0、引言
    國(guó)電菏澤發(fā)電廠3、4號(hào)300 MW機(jī)組鍋爐采用MBEL-1025/17.3-541/541型“W”火焰燃煤汽包爐．汽輪機(jī)采用N300-16.7，537/537優(yōu)化引進(jìn)型亞臨界中間再熱式汽輪機(jī)組。
    自2008年上半年以來．受國(guó)際金融危機(jī)的影
響，電煤價(jià)格居高不下．電力企業(yè)組織煤源相當(dāng)困難，造成了電煤進(jìn)貨渠道分散，煤質(zhì)不穩(wěn)，劣質(zhì)煤較多現(xiàn)象的發(fā)生。鍋爐由于煤質(zhì)問題發(fā)生滅火的現(xiàn)象逐漸增多．這不僅增加電廠的經(jīng)營(yíng)成本，降低了經(jīng)濟(jì)效益，而且鍋爐主燃料切斷(MVf)后發(fā)電機(jī)解列對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了較大的負(fù)面影響。
    該廠300 MW“W”火焰汽包鍋爐燃用較低揮發(fā)分的煤種，鍋爐發(fā)生Mn后不易快速恢復(fù)，經(jīng)過對(duì)鍋爐MFI’聯(lián)跳汽輪機(jī)后主蒸汽和再熱蒸汽參數(shù)的變化、鍋爐重新吹掃點(diǎn)火、磨煤機(jī)啟動(dòng)恢復(fù)、汽輪機(jī)各TSI（汽輪機(jī)監(jiān)視儀表）參數(shù)的變化等過程進(jìn)行了對(duì)比分析，提出優(yōu)化鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火程序、磨煤機(jī)啟動(dòng)程序、增加主汽過熱度保護(hù)、控制汽缸溫度水平等一系列方案，實(shí)施了鍋爐MFT后不聯(lián)跳汽輪機(jī)的方案，減少了機(jī)組非計(jì)劃停機(jī)次數(shù)，取得了較好的效果，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒秸稈顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
1、“W”型火焰鍋爐MFT后聯(lián)跳汽輪機(jī)處理過程分析
    300 MW亞臨界機(jī)組大聯(lián)鎖保護(hù)的典型設(shè)計(jì)是：當(dāng)鍋爐發(fā)生M Fl'后，汽輪機(jī)ETS（緊急跳閘系統(tǒng)）停機(jī)電磁閥接受來自鍋爐FSSS（爐膛安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）的開關(guān)量輸出信號(hào)，泄去高中壓自動(dòng)主汽門、調(diào)速汽門安全控制油壓，關(guān)閉高中壓自動(dòng)主汽門、調(diào)速汽門而停機(jī)。這種設(shè)計(jì)理念是為了避免鍋爐MFf后．因主蒸汽和再熱蒸汽溫度降低而造成汽輪機(jī)進(jìn)冷水冷汽現(xiàn)象的發(fā)生．是一項(xiàng)避免汽輪機(jī)發(fā)生大軸彎曲事故而設(shè)置的主保護(hù)。
1.1鍋爐發(fā)生MFT后的啟動(dòng)恢復(fù)
    當(dāng)鍋爐發(fā)生MFT后，汽輪機(jī)跳閘，發(fā)電機(jī)解列。發(fā)生鍋爐滅火事故后．第一時(shí)間從鍋爐MFT動(dòng)作首次記錄顯示和事故追憶判斷滅火原因，如因煤質(zhì)差而滅火．一般是爐膛負(fù)壓高Ⅱ值觸發(fā)MFI’動(dòng)作信號(hào)。如果從爐膛壓力曲線、氧量、火檢信號(hào)等參數(shù)判斷MFT動(dòng)作信號(hào)正常，事故原因清楚，排除其他設(shè)備原因后，馬上啟動(dòng)點(diǎn)火吹掃程序，快速進(jìn)行事故后的恢復(fù)啟動(dòng)。
