通過磨煤機由雙端正常運行方式切為單端運行方式事故的發(fā)生,以及對事故進行原因分析和采取相應(yīng)的正確處理措施,避免了事故的擴大,保證了機組的安全可靠運行。同時使我們對雙進雙出球磨煤機工作原理、操作過程、運行特性有了進一步了認識和提高。
關(guān)鍵詞:MBEL "W"火焰燃燒方式 雙進雙出磨煤機 汽機島 鍋爐島 分離器出口擋板 切換方式 雙端運行 單端運行 PASOD MFT主保護
1 概述
聊城發(fā)電廠一期工程建設(shè)兩臺600MW大型燃煤機組,汽機島內(nèi)的主要設(shè)備采用國產(chǎn),鍋爐島的主要設(shè)備從國外進口,并由英國MBEL三井巴布科克能源有限公司設(shè)計供貨。其中鍋爐采用"W"火焰燃燒方式,配備冷一次風(fēng)正壓直吹式雙進雙出鋼球磨制粉系統(tǒng)。"W"火焰燃燒方式在我省除菏澤電廠剛剛投產(chǎn)外,也屬首次采用。鍋爐本身的設(shè)計特點,亞臨界單爐膛W型火焰一次中間再熱自然循環(huán)汽包鍋爐,其油槍、燃燒器是鍋爐前后墻布置,設(shè)計分啟動層(14米)共6只油槍和點火層(32米)共24只油槍,該系統(tǒng)每只油燃燒器分別包括一只油槍、一只高能激勵的打火桿、一只進油閥、一只吹掃閥及其控制箱。火檢系統(tǒng)包括油火檢和煤火檢,由分布在就地火檢探頭、控制接線箱和在電子間內(nèi)的專門火檢控制柜組成。
由于采用英巴"W"火焰燃燒方式,如果對整個爐膛在不同負荷要求下都能燃燒充分穩(wěn)定,對于鍋爐燃燒性能工況,磨煤機的溫度控制、一次風(fēng)量控制、料位控制以及磨風(fēng)粉配比的要求都是比較高的,目前爐膛的燃燒效果不是太理想,有時會出現(xiàn)負荷很高的情況下(500MW左右),鍋爐燃燒仍不穩(wěn)定,從火焰電視上看到爐膛燃燒波動,火檢顯示出現(xiàn)信號弱,運行人員為了及時穩(wěn)定整個爐膛的燃燒進行投油助燃,對于自動化程度這么高的大型機組來說,出現(xiàn)這種情況是很不正常的。本人認為主要與鍋爐本身設(shè)計"W"火焰燃燒、鍋爐性能參數(shù)標定及磨煤機在不同機組負荷下的風(fēng)粉合理配比投用有關(guān)。
制粉系統(tǒng)采用了雙進雙出磨煤機控制,由于鍋爐燃燒不穩(wěn)定,有時會出現(xiàn)磨煤機由雙端運行的正常投運方式切至單端運行,這種現(xiàn)象已出現(xiàn)過多次,2002年11月30日曾出現(xiàn)過五臺磨煤機同時由雙端切為單端運行方式,這種工況是十分危險的,處理不及時或不當就會造成停磨停爐的重大事故發(fā)生。為了避免以上現(xiàn)象的重復(fù)發(fā)生和出現(xiàn)以上意外事故后如何及時正確的處理,以穩(wěn)定和保證機組的安全可靠運行,現(xiàn)以2002年11月30日出現(xiàn)的五臺磨煤機同時由雙端切為單端運行方式為例,把出現(xiàn)這種現(xiàn)象的整個過程原因和具體處理措施分析如下:
為了更好進行事故分析,附:詳見雙進雙出球型磨煤機示意圖
2 事故分析過程
2002年11月30日20:43分,#1機組負荷421MW。#1機組因為爐膛掉大焦,整個爐膛內(nèi)的燃燒工況不穩(wěn)定,造成A、B、C、E、F五臺磨煤機的煤火檢強度同時開始呈下降趨勢進行波動,從操作員站的歷史趨勢進行觀察:這五臺磨煤機的煤火檢強度模擬量輸入信號BM2501A205;BM2501A405;BM2501C205;BM2501C405;BM2501E205;BM2501E405;BM2501B105;BM2501B305; BM2501F105;BM2501F305均由原先火檢強度的96%左右波動下降至38%左右,如果一臺磨煤機在未投油的情況下,一端的兩個煤火檢強度(驅(qū)動端:2和4;非驅(qū)動端:1和3)同時低于50%,邏輯認為無煤火檢。所以這五臺磨煤機由于當時檢測到的火檢強度弱而自動關(guān)閉磨煤機的分離器出口擋板,這樣就造成了當時運行的五臺磨煤機由原來的雙端運行均切至單端運行。磨煤機由雙端切為單端運行時,則會聯(lián)鎖相關(guān)擋板、閥門動作如下:
