超臨界機(jī)組給水RB經(jīng)驗和應(yīng)用探討

摘要：本文通過介紹660MW超臨界燃煤機(jī)組給水RB試驗的程序和方法，對給水RB試驗前的檢查項目、RB控制策略、燃燒優(yōu)化調(diào)整、給水控制以及試驗重點(diǎn)監(jiān)視項目等的重點(diǎn)描述，使大家了解給水RB試驗的整個過程，掌握給水RB試驗的方法，避免試驗過程中造成設(shè)備的損壞事故的發(fā)生，防止經(jīng)濟(jì)利益的損失。

關(guān)鍵詞：給水RB試驗；控制策略；燃燒優(yōu)化；給水控制

汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、凝汽式汽輪機(jī)。汽輪機(jī)型號：N66025/600/600該汽輪機(jī)采用復(fù)合變壓運(yùn)行方式；汽輪機(jī)具有八級非調(diào)整回?zé)岢槠Ｃ颗_機(jī)組配兩臺50%的汽泵，電泵僅是啟動電泵（不是全壓泵），未設(shè)有聯(lián)啟電泵RB。

1 試驗過程描述

2月17日，靖江電廠#2機(jī)組（660MW超超臨界機(jī)組），負(fù)荷在610MW進(jìn)行汽泵RB，整個RB過程基本無人干預(yù)，極其成功，中間溫度控制在35～53℃（先升后將的趨勢）基本穩(wěn)定，保證水冷壁受熱面安全；主汽溫度下降僅17℃，；8min后負(fù)荷降至目標(biāo)負(fù)350MW（365MW是復(fù)位負(fù)荷），主汽壓力滑至185MPa；運(yùn)行給水泵出力僅在1100t/h左右，轉(zhuǎn)速4700rpm左右，輔機(jī)各項參數(shù)穩(wěn)定；爐膛負(fù)壓最大波動僅800Pa。

2 RB試驗前檢查項目

1）一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、制粉系統(tǒng)、汽泵狀態(tài)檢查，確認(rèn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常。2）確認(rèn)給水自動（且2臺汽泵再循環(huán)調(diào)閥均投入自動，防止出現(xiàn)悶泵）、燃料主控、爐膛負(fù)壓自動、總風(fēng)量自動、一次風(fēng)壓自動、各臺給煤機(jī)自動、各臺磨風(fēng)量和風(fēng)溫自動、二次風(fēng)箱自動、及CCS協(xié)調(diào)和焓值校正等爐側(cè)所有自動投入。3）確認(rèn)機(jī)組負(fù)荷660MW，RB功能已投入；且各項主要參數(shù)正常（負(fù)荷、汽溫、汽壓、燃煤量、給水流量、過熱度及真空、除氧器、凝汽器水位等）。4）鍋爐各項主保護(hù)、磨煤機(jī)保護(hù)及各臺風(fēng)機(jī)、汽動給水泵所有保護(hù)均投入。5）主要輔機(jī)參數(shù)正常（如風(fēng)機(jī)、磨/給煤機(jī)、汽泵），無影響帶負(fù)荷出力的重大缺陷。6）風(fēng)機(jī)動葉、出口擋板；磨煤機(jī)進(jìn)出口快關(guān)門、冷/熱風(fēng)調(diào)門，及汽泵出口門、高/低壓調(diào)門等執(zhí)行機(jī)構(gòu)無卡澀、動作正常。7）2個50%高旁和25%的啟動旁路、低旁、及高/低旁減溫水均投入自動，且應(yīng)考驗可靠動作；且爐側(cè)各再熱器安全門壓緊裝置均全部拆除；（旁路帶有快開功能；如旁路無快開功能，則旁路不應(yīng)開啟）。8）機(jī)組高負(fù)荷或滿負(fù)荷運(yùn)行不少于4小時，鍋爐各處金屬充分吸熱、膨脹，各項參數(shù)趨于穩(wěn)定。9）大屏幕顯示主系統(tǒng)運(yùn)行畫面和RB主要參數(shù)曲線。10）熱工專業(yè)完成各項RB的靜態(tài)仿真試驗，且實際試驗前對各項RB回路等相關(guān)邏輯再次確認(rèn)檢查。11）廠用直流及UPS電源運(yùn)行正常，能確保事故照明及安全停機(jī)的可靠供電，歷史站、SOE（事故追憶 sequence of emergency）工作正常。12）試驗前進(jìn)行技術(shù)交底、安排好各操作盤及相關(guān)人員的工作任務(wù)；交代清楚試驗步驟、方法、危險點(diǎn)、調(diào)整方法及緊急停機(jī)條件。13）清理試驗時無關(guān)人員、保持現(xiàn)場秩序，與就地人員通訊可靠。

