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300MW CFB机组停炉不停机的实践
发布时间：2013-09-09 08:04 来源：未知
0、引 言
锅炉跳闸是火电厂的易发事故，而且跳闸原因都比较平常，一般可以很快消除，但对于300 MW及以上的大型机组而言，发生锅炉跳闸就停汽轮机，一方面锅炉的余热得不到充分利用，另一方面大型机组重新启动的成本太高，恢复到跳闸前状态的时间也较长，对整个电网的安全运行影响较大。如果能做到跳闸而不停机并保证汽轮机的安全运行，在较短的时间内恢复到跳闸前的状态，对于提高大型火力发电机组的经济性及电网的安全性都具有特殊的意义，并能提高火电厂的市场竞争力。
四川白马循环流化床示范电站采用ALSTHOM300 MW CFB燃煤锅炉、东方汽轮机厂N300 - 16.7/537/537/ -8型汽轮机。按照ALSTHOM原来的设计，当锅炉跳闸时，联锁跳闸汽轮机，严重滞后了恢复的时间。考虑到循环流化床锅炉具有很大的蓄热，试运行过程中将该保护暂时取消，从而实现停炉不停机。
1、循环流化床锅炉的大量蓄热
1.1锅炉耐火材料具有大量蓄热
循环流化床锅炉在炉膛下部，旋风分离器、立管、回料器、外置床等处布置了大量的抗磨耐火材料，整个锅炉整体的耐火材料重达几千吨，锅炉跳闸时，这些耐火材料表面都具有900℃以上的高温。
1.2炉内床料
整个炉膛内具有上千吨的床料，即固体粒子，温度也高达900℃以上，具有极大的辐射换热能力。
1.3循环流化床独特的布置方式
该锅炉具有4个大型外置床，外置床内布置了低温过热器、一级中温过热器、二级中温过热器及高温再热器。外置床内充满了从旋风分离器捕捉回收的高温细灰粒子（900℃上）。正常运行时，在流化风的作用下以0.3 m/s的流化速度和蒸汽进行换热。主燃料或锅炉跳闸时，流化风丢失，这些高温细灰粒子塌下包覆各受热面。
因此，相比常规煤粉炉，循环流化床不仅同样具有大量的金属蓄热，而且具有耐火材料、床料所含更大的蓄热，有利保持主、再蒸汽的温度，为停炉不停机创造了有利条件，富通新能源销售生产生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗粒机、木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
2、锅炉跳闸后的处理方式
2.1锅炉跳闸后汽轮机即跳闸、发电机与电网解列
这时，现场处理又有2种结果：①跳闸原因很清楚，可以马上进行各风机启动，及时投入燃料运行，在汽轮机惰走阶段即重新挂闸、冲转、并列、接带负荷，经过一段时间机组达到跳闸前状态。②锅炉跳闸后不能很快点火，汽轮机跳闸后，投入盘车装置，待锅炉异常消除后汽轮机从静止状态下启动。
2.2锅炉跳闸后汽轮机不跳闸、发电机仍然并列运行
运行人员以较快的速度将机组有功减至适当水平，维持机组带负荷运行。待锅炉恢复后，机组很快恢复至跳闸前状态。如果锅炉短时不能恢复，汽轮机打闸。
3、锅炉跳闸对汽轮机的影响
无论实行哪种处理方式，锅炉跳闸后的处理过程中，由于汽温的降低及进汽量的减少都会引起缸温的下降，即引起汽轮机的强制冷却。这样，会产生3个方面的问题：1）金属材料的温降速率；2）金属材料的温降幅度；3）汽缸上下缸温差。
汽轮机低周疲劳寿命消耗取决于金属材料的温度变化率及温度变化幅度。即汽轮机每次温度变化引起的寿命消耗取决于它的温度变化率及温度变化幅度，温度变化率及温度变化幅度越大，转子内部引起的热应力也越大，循环寿命消耗的百分数也越大，必将缩短汽轮机的使用寿命。汽轮机上下缸温差及内外壁温差过大，将引起汽缸变形而导致通流部分动静间隙发生变化，当温差增大到一定程度使动静间隙消失，造成动静摩擦事故发生。另外，金属温差增大到一定程度使内部热应力超过其屈服极限时，汽缸或转子将发生永久变形。
4、停炉不停机的实践
当锅炉由于某种原因跳闸时，汽轮机立即手动快减负荷，辅以高压旁路阀开度调节，同时严密监视压力和主、再热蒸汽温度。表1为某次锅炉由300 MW跳闸时的处理过程参数。