    鍋爐啟動(dòng)恢復(fù)過程如下：檢查鍋爐設(shè)備各部件正常，降低吸送風(fēng)機(jī)出力至吹掃風(fēng)量，檢查吹掃條件滿足．啟動(dòng)爐膛吹掃．同時(shí)聯(lián)系熱工解除汽包水位高低保護(hù)。吹掃完成后，復(fù)位MFT，啟動(dòng)主油閥程序，提高燃油壓力至0.8 MPa．投入B磨兩端至少各1只油槍運(yùn)行，走B磨啟動(dòng)程序，啟動(dòng)B磨運(yùn)行，根據(jù)汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)參數(shù)要求升溫升壓。
1.2汽輪機(jī)重新沖轉(zhuǎn)時(shí)參數(shù)控制
    汽輪機(jī)跳閘后．汽缸各部金屬溫度非常高，一般在460℃左右．接近機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)的溫度水平，如果此時(shí)重新進(jìn)行汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)，屬于極熱態(tài)啟動(dòng)。為了減小汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過程中汽缸各金屬部件的熱應(yīng)力損傷，主、再蒸汽溫度應(yīng)該與高、中壓第1級(jí)金屬溫度相匹配。一般情況下，主、再熱蒸汽經(jīng)過高中壓主汽門、調(diào)節(jié)汽門，再經(jīng)第1級(jí)噴嘴節(jié)流、調(diào)節(jié)級(jí)膨脹做功后，溫度下降50℃左右。因此汽輪機(jī)熱態(tài)啟動(dòng)進(jìn)行沖轉(zhuǎn)參數(shù)選擇時(shí)，一般要求主、再熱蒸汽溫度均高于高、中壓第1級(jí)金屬溫度50℃以上，此時(shí)對(duì)汽缸各金屬部件產(chǎn)生的溫差熱應(yīng)力最小。為了避免主蒸汽進(jìn)入汽缸后因過熱度低而導(dǎo)致蒸汽大量凝結(jié)現(xiàn)象的發(fā)生．一般要求熱態(tài)啟動(dòng)主蒸汽過熱度不低于100—120℃。通過以上分析，汽輪機(jī)極熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)的沖轉(zhuǎn)參數(shù)一般選擇主再汽溫度不低于510℃。
    當(dāng)主、再熱蒸汽參數(shù)滿足汽輪機(jī)的沖轉(zhuǎn)要求后，進(jìn)行汽輪機(jī)啟動(dòng)升速。由于此時(shí)汽缸溫度較高，進(jìn)汽量較�。疄榱藴p少對(duì)汽缸金屬部件的熱應(yīng)力影響，應(yīng)盡快升速、并列、帶負(fù)荷，恢復(fù)汽缸正常溫度水平。鍋爐燃燒應(yīng)根據(jù)機(jī)組負(fù)荷要求，逐步啟動(dòng)C磨、A磨運(yùn)行，機(jī)組逐步恢復(fù)原運(yùn)行方式。
2、風(fēng)險(xiǎn)及效益綜合分析
2.1風(fēng)險(xiǎn)分析
    解除鍋爐MFT聯(lián)跳汽輪機(jī)的保護(hù)，存在的最突
出問題是汽輪機(jī)本體設(shè)備的安全。按照文獻(xiàn)[2-3]
的要求，汽輪機(jī)重新沖轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)主、再熱蒸汽參數(shù)的要
求如表l所示。
    鍋爐滅火后，如果汽輪機(jī)不跳閘，高中壓主汽門、調(diào)門仍處于開啟狀態(tài)，就導(dǎo)致主、再熱蒸汽溫度降低較快．如果不能盡快將鍋爐恢復(fù)至啟動(dòng)狀態(tài)．主、再熱蒸汽溫度將不能維持必要的過熱度，很容易引起汽輪機(jī)進(jìn)冷汽，造成大軸彎曲事故的發(fā)生。
    鍋爐滅火后．由于主熱、再熱蒸汽溫度下降較快，很容易滿足主、再熱蒸汽溫度在10min內(nèi)突然下降超過50℃必須打閘停機(jī)條件。汽輪機(jī)進(jìn)入溫度較低的蒸汽．導(dǎo)致汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子冷卻較快，高壓差脹快速減少．導(dǎo)致汽輪機(jī)通流部分軸向間隙迅速減小，控制不當(dāng)很容易引起通流部分動(dòng)靜摩擦事故。因此鍋爐MFT發(fā)生后．盡量減緩蒸汽溫度的下降速度，最大限度地爭(zhēng)取鍋爐啟動(dòng)恢復(fù)時(shí)間．設(shè)法維持汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)在規(guī)定范圍內(nèi)是解決問題的關(guān)鍵。