3 RB試驗過程自動控制策略

過程：在RB投入后，就地按下指定設(shè)備事故按鈕，設(shè)備跳閘，觸發(fā)相關(guān)RB。RB觸發(fā)后，鍋爐由CCS方式（協(xié)調(diào)）切換至TF方式（機(jī)跟隨），汽機(jī)主控調(diào)節(jié)機(jī)前壓力以一定速率（02MPa/min）降壓；磨煤機(jī)以10秒間隔跳閘（RB指令觸發(fā)后首先無延時跳閘F磨、后延時10S跳閘E磨，并聯(lián)鎖關(guān)閉跳閘磨相關(guān)閥門擋板；保留下四臺磨運(yùn)行，后通過燃燒主控以一定的速率調(diào)節(jié)至目標(biāo)負(fù)荷對應(yīng)煤量）；過熱器、再熱器減溫水調(diào)節(jié)門和各級電動門立即聯(lián)鎖關(guān)閉；負(fù)荷至360MW，RB指令復(fù)位。

4 燃燒優(yōu)化控制

RB燃料的控制思路是：RB發(fā)生后，切除鍋爐主控的自動，鍋爐指令由RB目標(biāo)值折算的燃料量開環(huán)控制，即RB目標(biāo)值折算的煤量是由RB發(fā)生前一時刻的煤量與負(fù)荷的比值，乘以RB目標(biāo)負(fù)荷計算出來的，這樣基本可使其帶至目標(biāo)負(fù)荷的對應(yīng)煤量，同時有效避免煤質(zhì)變化引起的RB目標(biāo)煤量的偏差。同時對于保留的磨煤機(jī)在跳磨后有煤量閉鎖邏輯。

RB的跳磨由原以上跳閘F、E、B磨，保留A、B、C磨運(yùn)行改為以跳閘F、A、E磨的順序，保留中間3臺B、C、D磨運(yùn)行，其因火焰中心的上移，有利于減緩主汽/再熱溫度下降；同時使水冷壁蒸發(fā)段相比（第一種方案）退后，對于水冷壁安全運(yùn)行有所裨益（即防止其超溫）。 還有對于跳閘磨的間隔時間由原來8S，改為10S，時間延長，依據(jù)主要是前跳閘2臺磨的汽溫、負(fù)壓參數(shù)依據(jù)，進(jìn)而保證負(fù)壓的可控范圍內(nèi)，也有利于主汽/再熱汽溫的控制。

其總風(fēng)量、一次風(fēng)壓按照其鍋爐指令或煤量指令進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是在RB期間，需重點(diǎn)注意因磨跳閘造成的一次風(fēng)壓突升，（期間最高由10.7KPa瞬時升高至12.4KPa，在風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行范圍內(nèi)），對此部分電廠為防止風(fēng)機(jī)失速，在非一次風(fēng)機(jī)RB過程中，一次風(fēng)機(jī)動葉有超馳關(guān)小5%～8%的邏輯。

5 滑壓曲線的關(guān)鍵性

在RB過程中，尤其是給水RB，滑壓曲線直接關(guān)系到其RB成功，因為在TF方式下的下，主汽壓力設(shè)定值直接影響汽輪機(jī)調(diào)速汽門的開度，一方面影響機(jī)組減負(fù)荷的速率，而其也密切影響到分離器出口溫度、主汽溫度等參數(shù)，如在RB過程中實際主汽壓力下降過快或過低，會使對應(yīng)鍋爐的蓄熱量快速減少，進(jìn)而造成主汽溫度下降幅度過大；另一方面直接影響到四抽和冷再的壓力，進(jìn)而決定運(yùn)行汽泵是否正常，如在部分電廠RB過程中，為了控制爐側(cè)汽溫下降速率，保持較高的主汽壓力，對應(yīng)大機(jī)調(diào)門關(guān)小，四抽和冷再的壓力減少，進(jìn)而發(fā)生運(yùn)行汽泵打不上水，造成MFT的事故。

