660 MW超超临界机组极热态启动分析及操作要点

翁培煌

(福建华电邵武能源有限公司，福建 邵武 354000)

由于我国经济增长较快，因此电力需求必然日渐增加，以满足社会发展需要。福建省水电资源虽然较多，但稳定性不如传统火电。《福建省国民经济和社会发展第十四个五年规划和二零三五年远景目标纲要》中明确指出，到2025年力争全省电力总装机达8000万kW以上，打造绿色、智慧、安全的现代化电网，进一步完善省内主干输电网架结构。对于火电企业尽快满足电网需求的研究，尤其是机组跳闸后的极热态启动研究也很紧迫，而对于中国华电集团福建分公司，660 MW火电机组是目前该区域公司最大单机容量机组。国内学者对于机组极热态启动进行了相关研究，崔存星对1000 MW超超临界机组极热态启动特点及对策论题展开简要阐述[1]，朱福星对600 MW超临界机组跳闸后极热态启动操作进行相关简要总结[2]。但对于660 MW超超临界机组跳闸后极热态启动的研究相对较少，因此对于660 MW超超临界机组极热态启动研究具有十分重要的意义。

1 系统概述

福建华电邵武能源有限公司三期2×660 MW超超临界机组分别于2018年和2019年通过168 h试运。锅炉为东方锅炉厂有限公司生产的超超临界变压运行直流本生锅炉，为DG1937/28.25-Ⅱ13型一次再热、单炉膛、前后墙对冲燃烧方式、尾部双烟道结构、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。汽轮机为上海汽轮机厂有限公司和德国SIEMENS公司联合设计制造的超超临界汽轮机，为N660-27/600/610型一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、纯凝汽式汽轮机。发电机为上海电气电站设备有限公司发电机厂生产的三相同步汽轮发电机，型号为QFSN-660-2，采用水氢氢冷却方式。

2 极热态启动分析及操作要点

2.1 极热态启动特点

极热态启动一般指机组跳闸后时间小于1 h且已查明原因，可直接冲转并网的情况。机组跳闸后汽轮机高压转子温度很高，在这种情况下进行极热态启动，如果操作不当，对汽轮机的使用寿命将会产生不可逆转的影响[3]。综合了解，极热态启动对于参数选择极为严苛，在极热态启动过程中，通过调整燃料量及调节旁路的方法，蒸汽压力很容易满足，但是蒸汽温度较难控制，机组跳闸后，锅炉侧蒸汽温度下降速率远大于汽轮机调节级温度，如参数选择不当，将会导致汽轮机经历一个冷却过程，造成暖机不充分，出现负胀差等情况[4]，甚至可能发生因受热不均导致汽轮机转子弯曲的重大事故[5]。机组即使能短时间使参数满足条件，通过X、Z准则，但仍会影响启动、冲转、暖机、升负荷的时间。因此，机组启动参数选择对于极热态启动非常重要。

通过机组几次极热态启动过程，总结极热态启动有以下特点：①锅炉重新上水时需严格控制上水时间及上水量；②机组启动时，汽轮机金属温度非常高，一般仅比额定参数低50 ℃左右，因此，需严格控制主、再热蒸汽温度，使其与高、中压缸温度匹配，避免因温差引起汽缸和转子的热冲击；③控制好主、再热蒸汽压力，否则产生的鼓风摩擦容易造成高压缸12级温度过高，从而发生切缸；④尽可能加快升速、并网、带负荷的速度，减少一切不必要的停留操作，缩短启动时间，这在极热态启动中极其重要。

2.2 机组跳闸后注意事项

机组跳闸后，检查锅炉MFT、汽轮机跳闸、发电机解列动作正常，检查机组各辅助设备联动正常。迅速关闭轴封系统溢流调节门，开启辅汽至轴封供汽调节门、冷再热蒸汽(以下简称冷再)供辅汽调节门，确认辅汽联箱压力正常，双机运行由运行机组提供辅汽，单机运行尽快启动电动给水泵，保证能开启高压旁路(开启前确保主蒸汽压力<10 MPa)，由冷再供辅汽，并及时投入轴封电加热，开启辅汽联箱及轴封供汽管道疏水，维持轴封供汽温度≥320 ℃，汽轮机轴封母管压力3.5～5 kPa，小机轴封压力8～12 kPa。汽水分离器出口压力<14 MPa时，间断性开启ERPV阀进行泄压，汽水分离器压力<14 MPa，通过361阀控制汽水分离器出口主蒸汽压力下降速率≤0.2 MPa/min。确认锅炉吹扫完成及时停运送、引风机，关闭风烟系统各挡板，进行锅炉闷炉，如果送、引风机均跳闸，则开启各风烟挡板保持锅炉自然通风冷却15 min后关闭。