由表可见，锅炉19: 40跳闸，4分钟内减负荷到较低负荷，能维持汽轮机温度在控制范围内，而且低负荷下的温度下降缓慢，为锅炉排除故障，重新启动赢得足够时间。19:56锅炉逐步启动风机，使压力温度都逐步开始回升，逐渐恢复正常。
如果故障前，机组负荷再低一些，将能保证主再热蒸汽温度更高一些，变化率和幅度更小一些，对汽轮机的热冲击就更小一些。
锅炉跳闸时汽轮机跳闸与不跳闸情况下的对比：汽轮机不跳闸带一定负荷时，蒸汽对汽轮机进行的是不间断冷却，而且随着负荷、压力的降低，蒸汽流量减小，对汽轮机的冷却得到缓解。而停机后的重新启动属于极热态启动，在冲转并网时，汽轮机受到蒸汽的突然冷却。而汽轮机跳闸与不跳闸在锅炉恢复阶段汽温的变化幅度基本相当，但汽轮机跳闸时温度变化速率大，因此汽轮机不跳闸由于没有突然冷却的过程，参数变化相对更加平稳，产生变应力不大，对汽轮机较安全。汽轮机跳闸后，要再次冲转、升速，汽轮发电机组要通过临界转速，增大了轴系故障的可能性。而且由于一般此时压力较高，调门波动大，转速波动大，不利于机组的并列。另一方面，停炉不停机只要控制好温度下降幅度及速度，对汽轮机振动基本没有影响。停机后启动耗费的时间长，电量损失大，跳闸不停机无须进行厂用电的切换，从这方面看，不停机的经济性更高。不停机还能够减少一次对电网及发电机的冲击，对发电机及电网的安全运行也有好处。
5、影响汽轮机金属温度的因素
(1)降负荷速度。锅炉跳闸后，由于汽轮机热负荷完全靠锅炉的蓄热来维持，所以，在事故处理时降负荷速度宜快不宜慢，否则将加大主蒸汽压力、温度降幅及速率，最后，造成汽轮机的过度冷却，同时又影响点火后的恢复，延长事故处理时间。降负荷速度主要根据主蒸汽压力、温度来控制，只要压力没有上升的趋势就继续关调门，直到降至8~10 MPa的水平。
(2)最低负荷。锅炉跳闸后机组所带低负荷的高低决定了锅炉蒸发量，也决定了冷却汽轮机的蒸汽量。如负荷过高，将加大主蒸汽压力、温度降幅及速率。同时，这一负荷又不能过小，否则，由于鼓风将引起汽轮机排汽温度的升高。根据白马电厂的经验，最低负荷以额定负荷的loo/o左右为宜。
(3)锅炉恢复后升负荷速度。升负荷速度影响着汽轮机金属温度最终的变化情况。锅炉风机启动后，特别是一次风机启动后，炉内床料被吹起，炉内换热急剧加强，同时为了防止床温下降过快，将投入一定量的煤，使压力、温度等都将较快上涨。应合理应用这一优势，提升机组负荷、温度至缸温对应水平，减少对汽轮机的过度冷却。以后要按照升温升压曲线控制蒸汽参数，特别是要考虑燃料与负荷的匹配问题，在外置床的重新投入时，防止在恢复的过程中发生超温超压事故。
6、锅炉跳闸不停机注意事项
(1)采取手动关闭调门指令的方式，迅速减负荷至30~50 MW，降负荷速度可以控制在50—100MW/min左右，主要根据机前压力，保证安全门不动作，并注意防止逆止门动作，检查高调门、高排门、各疏水门开启正常，检查轴封汽源的切换。为减小压力下降幅度，可以关闭高压加热器汽侧，除氧器倒辅汽。并加强凝汽器及除氧器水位监视。监视好大机参数，如主蒸汽温变化不超过规程规定，否则手动停机。
(2)水位控制：锅炉跳闸后，炉内工况，蒸汽流量、给水流量及压力变化较大，注意调整给水泵，控制好汽包水位，检查关闭各级减温水。
(3)旁路开度过小，压力太高，调节级温降就大，对汽轮机冷却更甚。旁路开度过大，不利于主再热蒸汽温度的维持，而且在低负荷时旁路开大了容易使高排逆止门顶不开而使高排温度急剧上涨至超限。
(4)锅炉恢复成功后，机侧疏水尽量全开，根据滑压曲线带负荷，投入高压加热器汽侧，除氧器倒四抽。尽快带负荷至事故前状态。
7、结语
对于300 MW CFB大型汽包锅炉机组，跳闸后汽轮机不跳闸时，只要机炉协调好，主蒸汽压力、温度可维持在7 MPa、490℃以上的水平，避免机组跳闸，减小对汽轮机的寿命损耗，跳闸后汽轮机不跳闸对汽轮机运行较为安全。事故处理时间短，经济性更高，对电网运行更安全，机组的市场竞争力较强。