2.1 由于爐膛燃燒不穩(wěn)定,磨煤機煤火檢信號弱,如果相應(yīng)油槍未投運,則聯(lián)關(guān)磨煤機相應(yīng)側(cè)的分離器出口擋板,即:關(guān)閉磨煤機的分離器擋板:A、C、E磨的驅(qū)動端側(cè)擋板XV2706A2、XV2706C2、XV2706E2和B、F磨的非驅(qū)動端側(cè)擋板XV2706B1、XV2706F1,造成磨煤機由雙端運行切為單端運行。
2.2 磨煤機分離器出口擋板關(guān)閉,邏輯聯(lián)關(guān)相應(yīng)的磨煤機二次風(fēng)調(diào)節(jié)擋板。即:關(guān)閉二次風(fēng)控制調(diào)節(jié)擋板CD7108AA、CA、EA、BB、FB,二次風(fēng)調(diào)節(jié)擋板由原來的正常開度關(guān)閉至0%開度。二次風(fēng)調(diào)節(jié)擋板主要是根據(jù)鍋爐燃燒情況不同,用來調(diào)節(jié)二次風(fēng)量,以助燃和穩(wěn)定鍋爐的燃燒工況。
2.3 把磨煤機相應(yīng)側(cè)的乏氣擋板、煤粉擋板、PADOD一次風(fēng)關(guān)斷擋板關(guān)閉;給煤機停運。磨煤機的乏氣和煤粉擋板是風(fēng)粉從磨煤機分離器出口擋板送至爐膛,進行燃燒前的再一次進行風(fēng)和粉的分離,分為乏氣和煤粉兩路分別送入爐膛進行匯合后燃燒,這樣有利于風(fēng)和粉的充分燃燒和控制。PASOD一次風(fēng)關(guān)斷擋板是一次風(fēng)熱風(fēng)和冷風(fēng)進行調(diào)溫合適匯合后進行總的控制,磨煤機內(nèi)部的風(fēng)粉是靠磨兩端的一次風(fēng)的送入進行直吹的,故磨煤機屬于正壓直吹式磨煤機。由于燃燒不好,把以上一側(cè)的擋板和給煤機切斷,使磨煤機一側(cè)的風(fēng)和煤供給關(guān)閉,由雙端運行自動更換為單端運行模式。
2.4 當五臺磨煤機由雙端運行切為單端運行后,爐膛負壓最低波動至-825Pa,汽包水位在-202mm--+195mm之間波動,燃燒極其惡化。機組運行工況十分危險,如果在爐膛燃燒不穩(wěn)定、處理不及時的情況下,很可能造成磨煤機檢測火檢太弱而跳磨,甚至停爐停機。
3 事故處理及具體實現(xiàn)方法
3.1 分析出事故原因,采取相應(yīng)的合理措施穩(wěn)定運行,協(xié)助運行人員及時投運油槍穩(wěn)燃、解除汽包水位高、低保護和磨煤機一次風(fēng)量低跳磨煤機的聯(lián)鎖保護,運行人員手動調(diào)整爐膛負壓、汽包水位、送風(fēng)量、主/再熱汽溫、二次風(fēng)控制擋板調(diào)節(jié)至正常。20:50分,開始依次恢復(fù)A、B、E、F、C磨煤機雙端運行,21:20分僅30分鐘時間,五臺運行磨煤機均恢復(fù)至雙端正常運行方式。保證了機組的安全穩(wěn)定運行。21:40分,將油槍全部停運,機組恢復(fù)正常運行方式。機組穩(wěn)定運行后,恢復(fù)一切聯(lián)鎖保護措施,避免了#1機組跳閘重大事故的發(fā)生。