2.3 极热态启动操作要点

机组跳闸后重新上水时若使用汽动给水泵，需运行机组稳定负荷550 MW，运行机组负荷过低无法带动启动机组小机冲转；运行机组负荷过高导致用汽量过多，运行机组无法带动其负荷。开启锅炉上水旁路电动门、调节门，调整给水流量150～200 t/h，监视锅炉水冷壁及分离器壁温下降速率≤2.5 ℃/min，分离器内外壁温差在40 ℃以内，可适当增加给水流量。锅炉储水箱液位≥10 m，调整省煤器入口流量为600 t/h，控制361阀开度维持储水箱水位正常，及时启动疏水泵回收至凝汽器或除氧器。

启动锅炉风烟系统前，提前检查好各风机及油站，建立通道，投入脱硝声波吹灰、空气预热器连续吹灰，尽量缩短启动风机到锅炉点火的时间。锅炉点火前只允许使用机组跳闸前备用磨煤机建立一次风通道，禁止使用跳闸磨煤机通风，防止煤粉进入炉膛发生爆燃。启动A磨煤机运行，如A磨煤机内有存煤，铺煤时间30 s即可降磨辊，降磨辊前将炉膛负压调低，炉膛点火成功后及时调整炉膛负压正常。

点火成功后，尽快提高锅炉燃料量，调整燃烧率与锅炉金属壁温相匹配，防止较大的给水量冷却受热面导致氧化皮脱落，给锅炉运行中爆管埋下极大隐患[6-7]。升温升压过程及时调整高、低压旁路开度，维持主蒸汽压力7～8 MPa，高压旁路后压力0.8～1.2 MPa，高压旁路后温度350～360 ℃。控制蒸汽温度的关键点有以下几个方面[8]：①吹扫完成后快速点火，避免风组长时间启动，从而冷却炉温；②磨煤机启动时可选择上层磨煤机，提高炉温及主蒸汽温度；③尽早投入2号高压加热器，增加汽轮机高排流量，减少鼓风摩擦产生的热量；④通过调整提高炉膛火焰中心；⑤通过调整主、再热管道的左右侧疏水来调整蒸汽温度偏差；⑥合理使用过热器一、二级减温水，加强壁温监视，防止燃烧热负荷不足的情况下，减温水量过大，从而在蛇形管内形成水塞；⑦极热态启动目标是较快速度提高蒸汽温度，与冷态启动控制蒸汽温度方法相反，需维持较低给水温度，加大上水量，将给水量通过361阀外排，减少炉水的产汽量，在燃料量不变的情况下，蒸汽吸热增强，能更快提高主蒸汽温度，缩短启动时间。

通过实践总结，按以下参数进行汽轮机冲转较合适：主蒸汽压力8 MPa、主蒸汽温度550～580 ℃，再热蒸汽压力0.6～0.8 MPa、再热蒸汽温度520～540 ℃，高压旁路开度>60%、低压旁路开度>30%。汽轮机冲转时严密监视汽缸温升、上下缸温差、内外壁温差、轴向位移、胀差、振动、轴瓦温度、油温油压等重要参数。通过调整机前压力及冷再压力，时刻注意高压缸12级温度，防止鼓风摩擦严重造成高压缸12级温度过高，激活高排温度控制器，严重情况甚至切缸。整个冲转并网过程中，在汽轮机500 r/min及3000 r/min时不停留，低负荷阶段也快速通过，保证不发生切缸。如机组在未并网的情况下发生切缸，建议汽轮机打闸重新冲转，避免增加非停的风险；如并网后发生切缸，可通过DEH自动回切程序或者手动回切方法将机组运行方式切回正常运行方式，恢复高压缸进汽运行。机组自动投缸的条件：实际负荷>66 MW、负荷率>35 MW/min、DEH负荷设定值>185 MW、最大负荷上限>185 MW。

并网后及时关小高压旁路至10%左右，控制主蒸汽压力10 MPa，在汽轮机裕度满足的条件下，尽早升负荷至100 MW，并关闭高、低压旁路，将控制方式切至初压模式以便调节，然后继续升负荷，进行给水主旁路切换、干湿态转换、厂用电切换等操作。但因升负荷速率较高，要密切注意凝汽器水位变化，保证凝汽器水位维持在正常范围内，及时调整汽轮机背压、润滑油温、发电机氢温等参数。

2.4 极热态启动关键

a．调整轴封供汽温度与汽轮机缸体温度匹配，避免转子产生较大热应力，引起动静摩擦及发生疲劳、蠕变[9]。

b．控制主、再热蒸汽温度，使机组尽快满足TSE、X、Z准则，防止汽轮机冷却，保证汽轮机本体充分暖机[10]。

c．控制主、再热蒸汽压力，减少不必要操作，有效控制好高压缸12级温度，避免切缸风险。

3 结语

本文结合实际经验，概括了660 MW超超临界机组极热态启动过程的注意事项及操作要点。在当前激烈的电力市场竞争中，不仅是电力供应的安全要求，环保要求也越来越高，机组跳闸后的极热态启动能快速安全恢复正常供电，可极大提高机组在电网中的竞争力。本文总结了一些极热态启动中的经验，可为今后同类型机组极热态启动提供参考。