一起超临界机组给水流量低引起跳闸的事故分析.pdf

S 电 力 安 全 技 术 第 l 2 卷( 2 0 1 0 年 第 8 期 ) 一 起超 临界机组给水流量低引起跳闸 的事故分析 杨晓华，王向东，沈世平 ( 华能吉林 发电有限公 司，吉林 长春 l 3 0 0 1 2 ) [ 摘 要]介绍 了一起 6 6 0 MW 超临界机组因给水流量低 引起机组跳闸的事故经过，阐述 了未能控制好 机 组 的主 蒸汽压 力是造成 事故跳 闸的最主要 原 因，从 机组 负荷 调 节以及 燃烧调整 2个方 面分析 了防止主 蒸汽 压 力异常升高而导致给水流量低保护动作的操作要点。 [ 关键词]超 临界机组；给水流量低保护 ；主 蒸汽压 力；负荷调节；燃烧调整 1 机组概况 华能九台电厂一期工程 2 X 6 6 0 MW 机组配置 了哈尔滨锅炉厂有限责任公司制造的超临界参数本 生直流炉HG2 1 0 0 ／ 2 5 ． 4 一 HMl ( 单炉膛、 一次中间再 热、变压运行、平衡通风、紧身封闭布置、固态风 冷干除渣、全钢构架、全悬吊结构塔型锅炉) 以及哈 尔滨汽轮机厂制造的国产超临界汽轮机组( 一次 中间 再热、单轴、三缸 、四排汽凝汽式汽轮机) 。每台机 组共配置 3台给水泵，其中 5 0％ B MC R汽动给水 泵 2台，3 O％ B MC R容量的启动 电动给水泵 1 台。 2 事故经过 事故前工况 ：负荷 4 0 0 MW 、主汽压力 l 5 ． 5 7 MP a 、主汽温度 5 4 1℃、再热汽压力 2 ． 5 3 MP a 、再 热汽温度 5 5 4℃；6 套制粉系统 ，1 A，l B汽动给水 泵及 1 A，1 B送引风机运行 ， 机组控制协调方式 C C S 投入。 2 0 1 0 - 0 1 — 0 l T1 2 ： 5 l ，由于 1 号炉各原煤仓上的 舒兰煤煤质比较差 ，且煤质不均匀，机组的负荷跟 踪不好 ，引起主汽压力跟踪不好 ，主汽压力的实际 值与设定值偏差大 ，达 2 ． 5 MP a以上( 当时主汽压力 的实际值是 1 5 ． 5 7 MP a ，给定值是 l 8 ． 1 1 MP a ) ，锅 炉主控跳 闸，汽机调 门快速关小 ，负荷突降。运行 人员判断为煤质变差 ，立即投入油枪，提高辅汽压 力， 但是机组负荷下降迅速，四抽压力下降过快 ， 主 汽压力同时升高，给水流量下降使 l B汽泵再循环门 开启，总给水流量低于 4 8 0t ／ h，锅炉 MF T动作 ， 机组跳闸。汽轮机、发电机联跳正常 ，6 k V厂用电 切换正常。 3 原因分析 ( 1 ) 由于煤质差 ，且煤质不均匀 ，锅炉热负荷 跟踪机组负荷困难，表现为主汽压力的实际值与机 组的设定值偏差大。C C S协调控制为滑压运行方 式 ，主汽压力下降至 1 5 ． 5 7 MP a ，偏离给定压力 l 8 ． 1 1 MP a ，C C S 退出，机组控制方式自动转为汽 前的一个难题 ，笔者 以为应从 3 个方面来改进 。 5 ． 1 技术改进方面 ( 1 )完善监控系统。在今后的倒闸操作时如需 要远程操作，应将开关的远程操作放在东、西溪现 场控制室的操作员站进行，并加强监护 ，杜绝误操 作发生的可能。同时对监控的画面等进行优化，突 出区分东 、西溪 2个电站的设备。 ( 2 )改进倒闸操作方式，尝试引入微机五防系 统 ，并加强五防系统的维护和管理。 5 ． 2 操作票的执行和监管方面 本次事故直接原因就是操作票执行不严 ，当值 一 一 值长代替操作人进行操作 ，且没有人监护 ，因此对 操作票的执行必须加强监管。要将操作票列入运行 人员每月绩效考核，实行一票否决制，即凡在操作 票考核 中不达标的运行人员， 给予一定的经济处罚。 5 ． 3 规章制度的监督方面 尽管 已经制定了比较详细的各项规章制度，明 确了各级人员的责任 ，但还存在制度执行和监督方 面的缺失。应将此次事故作为契机，细化各级人员 的监督责任 ，同时制定切实可行的考核机制 ，确保 制度的正确有效执行。 ( 收稿 日期 ：2 0 0 9 -1 l -2 5 ；修 回日期 ：2 0 1 0 - 0 2 —1 1 ) 第l 2 卷 ( 2 0 1 0 年第8 期) 电力安 全技术 机跟随方式，由于机前压力与实 际压力偏差大 ，为 了维持主汽压力，机组快速减负荷 ，使主汽压力升 高 ，导致汽动给水泵 出力下降给水流量急剧下降， 汽泵保护再循环门突开，给水流量低保护动作，锅 炉 MF T，机组跳闸。 ( 2 ) 由于机组 CC S和锅炉主控退 出没有报警 ， 而运行人员认为负荷突降是当时煤质差引起的，立 即调整燃烧 ，没有考虑到 CC S 退 出转至汽机跟随方 式 ，没有及时果断找到负荷下降的真正原 因。 4 防范措施 4 ． 1 控制负荷 ，保持主蒸汽压力稳定 加强燃料管理 ，保证煤质的相对稳定 ，减少煤 质对机组控制 的扰动 ，使机 组的负荷跟踪性能提 高 。在机组的主汽压力实 际值与设定值偏差大时 ， 注意修改设定值 ，使主汽压力实际值与设定值偏差 保持在 0 ． 5 MP a左右；机组负荷的变化速率不超过 2 ％铭牌功率 ／ mi n ( 1 3 ． 2 Mw／ mi n ) 。当负荷变 化率较大，引起主汽压力大幅度波动时，要停止改 变负荷 ，甚至向相反的方向改变负荷 ，稳定主汽压 力。 例如本例 中机组负荷降低引起主汽压力升高时， 可以将汽轮机 自动解 除，在机组的负荷 中心快速点 升负荷按扭 ，快速开调门( 点一下升负荷按纽，机组 负荷上升 3 ． 3 MW) ，当主汽压力稳定后 ，再投入汽 轮机主控和锅炉主控 自动 ，投入机组 C C S 。只要稳 定了主汽压力 ，就不会引起锅炉上水困难 ，机组的 给水流量就不会快速降低 ，就不会引起给水泵的最 小流量阀动作 ，而使机组的给水流量进一步降低到 保护动作值。 汽动给水泵 的正常工作汽源是主汽轮机的第 4 级抽汽，主机负荷的快速下降会引起抽汽压力 的快 速 下降，小机转速降低 ，调门开大 ；与此同时，负 荷下降，主汽压力升高 ，需提升给水压力 ，又需小 机开大调门，双重作用下使小机工作失常，给水流 量 降低，引起机组跳闸。 4 ． 2 调整燃烧，稳定主蒸汽压力 4 ． 2 ． 1 燃烧系统慨况 本机组燃烧褐煤 ，采用 WR一夹心风式直流燃 烧器 ，八角切圆布置 。每台磨煤机对应 l角 5只燃 烧器，共计 4 0 只燃烧器 ，每角配备 3 支共计 2 4 支简 单机械雾化大油枪。2 号角和6 号角还在燃烧器 内装 设 了少油点火油枪 ，每层燃烧器配备 1 组( 2支，由 1 个速断阀控制) 少油点火油枪，共 1 0 组( 2 0支) 。为 S 了实现冷态启动初期减少燃油消耗量 ，达到提前投 粉的目的，在 2 号和 6 号磨煤机高温烟道内各装设 2 支烟道油燃烧器 。燃烧系统设计采用均等配风、分 级燃烧等技术 ，可有效降低 NO 排放量，设计不投 油最低稳燃负荷为 5 0 ％ B MC R。 4 ． 2 ． 2 最小稳燃负荷的确定 本机组的 1台磨煤机对应 1 个角 ，所以无论高 负荷还是低负荷 ，火焰 中心的大小是一定的，都是 整个燃烧器所在 的 5层粉 区域 。当低负荷时，停运 部分磨煤机 ，热负荷降低 ，而火焰 中心的大小不变， 所 以火焰 中心温度降低。 一 般的四角切 圆燃烧机组 ，l 台磨煤机对应 1 层 粉 ，当低负荷时 ，停运部分磨煤机 ，火焰 中心也随 着磨煤机的停运而减小 ， 火焰 中心的温度减小很少 ， 或者不变 ，甚至有可能随着运行磨煤机的负荷升高 和火焰 中心变小 ，而温度升高。所 以一般四角切圆 燃烧褐煤的最低负荷低于 3 5 ％额定负荷 ，华能大连 电厂有低于 2 0％ 额定负荷 的稳燃业绩 ，而上海石 } 同口二厂的 1 0 0 0 MW 机组 ，在采取蒸汽加热稳燃 措施后，有着 8 2 ． 4 Mw 单磨断油的稳燃业绩。