3.2 MFT主保護汽包水位高、低解除,汽包A、B兩側(cè)各有兩個水位變送器PDT0101AA;AB和PDT0101BA;BB,一端兩個變送器取平均值,經(jīng)過汽包壓力PT0101補償后,進行計算處理高、低選擇,經(jīng)過邏輯與的關(guān)系產(chǎn)生汽包水位高、低保護。如果汽包水位高或低保護動作,則鍋爐熄火,停機停爐。在解除保護時,找到CFG組態(tài)文件切至監(jiān)視狀態(tài)進行修改定值。把汽包水位高( 定值:300 );汽包水位低( 定值:-350 )保護解除,由于本控制為英國ABB公司的INFI90系統(tǒng),具體實現(xiàn)如下:
1/47/4 / 24/6 5701 FC12:S2 = 300;S3 = -350 ==> S2 = MAX;S3 = MIN
1/47/4 / 24/6 5703 FC12:S2 = 300;S3 = -350 ==> S2 = MAX;S3 = MIN
3.2 磨煤機一次風(fēng)量保護解除,磨煤機雙端正常運行時,一次風(fēng)量低定值為:13.5;單端正常運行時為:7。如果磨煤機一次風(fēng)量低延時20秒,則磨煤機保護動作跳閘,磨煤機停運。在解除保護時,找到CFG組態(tài)文件切至監(jiān)視狀態(tài)進行修改定值。把磨雙端運行一次風(fēng)量低( 定值:13.5 );磨單端運行一次風(fēng)量低( 定值:7 )保護解除,由于本控制為英國ABB公司的INFI90系統(tǒng),具體實現(xiàn)如下:
3.2.1 1/49/4 / 9/6 4940 FC12:S2 = 0;S3 = 13.5 ==> S3 = MIN
1/49/4 / 9/6 4942 FC12:S2 = 0;S3 = 7 ==> S3 = MIN
( 或者解除分離器出口擋板全開,一次風(fēng)量低延時20S的定值 )
3.2.2 1/49/4 / 17/32 1267 FC35:S2 = 1;S3 = 20 ==> S3 = MAX
3.3 強制磨煤機的煤火檢信號,磨煤機在不投油槍的情況下,如果煤火檢失去,則磨煤機保護動作跳閘,磨煤機停運。在解除保護時,從集控室電子間火檢控制柜,用火檢柜專用鑰匙把相應(yīng)的控制器切為組態(tài)修改方式:FLAME FREE ==> FLAME LOCK,這樣磨煤機煤火檢信號一致存在。
4 事故防范措施
4.1 由于磨煤機由雙端運行切為單端運行,鍋爐燃燒工況極其惡化,運行人員必須快速及時投運油槍進行助燃,如果不正確及時,會使燃燒進一步惡化,造成無法控制而停爐停機。但在投運油槍時,由于原MBEL英巴廠家最初設(shè)計為:油槍投運需要有20秒的時間間隔,即一只油槍投運成功,20秒后方可投運另外一只油槍,原因為油槍連續(xù)投運一是影響主燃油系統(tǒng)壓力波動大;二是考慮油槍連續(xù)投運不成功未點燃時,造成油漏入爐膛內(nèi)太多,容易瞬時爆燃,對爐膛安全造成威脅。由于最初設(shè)計的原因,如果在投運油槍時有20秒的時間間隔限制,油槍無法及時投運,達不到快速投運油槍進行助燃的目的,針對以上情況的發(fā)生,把閉鎖投油槍的時間間隔由原來的20秒修改為5秒,這樣既能保護了爐膛的安全,又能在鍋爐異常情況下快速投油,達到助燃的目的。