2.2效益分析
    鍋爐滅火后．汽輪機(jī)不跳閘．如果此時(shí)迅速關(guān)小高中壓調(diào)速汽門。將機(jī)組負(fù)荷迅速減至最低，可利用鍋爐蓄熱能力維持汽輪機(jī)較低負(fù)荷運(yùn)行，與汽輪機(jī)跳閘后再啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)相比．可節(jié)省較多的沖轉(zhuǎn)及發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)間．避免汽輪機(jī)重新沖轉(zhuǎn)時(shí)大量蒸汽對(duì)汽輪機(jī)本體金屬設(shè)備的熱沖擊，避免汽缸、轉(zhuǎn)子等金屬部件沖轉(zhuǎn)時(shí)受到的熱應(yīng)力損壞。另外，汽輪機(jī)不跳閘，可避免高壓抗燃油系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)對(duì)高中壓主汽門、調(diào)節(jié)汽門的沖擊力損壞．鍋爐點(diǎn)火階段開啟高低壓旁路系統(tǒng)時(shí)蒸汽熱能損失及對(duì)凝汽器的熱沖擊力。
3、防止蒸汽參數(shù)下降過快的解決方案
    為了保證汽輪機(jī)本體的安全，解除鍋爐MFI’聯(lián)跳汽輪機(jī)的保護(hù)后，首先必須解決的2個(gè)關(guān)鍵問題：(1)盡量維持住鍋爐的蓄熱能力，避免蒸汽參數(shù)較短時(shí)間內(nèi)大幅度下降；(2)盡快恢復(fù)鍋爐的啟動(dòng)運(yùn)行，保證主蒸汽的過熱度。
3.1汽輪機(jī)跳閘后DEH（數(shù)字電液調(diào)節(jié)）系統(tǒng)迅速關(guān)小高壓調(diào)速汽門
    為了在鍋爐滅火后盡量利用鍋爐的蓄熱能力．維持機(jī)組較低負(fù)荷，必須迅速減少汽輪機(jī)進(jìn)汽量。鍋爐滅火后．依靠手動(dòng)設(shè)定調(diào)速汽門的目標(biāo)開度指令來實(shí)現(xiàn)關(guān)小調(diào)速汽門，速度非常慢，一般情況下，將高壓調(diào)速汽門由事故前開度關(guān)至5%開度．需要7—8min．此期間是主、再熱蒸汽溫度下降最快的時(shí)候，如果稍微控制不當(dāng)．就達(dá)到蒸汽過熱度低于110℃或汽溫10min內(nèi)突然下降超過50℃的停機(jī)條件。
    針對(duì)主、再熱蒸汽溫度在鍋爐滅火后因調(diào)速汽門關(guān)閉較慢而下降過快的問題，增加了MFI后迅速關(guān)小汽輪機(jī)調(diào)速汽門的邏輯．發(fā)生MFT后DEH系統(tǒng)按當(dāng)時(shí)的運(yùn)行方式快速將高壓調(diào)節(jié)汽門目標(biāo)總指令減至5%。
3.2增加主蒸汽過熱度低保護(hù)及相關(guān)報(bào)警
    為了保護(hù)汽輪機(jī)本體設(shè)備的安全，防止汽輪機(jī)進(jìn)水事故的發(fā)生．提高運(yùn)行值班人員對(duì)MFT后蒸汽參數(shù)異常的反應(yīng)能力．提高事故處理的針對(duì)性和有效性，進(jìn)行了一些邏輯修改，如表2所示。
3.3優(yōu)化鍋爐點(diǎn)火吹掃及磨煤機(jī)啟動(dòng)程序
