高加解列對660MW超臨界機(jī)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(jī)組高加解列前后運行工況的分析，總結(jié)出一些相關(guān)的運行經(jīng)驗，針對超臨界機(jī)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(jī)組具有一定參考價值。

關(guān)鍵詞：660MW；直流鍋爐；高加解列

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

1 設(shè)備概述

寧夏京能寧東電廠#2鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的超臨界參數(shù)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(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐、室內(nèi)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(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)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(jī)型號為CLNJK660-24.2/566/566。汽輪機(jī)設(shè)置兩個高壓主汽門和四個高壓調(diào)門、兩個中壓主汽門及四個中壓調(diào)門，具有七級非調(diào)整回?zé)岢槠?，設(shè)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(jù)超臨界機(jī)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(fā)生很大的變化，鍋爐特性變化將會對整臺機(jī)組的運行調(diào)整帶來新的挑戰(zhàn)。下面對寧夏京能寧東電廠#2機(jī)組600MW負(fù)荷高加解列工況進(jìn)行分析，希望找出規(guī)律，提供參考：

#2機(jī)組在2017年3月由于#2高加正常疏水調(diào)閥內(nèi)漏退出高加進(jìn)行檢修，下面對此次高加退出前后的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)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(jī)組曾經(jīng)發(fā)生在滿負(fù)荷高加跳閘事故，高加跳閘后機(jī)組負(fù)荷由660MW突升至715MW，由于高加跳閘會導(dǎo)致鍋爐主控跳出自動，機(jī)組控制模式切至機(jī)跟隨方式，汽機(jī)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(wěn)定了給水就比較容易調(diào)整。

機(jī)組協(xié)調(diào)跳出自動，鍋爐燃料量不會發(fā)生明顯變化，起初的處理需要減少給煤量，避免機(jī)組長時間超負(fù)荷運行。如果高加跳閘后要帶相同的負(fù)荷，給水流量要比高加投入時少209t/h（滿負(fù)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(fù)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)致機(jī)組循環(huán)熱效率下降，煤耗增大。由于#1、#2、#3段抽汽全部去汽輪機(jī)內(nèi)做功，相同負(fù)荷下給水量下降約209t/h，導(dǎo)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(jī)高排溫度、高排壓力變化

600MW工況下，由于高加解列后，汽輪機(jī)綜合閥位由92.3%降低至84.6%，高壓缸進(jìn)汽量減少，所以高壓缸排汽溫度有所增加，高負(fù)荷情況下不會對機(jī)組有大的影響，但若機(jī)組負(fù)荷較低，高壓缸的鼓風(fēng)摩擦將進(jìn)一步導(dǎo)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(diào)節(jié)級壓力和監(jiān)視段壓力的變化

由于高加解列后，汽輪機(jī)#1、#2、#3段抽汽電動門和逆止門聯(lián)鎖關(guān)閉，導(dǎo)致調(diào)節(jié)級壓力和各監(jiān)視段壓力升高，此時應(yīng)注意監(jiān)視汽輪機(jī)軸向位移和汽輪機(jī)脹差、軸承金屬溫度等各項參數(shù)的變化趨勢。待機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定到解列前的相同負(fù)荷，由于給水流量的降低，給水壓力相應(yīng)降低，所以調(diào)節(jié)級壓力比解列前降低了1.6MPa。

2.5 對鍋爐脫硝系統(tǒng)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(tǒng)有可能因為入口煙氣溫度低被迫退出運行，對公司的環(huán)保排放指標(biāo)產(chǎn)生不利的影響；若脫硝系統(tǒng)不退出，隨著負(fù)荷降低，煙溫降低至300℃以下，將會危及鍋爐空預(yù)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(fā)生反應(yīng)，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(zhì)，在140℃～230℃之間的溫區(qū)位于空預(yù)器的冷端層上方和中間層下方，由于硫酸氫銨在此溫區(qū)為液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)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(yù)器堵塞。

3 高加解列后對機(jī)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(zhì)欠焓增大，容易造成鍋爐的水循環(huán)不良，水動力穩(wěn)定性變差，導(dǎo)致水冷壁的傳熱惡化，水冷壁出口溫度偏差增大。若是低負(fù)荷切除高加，鍋爐水循環(huán)的不穩(wěn)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(jī)組負(fù)荷。

3.2 高加解列對鍋爐的影響

本次高加解列后空預(yù)器出口一、二次風(fēng)溫分別降低了27/29℃，這會對鍋爐的燃燒產(chǎn)生一定的影響：一次風(fēng)熱風(fēng)溫度的降低，將會影響制粉系統(tǒng)的干燥出力；二次風(fēng)風(fēng)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?fàn)t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(fā)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(fù)荷一定的情況下，汽機(jī)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(jìn)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(jìn)出口壓力上升，從而限制了機(jī)組的負(fù)荷，一般規(guī)定高加解列汽機(jī)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(jù)傳熱學(xué)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(jī)效率變化情況

高加解列后汽輪機(jī)效率有所下降，解列前汽輪機(jī)綜合閥位為92..3%，而解列后汽輪機(jī)綜合閥位為84.6%，減小了7.7%，汽輪機(jī)節(jié)流損失增大。汽輪機(jī)#1、#2、#3段抽汽所對應(yīng)的汽輪機(jī)做功焓降降低，#1、#2、#3段抽汽后的汽輪機(jī)做功焓降增加，即：汽輪機(jī)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(jī)后幾級葉片受力增大，甚至有可能過負(fù)荷，末級葉片安全性降低。

4 結(jié)論

4.1 機(jī)組高負(fù)荷時高加解列的處理要點

對高加在高負(fù)荷（550MW以上）情況下緊急解列，我們應(yīng)該采取以下操作方法：高負(fù)荷情況下，由于機(jī)組高加抽汽全部轉(zhuǎn)化為汽輪機(jī)做功，將會使機(jī)組負(fù)荷快速上升，鍋爐主再熱蒸汽壓力上升，進(jìn)而有可能導(dǎo)致鍋爐再熱器安全閥動作。此時應(yīng)立即將燃料量減至機(jī)組負(fù)荷的90%左右，根據(jù)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(yīng)水量，應(yīng)該根據(jù)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(diào)整減溫水量，維持主汽溫度穩(wěn)定。

由于鍋爐的蓄熱，且溫度較低的給水進(jìn)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(dǎo)致給水溫度突降時，鍋爐各工質(zhì)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(yīng)適當(dāng)先減少一部分，然后根據(jù)中間點溫度變化情況進(jìn)行逐漸減少操作，防止一次減水量過大而鍋爐熱負(fù)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(jī)組非高負(fù)荷時高加解列的處理要點

對于高加在低負(fù)荷（550MW以下）情況下的緊急解列及切除，由于汽輪機(jī)沒有過負(fù)荷的風(fēng)險，操作相對簡單，切除協(xié)調(diào)后，燃料控制切手動，根據(jù)省煤器出口溫度降低情況及中間點溫度變化趨勢，進(jìn)行必要的手動干預(yù)，適當(dāng)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(nèi)。另外，高加跳閘后也應(yīng)及時檢查高加各段抽汽逆止門、電動門聯(lián)鎖關(guān)閉，各危急疏水門及時開啟，密切監(jiān)視除氧器水位變化情況。

5 結(jié)束語

通過對我廠高加解列后機(jī)組相關(guān)參數(shù)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(jī)組的安全穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)運行起到重要的作用。