單機運行時機組跳閘后極熱態啟動探討

劉翕茂 胡亞軍

摘 要：火電廠單機運行時，如果發生機組跳閘，熱態啟動時相比有鄰機供汽時存在著較多的困難。首先要解決大、小機軸封汽的供應問題，然后對鍋爐進行保溫，盡量在較短時間內恢復鍋爐點火。新電廠中較多廠只有兩臺發電機組，都存在單機運行時跳閘的隱患，因此本文有著一定的推廣價值。

關鍵詞：停爐;軸封;水循環;保溫保壓措施;余熱;鍋爐點火

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）07-0185-02

新建電廠中有不少廠只有兩臺發電機組，僅安徽省就有華潤阜陽、國投宣城、華能巢湖、華電蕪湖、華電宿洲、國電銅陵、國電蚌埠等廠。當一臺機組因調停或檢修退出運行，另一臺機組將單機運行。實際生產中，我們可能遇到單機運行的機組因某種原因突然跳閘，需要在短時間內重新啟動。由于無相鄰機組提供輔助蒸汽，機組啟動時面臨大、小汽機軸封汽只能利用鍋爐余汽供給，裝有等離子的磨煤機暖風器加熱汽源緊張等問題。這時機組啟動需要抓緊時間，緊密配合，才有可能在不使用啟動鍋爐供汽的前提下將跳閘機組重新并網運行。

1 國電銅陵公司機組主要熱力系統組成簡介

國電銅陵電廠一期工程鍋爐由東方鍋爐股份有限公司與東方-日立鍋爐有限公司合作設計、聯合制造的，其型號為DG1900/25.4-Ⅱ1，型式為超臨界參數變壓直流本生鍋爐，一次再熱，前后墻對沖燃燒，單爐膛，尾部雙煙道結構。啟動循環系統由啟動分離器、儲水罐、水位控制閥、啟動疏水擴容器和一臺變頻疏水泵及管道、閥門等組成。鍋爐配有正壓、直吹式制粉系統，前墻從上至下為C、D、F層，后墻為E、B、A層。

國電銅陵電廠一期工程汽輪機是上海汽輪機有限公司與西屋公司聯合制造的超臨界壓力、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、純凝汽式汽輪機，型號為：N635—24.2/566/566，最大連續出力為647.324MW，額定出力630MW。汽輪機一般采用高中壓缸聯合啟動方式，機組配置30%BMCR的高壓旁路和2×20%BMCR的低壓旁路系統。

機組啟動初期，無鄰機供汽時，輔汽汽源啟動爐供汽;當冷再蒸汽壓力滿足時，切為冷再供汽;當四抽壓力大于0.7MPa時輔汽切換由本機四抽供;機組負荷低四抽壓力小于0.6MPa時，由冷再為輔汽提供汽源;當冷再壓力小于0.8MPa時，汽源由鄰機供。汽輪機軸封系統為大、小機提供軸封密封汽源，機組負荷≥360MW時，軸封汽為自密封;當機組負荷<360MW時，軸封汽切至輔汽供汽。

2 機組極熱態下啟動時需要考慮的問題

2.1 汽輪機軸封汽源的供給

單機運行時機組跳閘后，軸封汽源只能來自本機組鍋爐存儲的余汽，開啟冷再至輔汽聯箱電動隔絕門及調節門，再熱器余汽通過冷再→輔汽聯箱→汽輪機軸封系統。當再熱器余汽不足時，可稍開高壓旁路，并啟動電動給水泵提供高旁減溫水，過熱器余汽通過過熱器→高旁→冷再→輔汽聯箱→汽輪機軸封系統。鍋爐的余汽支撐汽機軸封一般可達到2～4小時，當然時間的長短也跟鍋爐是否采取保溫保壓措施以及是否進行泄壓操作有關。只打開高旁不開低旁由過熱器向再熱器供汽時，一定要控制好開度，派專人監視再熱器壓力，初步估計維持在2～3MPa為宜，防止再熱器超壓損壞。由于軸封汽用量較小，預計高旁開度在5%以下足以滿足要求，具體多少需經過實踐檢驗。

一旦發生機組長時間無法恢復運行，鍋爐余汽無法提供汽機軸封汽時，應果斷破壞真空，防止軸封金屬吸冷氣變形。同時關閉以下通爐側疏水手動門，破壞真空處理：（1）主蒸汽母管疏水門;（2）左、右主蒸汽管道疏水門;（3）高排逆止門后疏水門;（4）低旁前疏水氣動門前手動門。