    如何在鍋爐滅火后迅速點(diǎn)火啟動(dòng)恢復(fù)．是解決主再熱蒸汽溫度在鍋爐滅火后持續(xù)下降的一個(gè)瓶頸。由于該廠二期300 MW機(jī)組DCS（分散控制系統(tǒng)）采用英國(guó)ABB Automation公司的in90系統(tǒng)，對(duì)鍋爐點(diǎn)火、吹掃及磨煤機(jī)啟動(dòng)的程序設(shè)置非常嚴(yán)格，在主輔機(jī)設(shè)備狀態(tài)、風(fēng)煙系統(tǒng)或制粉系統(tǒng)風(fēng)門擋板、自動(dòng)控制及保護(hù)信號(hào)任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題將限制設(shè)備的啟動(dòng)程序。針對(duì)這種情況．為了縮短鍋爐的啟動(dòng)時(shí)間，對(duì)鍋爐的啟動(dòng)邏輯做以下修改：
    (1)增加鍋爐MFT后鍋爐強(qiáng)制吹掃功能按鈕。由于鍋爐滅火后，許多保護(hù)控制信號(hào)及煙風(fēng)系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)的風(fēng)門擋板狀態(tài)均限制鍋爐吹掃與點(diǎn)火．如磨煤機(jī)冷熱風(fēng)總門DCS狀態(tài)不正確、汽包水位不在t350 mm范圍內(nèi)等均限制鍋爐吹掃．影響了鍋爐的啟動(dòng)恢復(fù)時(shí)間。增加強(qiáng)制吹掃按鈕后．可在鍋爐吹掃的同時(shí)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)的核實(shí)與檢修處理工作。
    (2)優(yōu)化磨煤機(jī)的啟動(dòng)程序。將磨煤機(jī)的啟動(dòng)程序進(jìn)行了全面優(yōu)化．去掉了磨煤機(jī)不必要的啟動(dòng)限制條件，使磨煤機(jī)啟動(dòng)時(shí)速度更快，程序更簡(jiǎn)潔，對(duì)燃燒的擾動(dòng)更小，方便了事故處理操作，縮短了事故后的磨煤機(jī)啟動(dòng)恢復(fù)時(shí)間。
4、實(shí)施效果分析
4.1因煤質(zhì)差導(dǎo)致鍋爐滅火．汽輪機(jī)未跳閘處理過程
    2009年02月19日該廠曾因煤質(zhì)差發(fā)生1次鍋爐滅火事故，就這次故障處理過程進(jìn)行分析。
    故障前參數(shù)：機(jī)組負(fù)荷297 MW．主汽壓力16.13 MPa，主再汽溫度539/540℃。
    10:58鍋爐MFI’信號(hào)發(fā)出．火焰電視監(jiān)視無火。由于機(jī)組投入AGC（自動(dòng)發(fā)電控制）運(yùn)行，DEH控制系統(tǒng)為滿足負(fù)荷要求．暫時(shí)控制汽輪機(jī)調(diào)門開大，使主汽門壓力首先下降。
    鍋爐MFT信號(hào)發(fā)出后．由于該廠設(shè)置了MFT后DEH系統(tǒng)按當(dāng)時(shí)的運(yùn)行方式快速將高壓調(diào)節(jié)汽門目標(biāo)指令減至5%的動(dòng)作邏輯，高壓調(diào)門迅速關(guān)小，負(fù)荷突然降至15 MW．導(dǎo)致主汽壓力暫時(shí)上升．由于鍋爐滅火后無燃料支持．因此主汽壓力在短暫上升后接著下降。經(jīng)過對(duì)鍋爐燃燒相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)曲線和煙風(fēng)系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)（爐膛負(fù)壓、氧量、火檢信號(hào)等）進(jìn)行分析后，確定為因煤質(zhì)差滅火，隨后重新進(jìn)行吹掃點(diǎn)火。鍋爐MFT動(dòng)作后主要參數(shù)變化曲線如圖1所示。
    由于該廠對(duì)鍋爐吹掃點(diǎn)火的程序進(jìn)行了優(yōu)化．11：10鍋爐點(diǎn)火成功．11:19主汽溫度和再熱蒸汽溫度分別降低到442.46℃和473.47℃后開始回升；主汽壓力降低到9.97 MPa后開始回升．機(jī)組負(fù)荷開始回升。鍋爐點(diǎn)火后，接著增加油槍投入支數(shù)，啟動(dòng)磨煤機(jī)運(yùn)行，機(jī)組逐漸恢復(fù)原運(yùn)行方式。
4.2實(shí)施效益分析
