单机运行时机组跳闸后极热态启动探讨

刘翕茂 胡亚军

摘 要：火电厂单机运行时，如果发生机组跳闸，热态启动时相比有邻机供汽时存在着较多的困难。首先要解决大、小机轴封汽的供应问题，然后对锅炉进行保温，尽量在较短时间内恢复锅炉点火。新电厂中较多厂只有两台发电机组，都存在单机运行时跳闸的隐患，因此本文有着一定的推广价值。

关键词：停炉;轴封;水循环;保温保压措施;余热;锅炉点火

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）07-0185-02

新建电厂中有不少厂只有两台发电机组，仅安徽省就有华润阜阳、国投宣城、华能巢湖、华电芜湖、华电宿洲、国电铜陵、国电蚌埠等厂。当一台机组因调停或检修退出运行，另一台机组将单机运行。实际生产中，我们可能遇到单机运行的机组因某种原因突然跳闸，需要在短时间内重新启动。由于无相邻机组提供辅助蒸汽，机组启动时面临大、小汽机轴封汽只能利用锅炉余汽供给，装有等离子的磨煤机暖风器加热汽源紧张等问题。这时机组启动需要抓紧时间，紧密配合，才有可能在不使用启动锅炉供汽的前提下将跳闸机组重新并网运行。

1 国电铜陵公司机组主要热力系统组成简介

国电铜陵电厂一期工程锅炉由东方锅炉股份有限公司与东方-日立锅炉有限公司合作设计、联合制造的，其型号为DG1900/25.4-Ⅱ1，型式为超临界参数变压直流本生锅炉，一次再热，前后墙对冲燃烧，单炉膛，尾部双烟道结构。启动循环系统由启动分离器、储水罐、水位控制阀、启动疏水扩容器和一台变频疏水泵及管道、阀门等组成。锅炉配有正压、直吹式制粉系统，前墙从上至下为C、D、F层，后墙为E、B、A层。

国电铜陵电厂一期工程汽轮机是上海汽轮机有限公司与西屋公司联合制造的超临界压力、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压、纯凝汽式汽轮机，型号为：N635—24.2/566/566，最大连续出力为647.324MW，额定出力630MW。汽轮机一般采用高中压缸联合启动方式，机组配置30%BMCR的高压旁路和2×20%BMCR的低压旁路系统。

机组启动初期，无邻机供汽时，辅汽汽源启动炉供汽;当冷再蒸汽压力满足时，切为冷再供汽;当四抽压力大于0.7MPa时辅汽切换由本机四抽供;机组负荷低四抽压力小于0.6MPa时，由冷再为辅汽提供汽源;当冷再压力小于0.8MPa时，汽源由邻机供。汽轮机轴封系统为大、小机提供轴封密封汽源，机组负荷≥360MW时，轴封汽为自密封;当机组负荷<360MW时，轴封汽切至辅汽供汽。

2 机组极热态下启动时需要考虑的问题

2.1 汽轮机轴封汽源的供给

单机运行时机组跳闸后，轴封汽源只能来自本机组锅炉存储的余汽，开启冷再至辅汽联箱电动隔绝门及调节门，再热器余汽通过冷再→辅汽联箱→汽轮机轴封系统。当再热器余汽不足时，可稍开高压旁路，并启动电动给水泵提供高旁减温水，过热器余汽通过过热器→高旁→冷再→辅汽联箱→汽轮机轴封系统。锅炉的余汽支撑汽机轴封一般可达到2～4小时，当然时间的长短也跟锅炉是否采取保温保压措施以及是否进行泄压操作有关。只打开高旁不开低旁由过热器向再热器供汽时，一定要控制好开度，派专人监视再热器压力，初步估计维持在2～3MPa为宜，防止再热器超压损坏。由于轴封汽用量较小，预计高旁开度在5%以下足以满足要求，具体多少需经过实践检验。

一旦发生机组长时间无法恢复运行，锅炉余汽无法提供汽机轴封汽时，应果断破坏真空，防止轴封金属吸冷气变形。同时关闭以下通炉侧疏水手动门，破坏真空处理：（1）主蒸汽母管疏水门;（2）左、右主蒸汽管道疏水门;（3）高排逆止门后疏水门;（4）低旁前疏水气动门前手动门。