2.2 除氧器上水加熱和空預器吹灰

機組恢復啟動時，鍋爐存儲余汽主要是確保汽輪機軸封供應。而除氧器和空預器吹灰是用汽大戶，若在此階段投運，則增加鍋爐余汽消耗，對穩定汽輪機軸封供汽不利。除氧器水箱由于容積較大，短時間內水溫下降較慢，空預器積灰也是長時間的過程，短時間內不吹灰問題不大，故在此階段暫不考慮投除氧器上水加熱和空預器吹灰。

2.3 制粉系統的煤粉加熱熱源

正壓直吹式制粉系統啟動制粉時，需要有煤粉加熱熱源。啟動第一套制粉系統時，需要投入該制粉系統磨煤機的暖風器，以保證其干燥出力。而磨煤機暖風器用汽量較大，若持續正常投運會造成鍋爐余汽大量消耗，不能確保汽機軸封供汽。因為制粉系統煤粉的加熱熱源只能來自爐內煙氣、空預器本體和熱一次風道的余熱，而爐內煙氣、空預器本體和熱一次風道余熱的多少，取決鍋爐停爐時間的長短和是否采取保溫保壓措施。對于煤質干燥程度適中的煤粉，若停爐后鍋爐保溫保壓措施得當，估計爐內煙氣、空預器本體和熱一次風道余熱支持磨煤機煤粉干燥約在停爐后的1～1.5小時內。

2.4 大機低壓差脹的問題

單機運行中汽機跳閘后，由于泊桑效應，在惰走期間大機低壓差脹上漲較快，有可能超過保護動作值。但只要在汽機掛閘前，仍有一定的轉速，檢查汽輪機各部無摩擦異音，可申請對大機低壓差脹保護進行強制，再進行大機掛閘、沖轉。沖轉升速過程中要密切監視汽機本體如振動、軸向位移、推力軸承金屬溫度等其它參數無異常。汽機沖轉后，蒸汽帶走汽輪機的鼓風摩擦產生的熱量;同時由于極熱態啟動多數情況下是負溫差啟動（即蒸汽溫度低于汽機金屬溫度），蒸汽對轉子產生冷卻作用。這兩個因素都會使轉子溫度下降，大機低壓差脹有望迅速下降至正常值。

2.5 高排溫度高的問題

機組跳閘后極熱態啟動時，根據機組現狀，沖轉時高排溫度會上升較高，需加強監視調整，采取調整旁路減壓閥開度增大汽輪機進汽量，控制主蒸汽溫度等措施，盡力降低高壓缸排汽溫度。機組應按極熱態啟動曲線快速沖轉至全速，盡快并網接帶負荷，縮短高排溫度過高時間。我公司#1、2機組啟動時高排溫度都容易高，與拆除了高缸排汽通風閥有關，建議在適當檢修機會恢復高排通風閥。

3 機組跳閘后鍋爐保溫保壓應采取的措施

（1）鍋爐MFT后引、送風機維持運行，通風吹掃5～10分鐘后，將引、送風機出力調至最小，或將引、送風機停運后關閉風機出口擋板，盡量減少熱損失。等其他點火條件都具備后，啟動引、送風機進行爐膛吹掃，然后點火。

（2）MFT動作后聯跳所有給水泵，鍋爐保溫期間，不具備點火條件時暫不啟動給水泵;如電動給水泵已啟動，則應將鍋爐給水量及時減至水泵最低技術出力或關閉省煤器進水門。以減少鍋爐的熱量散失，降低主、再熱汽溫和汽壓的下降速度，為利用鍋爐的余熱，給無暖風器熱源啟磨點火創造有利條件。

（3）極熱態啟動時，為加快啟動速度減少鍋爐熱損失，直接啟動電動給水泵給鍋爐上水，直到并網帶一定負荷負荷后，才逐臺投汽動給水泵運行。

（4）汽輪機跳閘后，機側主、再熱蒸汽管道及汽輪機本體疏水聯開（破壞真空緊急停機除外），加快主、再熱蒸汽壓力溫度下降速度，同時主、再熱蒸汽泄壓速度過快，還會導致受熱面繼續蒸發，消耗鍋爐的蓄熱，給鍋爐點火帶來困難。

