除氧器水位變化情況。

5 結束語

通過對我廠高加解列后機組相關參數分析和處理，為高加緊急解列的處理提供一定的理論支撐，對維持機組的安全穩定及經濟運行起到重要的作用。