靖江電廠給水RB，滑壓曲線采取與負(fù)荷對應(yīng)曲線，即原目標(biāo)負(fù)荷350MW對應(yīng)的18.3MPa的主汽壓力，其滑壓速率調(diào)整至0.5MPa/min，經(jīng)試驗證明其基本合理，不僅有利于減緩主汽溫度下降，適當(dāng)快速關(guān)小大機(jī)調(diào)門；也保證四抽壓力的可靠性，期間四抽壓力維持在0.74MPa左右。

在此強(qiáng)調(diào)四抽或冷再壓力的維持，是保證運(yùn)行汽泵是否正常出力的前提；同時為防止RB過程出現(xiàn)意外，RB試驗時可依靠啟動鍋爐或臨機(jī)保證輔助蒸汽母管壓力，一方面汽泵汽源作為備用，同時也是抽封等備用汽源。

6 RB的給水控制和溫度控制

給水控制的主要思路是，RB動作后（一臺汽泵跳閘后），運(yùn)行汽泵超馳以最大的速率提高轉(zhuǎn)速15S，后依靠原協(xié)調(diào)自動曲線設(shè)計的水煤比曲線，負(fù)荷對應(yīng)的給水量進(jìn)行汽泵控制。 同時給水量也采用中間點(diǎn)的溫度修正（中間點(diǎn)溫度上漲時，適當(dāng)增加給水量；下降則相反）。

前面運(yùn)行汽泵超馳提高轉(zhuǎn)速15S，主要是保證因瞬時一臺汽泵跳閘，及其燃料量變化的相應(yīng)較慢和鍋爐蓄熱的影響，進(jìn)行的一個預(yù)設(shè)水煤比瞬時匹配參數(shù)，也有利于保證水冷壁受熱面安全。如預(yù)設(shè)時間過短，可能會使中間點(diǎn)溫度上漲，易造成水冷壁超溫的問題；如預(yù)設(shè)時間過長，會造成爐內(nèi)水冷壁受熱面等吸熱量過大，加速主汽/再熱汽溫下降。主要依靠原2磨RB，及其給水RB的特殊性（一臺給水泵跳閘）進(jìn)行預(yù)設(shè)置。分離器出口溫度控制是給水RB的重要點(diǎn)之一，動作期間控制合理的煤水比對超臨界直流鍋爐安全運(yùn)行極為重要，一臺給水泵跳閘，煤水比嚴(yán)重失調(diào)，容易發(fā)生的就是鍋爐水冷壁超溫。在RB動作后，查曲線約3min后，中間點(diǎn)溫度上身至最高點(diǎn)53℃，部分水冷壁管壁出現(xiàn)快速上漲現(xiàn)象，有幾個點(diǎn)超過470℃（該鍋爐水冷壁壁溫報警515℃）。所以中間點(diǎn)溫度和對應(yīng)的水冷壁壁溫也是其監(jiān)視要點(diǎn)之一，根據(jù)其特性可適當(dāng)手動干預(yù)，如設(shè)置在RB動作前或試驗初期，適當(dāng)設(shè)低其中間點(diǎn)溫度定值；待水冷壁參數(shù)等穩(wěn)定進(jìn)行修改。RB期間，因燃料量的快速減少，爐膛溫度下降、火焰中心下移，及其水冷壁蒸發(fā)段（汽化點(diǎn)）前移，爐膛的輻射吸熱量變大，總煙氣量下降等因素，會造成主汽溫度/再熱蒸汽溫度快速下降，（RB主汽溫度和再熱蒸汽溫度超溫的可能性較少）。所以RB動作后出現(xiàn)連鎖關(guān)閉過熱器、再熱蒸汽減溫水調(diào)門或閉鎖1min左右，后根據(jù)各級受熱面溫升情況進(jìn)行調(diào)節(jié)的邏輯。 同時保證汽溫下降速率可控與以上所述燃燒/給水的匹配，滑壓曲線和速率等有很大關(guān)系。同時需要指出的是：給水RB，中間點(diǎn)溫度適當(dāng)，過高水冷壁易超溫，過低則影響主汽溫度，期間尤其是后期恢復(fù)過程中需要人為干涉，進(jìn)行匹配（因鍋爐瞬時的蓄熱量難以匹配）。及其后期主汽/再熱溫度上漲時，注意減溫水自動的根據(jù)情況，防止出現(xiàn)超溫現(xiàn)象.