    MFT后不聯(lián)跳汽輪機(jī)與MFT后聯(lián)跳汽輪機(jī)的比較如圖2所示。
    (1)縮短了機(jī)組啟動(dòng)恢復(fù)時(shí)間。鍋爐滅火后，由于優(yōu)化了吹掃、點(diǎn)火及磨煤機(jī)啟動(dòng)程序，從MVI’動(dòng)作到鍋爐點(diǎn)火成功，只用了12 nun．點(diǎn)火成功后到主、再蒸汽參數(shù)開始反彈回升．只用了9 min．兩者相加總共用了21min．大大節(jié)約了啟動(dòng)時(shí)間；按照以往的事故處理經(jīng)驗(yàn)．如果鍋爐滅火后汽輪機(jī)跳閘，從鍋爐點(diǎn)火到汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)．再到汽輪機(jī)全速后發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，至少需要120 nun．因此，MFT不聯(lián)跳汽輪機(jī)的啟動(dòng)恢復(fù)過程可節(jié)省時(shí)間99 min。
    (2)降低了燃油消耗量。本次事故處理只消耗了燃油8t．按照以往的事故處理經(jīng)驗(yàn)．如果鍋爐滅火后汽輪機(jī)跳閘．整個(gè)啟動(dòng)恢復(fù)過程需消耗燃油28 t．因此MFT不聯(lián)跳汽輪機(jī)可節(jié)約燃油20t。
    (3)減少了電量損失。如果如果鍋爐滅火后汽輪機(jī)跳閘．從鍋爐滅火到機(jī)組負(fù)荷恢復(fù)至300 MW負(fù)荷，至少需要2.5 h．整個(gè)事故處理過程中只發(fā)電約10萬kW．h．如果如果鍋爐滅火后汽輪機(jī)不跳閘，2.5 h內(nèi)可發(fā)電60萬kW．h．因此MFT不聯(lián)跳汽輪機(jī)可多發(fā)電量50萬kW．h。
    (4)保證了機(jī)組安全運(yùn)行。由于增加了MYT后迅速關(guān)小汽輪機(jī)調(diào)速汽門的邏輯，發(fā)生MFT后DEH系統(tǒng)按當(dāng)時(shí)的運(yùn)行方式快速將高壓調(diào)節(jié)汽門目標(biāo)總指令減至5%，使機(jī)組負(fù)荷迅速降到15 MW．有效地保持了鍋爐的蓄熱能力，不至于使主汽溫度、再熱汽溫降低過快。鍋爐滅火后的事故處理過程中，主汽溫度最低降至442.46℃時(shí)．對(duì)照9.97 MPa主汽壓力的飽和溫度316℃，主蒸汽仍有126℃過熱度，未觸發(fā)主蒸汽過熱度低于110℃的汽輪機(jī)保護(hù)動(dòng)作條件。
6、結(jié)語
    目前國(guó)內(nèi)300 MW以上火電機(jī)組機(jī)、爐、電大連鎖保護(hù)典型設(shè)計(jì)是：當(dāng)汽輪機(jī)跳閘后聯(lián)跳鍋爐及發(fā)電機(jī)．鍋爐滅火后聯(lián)跳汽輪機(jī)．發(fā)電機(jī)跳閘后聯(lián)跳汽輪機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)任一主機(jī)跳閘后三大主機(jī)全部互聯(lián)跳閘。本文提出的“W”型火焰鍋爐MFT不聯(lián)跳汽輪機(jī)的啟動(dòng)方案，對(duì)大、中型火電機(jī)組機(jī)、爐、電大聯(lián)鎖保護(hù)投停方式、DEH控制系統(tǒng)及事故后鍋爐啟動(dòng)方式優(yōu)化，具有一定的借鑒意義。鍋爐滅火后汽輪機(jī)不跳閘，大大縮短了機(jī)組整體啟動(dòng)恢復(fù)時(shí)間，節(jié)約了大量燃油及廠用電量．為發(fā)電廠帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也保證了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。


相關(guān)生物質(zhì)鍋爐顆粒機(jī)產(chǎn)品：
1、生物質(zhì)蒸鍋
2、秸稈壓塊機(jī)
3、木屑顆粒機(jī)