4.2 此種配備冷一次風(fēng)正壓直吹式雙進雙出鋼球磨制粉系統(tǒng),采用"W"火焰燃燒方式的鍋爐,由于煤種質(zhì)量不好、鍋爐本身設(shè)計特性和具體燃燒工況等多方因素,導(dǎo)致鍋爐內(nèi)部燃燒不充分,使爐膛內(nèi)結(jié)焦,爐膛掉渣會使磨煤機的煤火檢信號大幅降低,從而可能發(fā)生磨煤機由雙端運行方式切為單端運行方式,直接影響鍋爐本身的穩(wěn)定燃燒,對機組的安全可靠運行造成一定的威協(xié),針對因這種原因?qū)е履ッ簷C切為單端運行的實際情況,進行多方討論、分析原因,從爐膛掉渣的多次現(xiàn)象來看,火檢信號突降低于50%的時間大致在10~14S,通過各方與會人員的一致研究決定,在保證機組安全經(jīng)濟運行的前提下,目前已將"火檢信號低于50%跳閘磨煤機單端"邏輯增加12S延時,從DCS系統(tǒng)工程師站進行邏輯變更和改進,這樣爐膛掉渣導(dǎo)致火檢降低磨煤機切單端的現(xiàn)象大部分能夠躲過,但如果灰渣掉落時間長則仍然不能避免。通過修改后的機組實際運行情況來看,既保證了機組的安全穩(wěn)定運行,又避免了因爐膛掉渣影響燃燒,導(dǎo)致磨煤機雙端運行切為單端運行的事故發(fā)生。
4.3 在磨煤機由雙端運行切為單端運行時,運行人員為了能快速及時的恢復(fù)磨煤機的雙端正常運行,一是必須控制好磨煤機的風(fēng)、粉、溫度等各項性能參數(shù);二是要準確及時的打開已關(guān)閉的一次風(fēng)風(fēng)和煤粉擋板,使停運的一側(cè)給煤機投入運行。但是由于原MBEL英巴廠家最初設(shè)計為:如果磨煤機單端運行切換為雙端運行,必須走磨煤機的切換程序,運行人員無法手動操作任何風(fēng)、粉擋板,而磨煤機的切換程序,要求的風(fēng)和溫度控制參數(shù)太苛刻,在這種異常工況下,由于時間來不及對各參數(shù)進行細化調(diào)整,根本不適合這種工況的實際需要。針對以上情況的發(fā)生,把磨煤機的乏氣擋板、煤粉關(guān)斷擋板、分離器出口擋板、一次風(fēng)關(guān)斷擋板由原來最初設(shè)計不能手動操作,修改為允許進行手動操作控制,運行人員可以根據(jù)機組工況和磨煤機的各項參數(shù)要求進行合適的調(diào)整和控制,避免了磨煤機異常工況下無法控制的被動性。
5 結(jié)束語
通過磨煤機由雙端正常運行方式切為單端運行方式事故的發(fā)生,以及對事故進行原因分析和采取相應(yīng)的正確處理措施,避免了事故的擴大,保證了機組的安全可靠運行。同時我們從中還發(fā)現(xiàn)原設(shè)計有不太合理的地方,結(jié)合機組實際需要和運行情況進行了適當?shù)男薷模捎诖朔N類型的雙進雙出的磨煤機剛剛試運結(jié)束,使我們對磨煤機工作原理、操作過程、運行特性有了進一步了認識和提高,完善和優(yōu)化了磨煤機系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)的控制和調(diào)節(jié),為此種類型的磨煤機操作和控制提供了一定的方法和經(jīng)驗
1、電動截門(7個):2個給煤機入口閥(MV2709A1;A2)、2個給煤機出口閥(MV2701A1; A2)、1個總PA 隔離擋板(MD7508A)、2個PA隔離擋板(MD7508A1;A2)
2、氣動截門(14個):1個惰性置換閥(XV8203A)、1個密封風(fēng)隔離閥(XV7510A)、2個分離器出口閥(XV2706A1;A2)、4個旋風(fēng)分離器排氣隔離閥、4個旋風(fēng)分離器煤粉出口隔離閥、2個回粉閥(XV2705A1;A2)
3、氣動調(diào)門(5個):1個冷風(fēng)調(diào)門(CD7504AA)、1個熱風(fēng)調(diào)門(CD7506AA)、1個密封風(fēng)調(diào)門(CV7510A1)、2個旁路風(fēng)調(diào)門(CV2704A1;A2)