这都 为机组最低稳燃负荷的确定提供了参考 ，为降低机 组最低稳燃负荷带来 了信心。 由于燃烧方式决定 了火焰中心的大小不变 ，所 以最低稳燃负荷 的设计值不大于 5 0％ B MC R。但 实际使用中 3 0 0 MW 稳燃是十分可靠的 ，表现在炉 膛负压稳定 ，与满负荷的曲线一致；火检在 9 5 ％以 上 ，就地观察火焰正常。在微油系统的稳燃下 ， 2 号 或 6号磨煤机在给煤量 3 0 t ／ h左右的单磨运行方式 下，是完全可以做到稳燃和点火成功的。 4 ． 2 ． 3 慎投油枪 ，处理事故 微油系统的设计油耗是单磨( 0 ． 5 ～1 ) t ／ h，2台 磨煤机的微油点火系统的油耗是 1 ． 5 Wh，而大油枪 的最大出力在 2 ． 2 t ／ h，可见投入 2台磨煤机的微油 系统点火系统输入的热量还不如 1 只大油枪多。在 处理事故的过程 中， 假如 电负荷在3 0 0 MW 以上 ， 而 且炉膛负压稳定，火检都在 9 5 ％以上 ，满足稳定燃 烧的特征，那样就不需要投入油系统稳燃 ，特别是 投人大油枪稳燃 ，因为投油枪在稳定燃烧的同时， 也对锅炉带来较大的热冲击。例如在本案例 中，本 来降负荷 ， 主蒸汽压力升高 ， 使机组的上水困难 ， 当 投入油枪的瞬间，在较大的热冲击下，就会加剧主 蒸汽压力升高，使机组上水更加 困难。一定程度上 可以说 ，投入油枪 ，特别是大油枪 ，是使机组主蒸 一 9一 S 电 力 安 全 技 术 第 1 2 卷(2 0 1 0 年 第 8 期 ) 汽压力升高 ，给水流量低保护动作的罪魁祸首。 假如机组负荷在 3 0 0 Mw 以下且炉膛负压大幅 度波动 ，个别火检有低于 9 5％且短暂消失的现象 时，选择在机组负荷和主蒸汽压力稳定时及时投入 微油系统稳燃 ，且将投入微油稳燃的 2号或 6号磨 煤机的负荷固定 ，解除自动，保持 3 0 t ／ h左右的给 煤量，确保 2 号或6号磨煤机在微油系统的支持下 稳定燃烧。而在机组负荷大幅度下降 ，主蒸汽压力 升高时，慎投油枪 ，特别慎投大油枪 ，防止加剧主 蒸汽压力的升高，使锅炉的给水流量减少。原则上 只有在 2号或 6号磨煤机故障或在启动和低于 3 0 0 M W 以下 ，且炉膛负压和火检有燃烧不稳 的表现 时，才在机组负荷和主蒸汽压力稳定时投人大油枪 稳燃 ， 但不能同时投入 2 只以上的大油枪。投入 1 只 大油枪后，观察燃烧情况 ，假如还有不稳定燃烧的 迹象 ， 且机组的负荷和主蒸汽压力稳定 ，不再上升 ， 再投入 1 只油枪 ，防止油枪的投入对机组的热冲击 ， 影响主蒸汽压力和给水流量的稳定。 从长期的观察和大量 的数据得 出这样的结论 ： 燃烧稳定的破环是一个不断恶化的过程 ，并不会没 有先兆而突然灭火 ，因为是 2套以上的制粉系统在 运行 ，假如一套燃烧器燃烧不好 ，另外一套或几套 燃烧器却燃烧 良好 ，所以机组仍能稳燃。但燃烧器 当其他燃烧器的燃烧也恶化时，机组才会灭火。这 就是说 ，燃烧的恶化是一个过程 ，需要一定的时间。 在发现有燃烧不稳的迹象， 如在机组负荷相对稳定 ， 炉膛负压波动幅度时大时小 ，火检信号有突然消失 的现象时，及时采取措施，投入微油系统或等离子 系统等稳燃，是有足够 的反应时间的 ；且机组的调 度负荷一般远大于机组的稳燃负荷 ，机组在调度负 荷下的稳定燃烧是有较大安全裕度的。 5 结束语 无论是超l 临界直流锅炉还是亚临界汽包锅炉 ， 保持机组负荷的升降幅度不至于引起主蒸汽压力大 幅度升高；在主蒸汽压力大幅升高时，快速开调门， 保持主蒸汽压力的相对稳定，确保汽动给水泵的出 力 ，是避免超临界直流锅炉给水流量低或亚临界汽 包锅炉汽包水位低而引起机组跳闸的有效手段。 参考文献： l山西 电力工业局．发电厂集控运行( 中级工) 【 M] ．北京 ：中国电力 出版社 ，1 9 9 8 ． 2 杨晓华 ．降负荷 时防止锅炉灭火 的稳燃措施⋯ ． 电力安全技术， 2 0 0 9 ， l l ( 3 ) ：5 8 5 9 ． 