2.2 除氧器上水加热和空预器吹灰

机组恢复启动时，锅炉存储余汽主要是确保汽轮机轴封供应。而除氧器和空预器吹灰是用汽大户，若在此阶段投运，则增加锅炉余汽消耗，对稳定汽轮机轴封供汽不利。除氧器水箱由于容积较大，短时间内水温下降较慢，空预器积灰也是长时间的过程，短时间内不吹灰问题不大，故在此阶段暂不考虑投除氧器上水加热和空预器吹灰。

2.3 制粉系统的煤粉加热热源

正压直吹式制粉系统启动制粉时，需要有煤粉加热热源。启动第一套制粉系统时，需要投入该制粉系统磨煤机的暖风器，以保证其干燥出力。而磨煤机暖风器用汽量较大，若持续正常投运会造成锅炉余汽大量消耗，不能确保汽机轴封供汽。因为制粉系统煤粉的加热热源只能来自炉内烟气、空预器本体和热一次风道的余热，而炉内烟气、空预器本体和热一次風道余热的多少，取决锅炉停炉时间的长短和是否采取保温保压措施。对于煤质干燥程度适中的煤粉，若停炉后锅炉保温保压措施得当，估计炉内烟气、空预器本体和热一次风道余热支持磨煤机煤粉干燥约在停炉后的1～1.5小时内。

2.4 大机低压差胀的问题

单机运行中汽机跳闸后，由于泊桑效应，在惰走期间大机低压差胀上涨较快，有可能超过保护动作值。但只要在汽机挂闸前，仍有一定的转速，检查汽轮机各部无摩擦异音，可申请对大机低压差胀保护进行强制，再进行大机挂闸、冲转。冲转升速过程中要密切监视汽机本体如振动、轴向位移、推力轴承金属温度等其它参数无异常。汽机冲转后，蒸汽带走汽轮机的鼓风摩擦产生的热量;同时由于极热态启动多数情况下是负温差启动（即蒸汽温度低于汽机金属温度），蒸汽对转子产生冷却作用。这两个因素都会使转子温度下降，大机低压差胀有望迅速下降至正常值。

2.5 高排温度高的问题

机组跳闸后极热态启动时，根据机组现状，冲转时高排温度会上升较高，需加强监视调整，采取调整旁路减压阀开度增大汽轮机进汽量，控制主蒸汽温度等措施，尽力降低高压缸排汽温度。机组应按极热态启动曲线快速冲转至全速，尽快并网接带负荷，缩短高排温度过高时间。我公司#1、2机组启动时高排温度都容易高，与拆除了高缸排汽通风阀有关，建议在适当检修机会恢复高排通风阀。

3 机组跳闸后锅炉保温保压应采取的措施

（1）锅炉MFT后引、送风机维持运行，通风吹扫5～10分钟后，将引、送风机出力调至最小，或将引、送风机停运后关闭风机出口挡板，尽量减少热损失。等其他点火条件都具备后，启动引、送风机进行炉膛吹扫，然后点火。

（2）MFT动作后联跳所有给水泵，锅炉保温期间，不具备点火条件时暂不启动给水泵;如电动给水泵已启动，则应将锅炉给水量及时减至水泵最低技术出力或关闭省煤器进水门。以减少锅炉的热量散失，降低主、再热汽温和汽压的下降速度，为利用锅炉的余热，给无暖风器热源启磨點火创造有利条件。

（3）极热态启动时，为加快启动速度减少锅炉热损失，直接启动电动给水泵给锅炉上水，直到并网带一定负荷负荷后，才逐台投汽动给水泵运行。

（4）汽轮机跳闸后，机侧主、再热蒸汽管道及汽轮机本体疏水联开（破坏真空紧急停机除外），加快主、再热蒸汽压力温度下降速度，同时主、再热蒸汽泄压速度过快，还会导致受热面继续蒸发，消耗锅炉的蓄热，给锅炉点火带来困难。