7 給水RB過程注意事項

1）RB觸發(fā)后，確認(rèn)跳閘設(shè)備出口門聯(lián)關(guān)，確認(rèn)另一側(cè)風(fēng)機(jī)、汽泵出力相應(yīng)增加，達(dá)到運(yùn)行要求，同時不超電流。

2）檢查確認(rèn)減溫水調(diào)節(jié)門聯(lián)關(guān)、制粉系統(tǒng)正常跳閘。否則手動關(guān)閉，并依次手動緊急停磨。

3）RB動作時注意監(jiān)視汽輪機(jī)的主要參數(shù)，如出現(xiàn)主蒸汽溫度突降至10min下降50℃，或振動、軸溫超限應(yīng)果斷打閘停機(jī)。

4）汽泵RB時，應(yīng)注意保留汽泵的汽源穩(wěn)定，且調(diào)節(jié)門開度余量充足；且在快速升高汽泵轉(zhuǎn)速時，注意監(jiān)視汽泵振動、軸溫等各項參數(shù)；如出現(xiàn)參數(shù)異常、且至跳閘值應(yīng)果斷打閘。對于非汽泵RB，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視2臺汽泵的參數(shù)（主要時轉(zhuǎn)速、出口壓力、流量），防止出現(xiàn)搶水或悶泵事故；如期間出現(xiàn)2臺汽泵搶水或悶泵，可立即切汽泵自動進(jìn)行手動干預(yù)或直接打掉不出力的汽泵，快速調(diào)節(jié)。

5）RB后注意監(jiān)視鍋爐主蒸汽溫度、再熱汽溫的監(jiān)視。

6）RB結(jié)束后，輔機(jī)并列問題。因操作不當(dāng)發(fā)生風(fēng)機(jī)失速、搶風(fēng)、汽泵搶水等現(xiàn)象，導(dǎo)致一次風(fēng)壓、二次風(fēng)量、爐膛負(fù)壓、給水流量等參數(shù)劇烈波動。因此在并列設(shè)備時不可在低負(fù)荷長期停留，及時投入相關(guān)自動，注意調(diào)節(jié)時此增彼減，給水泵并列要配合再循環(huán)閥的操作。同時輔機(jī)并列后，待各項參數(shù)穩(wěn)定，及時投入自動，注意升負(fù)荷速率，不可過快，如出現(xiàn)異常，應(yīng)暫緩升負(fù)荷。

7）同時根據(jù)超臨界直流鍋爐的特性，在RB動作時，應(yīng)防止鍋爐受熱面超溫（主要是水冷壁）。

超溫的原因主要有：a）水煤比嚴(yán)重失調(diào)，給水量降低過多；b）發(fā)生汽泵搶水事故；c）直流爐減溫水調(diào)閥或總閥超馳關(guān)閉時間過長；d）RB后煤量反調(diào)；跳閘磨煤機(jī)的出入口門未聯(lián)鎖關(guān)閉。預(yù)防措施主要有：a）進(jìn)行汽泵與汽泵并列運(yùn)行最大出力試驗，找出并列運(yùn)行最佳參數(shù)；b）直流爐水煤比設(shè)定值曲線應(yīng)在制造廠的基礎(chǔ)上根據(jù)當(dāng)前煤質(zhì)和實際運(yùn)行情況修正、優(yōu)化，中間點(diǎn)溫度自動調(diào)節(jié)速度應(yīng)能與降負(fù)荷速度相匹配；c）為防止汽溫驟降所做的減溫水調(diào)閥超馳關(guān)閉應(yīng)選取適當(dāng)時間，不應(yīng)過長；RB觸發(fā)并跳磨后應(yīng)確保總給煤量閉鎖增；d）所有RB試驗跳閘磨應(yīng)聯(lián)鎖關(guān)閉出入口快關(guān)閘板，保證熱負(fù)荷降低速度。

8） 主蒸汽/再熱蒸汽溫度突降。

汽溫驟降原因：a）非給水RB時發(fā)生2臺汽泵搶水或悶泵事故。b）直流爐RB水煤比自動控制參數(shù)不合適，給水量減少過慢。c）直流爐減溫水調(diào)閥或總閥沒有超馳關(guān)閉或關(guān)閉時機(jī)滯后。d）非一次風(fēng)機(jī)RB試驗軸流一次風(fēng)機(jī)失速從停運(yùn)側(cè)跑風(fēng)，熱一次風(fēng)壓降低過多。