3 杨晓华．3 3 0 MW 机组单磨不投油安全稳定运行技术 的探讨⋯ ． 的燃烧相互影响，所以一套燃烧器燃烧不好，使炉 电 力安全 技术， 2 0 0 9 ， 1 l ( 8 ) ： 2 7 — 2 9 膛温度降低 ，会影响其他燃烧器的燃烧效果，只有 ( 收 稿日 期： 2 0 1 0 O 1 — 2 2 ) 广 告 口I= 1 O k , 目 北京诺斯安全产品有限公 司 ⋯ ⋯ ． ． ． ⋯广 l 兰州泰 力 电力设备有 限公 司 ⋯ ． ． ． ⋯ ⋯ ． 广 2 1 石 家庄 飞翔 材料技 术有限公 司 ⋯ ⋯ ⋯ ．广 2 国家安 全生产监督管理总局 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ．广 2 2 苏州工业 园区金 禾 电气设备 有限公 司 保 定通 力电器设备有 限公 司 ⋯ ⋯ ． 广 2 3 ，广 2 4 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．广 3 ，广 4 常州市科 能电器有限公 司 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯广 2 5 上海佳能电力实业有限公司 ⋯ ⋯ ． 广 5 ，广 6 陕西华安 电力科技有限公司 ． ⋯ ⋯ ⋯ ⋯广 2 6 石家庄霞光电力安全科技有限公司 ⋯ ⋯广 7 河北天创 电气材料制造有限公司 ． ． ⋯ ⋯ ．广 2 7 南宁市鹏庆 电力器材有 限公 司 ⋯ ⋯ ⋯ ． 广 8 河北信得利 电器设备有限公 司 ⋯ ⋯ ⋯ ． ．广 2 8 石 家庄嘉泰 电器金 具有 限公司 ⋯ ⋯ ⋯ ． 广 9 河北金 鑫电器有限公 司 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ． ．广 2 9 石 家庄 申澳 电工安 全工具有限公司 ． ． ． ． ．广 l 0 淄博 长安 电力工具有 限公 司 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 一． 广 3 0 河北沈三开电器制造有限公司 ⋯ ⋯ ． ． ． 广 l l 河北省科力迭电器制造有限公司 ⋯ ⋯ ⋯广 3 1 保 定阳光 电力设备 有限公 司 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 广 1 2 河北金河 电力器具有 限公 司 ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．广 3 2 宁波天弘电力器具有限公司 ⋯ ⋯ ⋯ ． ． 广 l 3 无锡市华信安全设备有限公司 ⋯ ⋯ ⋯ ． ．广 3 3 珠海优特 电力科技股份有限公司 ⋯ ⋯ ． 广 1 4 武汉奋进电力技术有限公司 ． ． ⋯ ⋯ ⋯ ． ．广 3 4 河北安 电电力器材 有限公 司 ⋯ ． ． 广 1 5 ，广 1 6 广州科 易拓展科技有 限公 司 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ．广 3 5 河北天能 电力器具制造有 限公司 ． ⋯ ． ． ．广 1 7 昆明和见 电力设备有限公 司 ⋯ ⋯ ． ⋯ ⋯广 3 6 上 海禄 华安 全设备有 限公 司 ． ． ． ⋯ ⋯ ． ． 广 1 8 南通市天源安 全设备有限公 司 ⋯ ⋯ ⋯ ． ．广 3 7 河北金 具 电力有 限公司 ⋯ ． ． ⋯ ⋯ ⋯ ． 广 1 9 河北省 晋 力电气有限公 司 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯广 3 8 湖北武高 电力新技 术有 限公 司 ⋯ ⋯ ⋯广 2 0 常州新兰陵 电力辅助设备有限公 司 ⋯ ⋯ ．广 3 9