4 锅炉点火注意问题

（1）虽然锅炉是有可能在较短时间内点火成功的，有可能不需要启动锅炉供汽。我们仍应作最坏的准备，在机组跳闸后，应立即组织人员做好启动炉点火准备。

（2）时间紧，注意操作衔接要紧凑。炉温越高，越有利于煤粉着火，因此，锅炉点火越早越有利。从锅炉MFT后锅炉吹扫算起：吹扫10分钟;锅炉采取保温保压措施用时10分钟;锅炉点火前吹扫准备及吹扫约用时10分钟;MFT后复位及启一次风机及磨煤机等操作调整约用时10分钟，加上过程中不确定的因素影响，锅炉一般点火最快时间约在MFT后40分钟后。时间越拖，对锅炉点火越不利，故要求我们对锅炉点火前的操作要娴熟，操作安排要紧凑。

（3）锅炉上水前，需要将分离器的汽压降至12MPa以下打开361阀前的电动门，建立水循环。因此我们在机组跳闸后尽早投入高、低压旁路暖管，适时略开高、低压旁路门，既不使汽压降得过快以保证大、小机轴封长时间的供汽，还要能确保建立锅炉水循环以便锅炉尽快点火。

（4）影响锅炉MFT复位吹扫前缺陷发现及处理。锅炉进行吹扫之前，应及时核对满足吹扫条件，特别是炉侧影响吹扫条件的风门挡板缺陷要及时发现并处理。锅炉吹扫时，锅炉的吹扫风量和给水流量调整要及时准确，最好同步满足吹扫条件，尽快完成炉膛吹扫，MFT复位。

（5）MFT复位后，尽快选择启动合适的磨煤机点火。应根据锅炉MFT之前，磨煤机煤质（煤粉干燥程度、挥发份、热值等）和等离子装置正常与否情况，尽快确定选择启动哪台磨煤机点火。由于锅炉是非正常停炉，磨煤机跳闸前，磨内一般会存有大量煤粉，因此启一次风机对磨煤机通风暖体前，应启动等离子拉弧，将喷入炉膛的煤粉引燃，防止煤粉直接喷入炉膛存积发生爆燃。

（6）加快升温升压，同时注意防止锅炉管壁超温。锅炉点火成功后，根据煤质和煤粉着火情况，加大给煤量，加快锅炉升温升压。随着锅炉压力上升，及时调整给水流量，防止主汽压力上升，给水流量降低导致MFT动作。增减给煤量时，务必要力求平稳，均匀，操作上避免猛增猛减，并做好水冷壁、过热器及再热器壁温及上升速率监视，壁温上升要均速并可控。

（7）由于机组是极热态启动，汽机第一级金属温度和中压叶片持环温度很高，接近500℃，锅炉升温升压时燃料增加速度应高于平时冷态开机时，并应通过调整给煤量和高旁开度做好汽压汽温的协调上升。一般情况下，汽压在6.0MPa以上，汽温在530℃以上，才可以考虑汽轮机冲转。达到此汽温汽压，锅炉燃料量预计将加到50t/h～60t/h左右，可能需要两台磨煤机运行。

国电铜陵电厂#1机组于2016年1月22日励磁变差动保护误动机组跳闸时，汽机第一级金属温度493.01℃，中压叶片持环温度504.61℃。机组并网时炉侧汽压6.37MPa，过热汽温542℃，1F磨煤机给煤量32.24t/h，1A磨煤机给煤量为28.92t/h。这些数据都可以作为以后处理类似问题时参考。

5 结语

机组跳闸或紧急停运后，在无相邻机组辅助汽源的情况下，锅炉的余汽仅做为维持汽机大、小机轴封汽之用，在启动锅炉不能迅速投运正常的情况下，机组若要短时间内恢复启动，关键在于锅炉是否能尽早点火，并能稳定燃烧。而锅炉是否能成功点火关键看锅炉有多少余热，锅炉的余热主要看停炉时间长短和是否采取有效的保温和保压措施。

参考文献

[1] 国电铜陵发电公司集控主机运行规程[S].

[2] 国电铜陵发电公司集控辅机运行规程[S].

[3] 国家能源集团铜陵发电有限公司.DG1900/25.4-Ⅱ1锅炉运行说明书[Z].

[4] 国家能源集团铜陵发电有限公司.N600（660）/24.2/566（538）/566引进型超临界600（660）MW中间再热凝汽式汽轮机运行维护说明书[Z].