預(yù)控措施：a）進(jìn)行汽泵與汽泵并列運(yùn)行最大出力試驗，找出并列運(yùn)行最佳參數(shù)。b）直流爐水煤比設(shè)定值曲線應(yīng)在制造廠的基礎(chǔ)上根據(jù)當(dāng)前煤質(zhì)和實際運(yùn)行情況修正、優(yōu)化，中間點(diǎn)溫度自動調(diào)節(jié)速度應(yīng)能與降負(fù)荷速度相匹配。c）直流爐RB試驗可增設(shè)減溫水調(diào)閥的超馳關(guān)閉邏輯，避免快速降負(fù)荷導(dǎo)致減溫水自動失靈。d）兩級軸流一次風(fēng)機(jī)可設(shè)置動葉超馳降低開度指令的邏輯，可設(shè)置聯(lián)絡(luò)風(fēng)門聯(lián)關(guān)脈沖指令。

9）爐膛負(fù)壓超限。

爐膛負(fù)壓超限原因：a）引風(fēng)機(jī)動葉死區(qū)大，調(diào)節(jié)特性不好，自動發(fā)散。b）負(fù)壓自動調(diào)節(jié)參數(shù)滿足不了劇烈擾動工況下調(diào)整要求。c）跳磨間隔時間過短。d）送引風(fēng)機(jī)RB試驗時聯(lián)鎖未動作或保留側(cè)風(fēng)機(jī)葉片超馳調(diào)節(jié)過快。e）風(fēng)機(jī)動自動調(diào)節(jié)回路有指令與反饋偏差超限切除自動邏輯，過早切除自動的應(yīng)設(shè)置合理限值。

預(yù)控措施：a）動葉傳動應(yīng)檢查執(zhí)行器和機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的死區(qū)，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)死區(qū)控制在1.5%以內(nèi)，加上機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的曠量，全部死區(qū)控制在3%以內(nèi)。b）爐膛負(fù)壓自動應(yīng)盡早投入，經(jīng)過充分的擾動試驗優(yōu)化參數(shù)。c）跳磨時間間隔不宜過短，一般在10s左右。d）送引風(fēng)機(jī)RB在送（引）風(fēng)機(jī)跳閘后應(yīng)同時聯(lián)鎖跳閘本側(cè)引（送）風(fēng)機(jī)，有超馳增加保留側(cè)風(fēng)機(jī)出力邏輯的應(yīng)注意控制速度不宜過快。e）風(fēng)機(jī)動動葉自動調(diào)節(jié)回路有指令與反饋偏差超限切除自動邏輯的應(yīng)設(shè)置合理限值，防止無謂切除自動導(dǎo)致試驗失敗。

10）輔機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行跳閘。

輔機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行原因：a）保留側(cè)輔機(jī)未設(shè)置調(diào)節(jié)指令上限。b）保留側(cè)輔機(jī)自動調(diào)節(jié)增負(fù)荷過快。c）滑壓曲線設(shè)置不合適或燃料未及時降至目標(biāo)值，負(fù)荷降低過慢。d）輔機(jī)自身有缺陷，帶不了50%額定負(fù)荷。

預(yù)控措施：a）RB試驗前應(yīng)根據(jù)單側(cè)輔機(jī)出力試驗結(jié)果合理設(shè)置試驗輔機(jī)調(diào)節(jié)指令上限，防止超負(fù)荷運(yùn)行。b）保留側(cè)輔機(jī)調(diào)節(jié)速度應(yīng)設(shè)置上限，防止過快增加開度指令。c）為保證降負(fù)荷速度應(yīng)合理設(shè)置滑壓曲線或采用定壓方式，RB靜態(tài)試驗應(yīng)確保跳磨邏輯的成功性，磨煤機(jī)出入口快關(guān)閘板在試驗前應(yīng)確保能正常關(guān)閉。

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作者簡介：趙遷（1981），男，工程師，中國能源建設(shè)集團(tuán)華北電力試驗研究院有限公司整套事業(yè)部調(diào)總、汽輪機(jī)技術(shù)研究所所長。