4 鍋爐點火注意問題

（1）雖然鍋爐是有可能在較短時間內點火成功的，有可能不需要啟動鍋爐供汽。我們仍應作最壞的準備，在機組跳閘后，應立即組織人員做好啟動爐點火準備。

（2）時間緊，注意操作銜接要緊湊。爐溫越高，越有利于煤粉著火，因此，鍋爐點火越早越有利。從鍋爐MFT后鍋爐吹掃算起：吹掃10分鐘;鍋爐采取保溫保壓措施用時10分鐘;鍋爐點火前吹掃準備及吹掃約用時10分鐘;MFT后復位及啟一次風機及磨煤機等操作調整約用時10分鐘，加上過程中不確定的因素影響，鍋爐一般點火最快時間約在MFT后40分鐘后。時間越拖，對鍋爐點火越不利，故要求我們對鍋爐點火前的操作要嫻熟，操作安排要緊湊。

（3）鍋爐上水前，需要將分離器的汽壓降至12MPa以下打開361閥前的電動門，建立水循環。因此我們在機組跳閘后盡早投入高、低壓旁路暖管，適時略開高、低壓旁路門，既不使汽壓降得過快以保證大、小機軸封長時間的供汽，還要能確保建立鍋爐水循環以便鍋爐盡快點火。

（4）影響鍋爐MFT復位吹掃前缺陷發現及處理。鍋爐進行吹掃之前，應及時核對滿足吹掃條件，特別是爐側影響吹掃條件的風門擋板缺陷要及時發現并處理。鍋爐吹掃時，鍋爐的吹掃風量和給水流量調整要及時準確，最好同步滿足吹掃條件，盡快完成爐膛吹掃，MFT復位。

（5）MFT復位后，盡快選擇啟動合適的磨煤機點火。應根據鍋爐MFT之前，磨煤機煤質（煤粉干燥程度、揮發份、熱值等）和等離子裝置正常與否情況，盡快確定選擇啟動哪臺磨煤機點火。由于鍋爐是非正常停爐，磨煤機跳閘前，磨內一般會存有大量煤粉，因此啟一次風機對磨煤機通風暖體前，應啟動等離子拉弧，將噴入爐膛的煤粉引燃，防止煤粉直接噴入爐膛存積發生爆燃。

（6）加快升溫升壓，同時注意防止鍋爐管壁超溫。鍋爐點火成功后，根據煤質和煤粉著火情況，加大給煤量，加快鍋爐升溫升壓。隨著鍋爐壓力上升，及時調整給水流量，防止主汽壓力上升，給水流量降低導致MFT動作。增減給煤量時，務必要力求平穩，均勻，操作上避免猛增猛減，并做好水冷壁、過熱器及再熱器壁溫及上升速率監視，壁溫上升要均速并可控。

（7）由于機組是極熱態啟動，汽機第一級金屬溫度和中壓葉片持環溫度很高，接近500℃，鍋爐升溫升壓時燃料增加速度應高于平時冷態開機時，并應通過調整給煤量和高旁開度做好汽壓汽溫的協調上升。一般情況下，汽壓在6.0MPa以上，汽溫在530℃以上，才可以考慮汽輪機沖轉。達到此汽溫汽壓，鍋爐燃料量預計將加到50t/h～60t/h左右，可能需要兩臺磨煤機運行。

國電銅陵電廠#1機組于2016年1月22日勵磁變差動保護誤動機組跳閘時，汽機第一級金屬溫度493.01℃，中壓葉片持環溫度504.61℃。機組并網時爐側汽壓6.37MPa，過熱汽溫542℃，1F磨煤機給煤量32.24t/h，1A磨煤機給煤量為28.92t/h。這些數據都可以作為以后處理類似問題時參考。

5 結語

機組跳閘或緊急停運后，在無相鄰機組輔助汽源的情況下，鍋爐的余汽僅做為維持汽機大、小機軸封汽之用，在啟動鍋爐不能迅速投運正常的情況下，機組若要短時間內恢復啟動，關鍵在于鍋爐是否能盡早點火，并能穩定燃燒。而鍋爐是否能成功點火關鍵看鍋爐有多少余熱，鍋爐的余熱主要看停爐時間長短和是否采取有效的保溫和保壓措施。

參考文獻

[1] 國電銅陵發電公司集控主機運行規程[S].

[2] 國電銅陵發電公司集控輔機運行規程[S].

[3] 國家能源集團銅陵發電有限公司.DG1900/25.4-Ⅱ1鍋爐運行說明書[Z].

[4] 國家能源集團銅陵發電有限公司.N600（660）/24.2/566（538）/566引進型超臨界600（660）MW中間再熱凝汽式汽輪機運行維護說明書[Z].