300MW循环流化床锅炉安全控制方案

第页300MW循环流化床锅炉安全控制方案

前言

300MW循环流化床锅炉机组是现在世界上在运的最大循环流化床机组，目前云南境内已经投运了4台300MW机组，到2007年x月xx日，在机组整套启动期间，由于电气方面的原因，#1引风机突然跳闸，由此引起了炉膛压力的急剧变化，并导致了炉膛压力主保护动作，触发了锅炉跳闸，锅炉跳闸又联跳了汽机。事故过程的炉膛压力变化趋势如图1所示。

图1中，#1引风机跳闸后，引起了炉膛压力的急剧变化，14:59:14#1引风机跳闸，14:59:17#1二次风机跳闸，15:00:07炉膛正压超过4000Pa，炉膛压力保护动作触发锅炉跳闸，15:00:58炉膛负压又超过了-3000Pa，可以看出事故过程中炉膛压力在正、负方向均发生了很大的变化。这种急剧的压力变化，一方面影响了机组的安全、稳定运行;另一方面从设备的使用寿命来说，炉内较大的压力变化，对膨胀节、耐磨耐火材料均是很大的冲击，不利于机组的长期稳定运行。

三、事故原因分析及解决措施

从事故的直接原因来看，电气侧故障引起了#1引风机跳闸，从而导致了这次事故。但认真分析一下就会发现，单台辅机跳闸并不应该触发锅炉跳闸，所以引起事故的原因是多方面的，应该从多个方面加以分析和解决。

3.1RB功能未及时投用

机组在高负荷下运行时，发生重要辅机跳闸，协调回路应该马上减负荷、减燃料，同时通过机组的自动控制回路确保主汽压力、主汽温度、再热器温度、炉膛压力、含氧量、汽包水位、除氧器水位、凝汽器水位等重要参数的控制。由于在基建调试阶段，RB功能还未投用，以致#1引风机跳闸后，燃料量没有及时减下来，相应总风量指令也没有减少，#1二次风机跳闸后，#2二次风机导叶持续开大，导致送风过量，是炉膛压力冲高的一个重要原因。

所以，及时投用RB，对确保机组安全、稳定运行，将发挥积极的作用。

3.2引风机出力不够

由于辅机设备选型不同，该厂在负荷270MW、给煤量200t/h时，引风机静叶开度已在80%以上，且其中一台引风机电流已接近额定电流;而负荷在300MW、给煤量210t/h的已投运参照电厂的引风机静叶开度均小于60%。#1引风机跳闸时，#2引风机静叶虽然及时开大，补偿#1引风机的出力，但#1引风机跳闸时#2引风机静叶开度已到达84%，#2引风机的调整余量是很有限的。在机组整套启动中，引风机出力达不到制定要求，严重影响了机组的带负荷能力。引风机出力不够，是炉膛压力冲高的一个重要原因。

3.3辅机联锁时间过长

在两台二次风机均运行时，#1引风机跳闸，要联跳#1二次风机。从动作结果来看，逻辑联锁没有问题，但联跳时间过长，#1引风机跳闸后，经过3秒钟#1二次风机才跳闸。辅机联锁时间过长，也是炉膛压力冲高的一个重要原因。

利用DCS系统的SOE记录功能，我们做了引风机、送风机的辅机联锁试验。通过模拟引风机的跳闸信号，从SOE记录来看，引风机联跳同侧送风机的时间均在2.7秒左右;检查DCS系统中风烟系统主要辅机联锁逻辑运算周期均为500ms，将运算周期由500ms改为100ms再重复做辅机联锁试验，引风机联跳同侧二次风机的时间均在300ms以内。

3.4对总风量指令上限进行限制

原总风量指令是由风/煤比计算而来的，所以#1引风机和#1二次风机跳闸后，燃料量未减，总风量指令也未减小，以致送风过量。如果此时#2引风机有足够的调整余量，那么还是可以实现炉膛压力控制的。

从机组安全运行的角度合计，针对设备出力状况，对总风量指令回路合计加入引风机的出力上限限制。总风量指令由原来的风/煤指令改为：针对吸风机运行台数给出的风量指令与原风/煤指令的小选值。吸风机运行台数的风量指令依据试验定为：1台吸风机运行同意送风量450kNm3/h，2台吸风机运行同意送风量1100kNm3/h。

这样，可以对进入炉膛的总风量进行上限限制，确保引风机在出力范围内实现对炉膛压力的控制;同时，为了确保炉内燃烧，在烟气含氧量小于1.5%时，对燃料量进行闭锁增，避免进入炉内的送风不够。

3.5对引、送风调节回路进行调整

如图1，在原来的控制方案中，#1引风机联跳#1二次风机，相应控制回路中#1二次风机的导叶取消分配，原#1二次风机的出力由#2二次风机来补上，送风不减反增地进入炉膛，而此时#2引风机静叶开度已到最大，已经没有调整余度去控制炉膛正压。

针对这种状况，同时结合总风量回路的调整，关于送风、引风调节回路，单台风机跳闸时，风机出力不再叠加到另一台风机上，风机导叶依据被调量进行调节。

3.6增加锅炉跳闸联跳引风机

依据原逻辑，锅炉跳闸只联跳一次风机和高压流化风机，停止炉膛内的物料循环，而不联跳引风机和送风机，目的是坚持炉内的烟气循环;在锅炉跳闸的所有触发条件中，只有炉膛压力低低既触发锅炉跳闸，还联跳引风机;即除炉膛压力低低外的入口条件，只触发锅炉跳闸，不会联跳引风机。

图1中锅炉跳闸时，#2引风机静叶已全开，锅炉跳闸联跳一次风机和高压流化风机虽然使进入炉膛内的总风量减少很多，但风量测量单元是有测量延时的，同时由于#2引风机静叶输出早就已经饱和，必须总风量减小到一定量才开始关小，而且引风机静叶往下关也必须要一按时间，最终导致一次风机和高压流化风机跳闸引起的风量减小速度超过引风机静叶回关速度，所以出现了图1中锅炉跳闸后炉膛负压冲向了-3000Pa。

从锅炉安全的角度合计，在锅炉主保护逻辑中，增加锅炉跳闸联跳引风机(送风机由引风机来联跳)逻辑，即不管锅炉跳闸的入口条件是什么，只要发生锅炉跳闸，都要联跳引风机和送风机。

3.7建议增加锅炉联跳汽机的推断条件

图1中锅炉跳闸后，通过机炉大联锁联跳了汽机。但300MW循环流化床锅炉在炉膛和外置床内有大量的热床料，蓄热量非常大，锅炉跳闸后在一按时间内仍能保持主汽流量和蒸汽品质，所以锅炉跳闸后并不一定要跳汽机，如果能在短时间内排除锅炉侧故障，那么这期间汽机是可以不用解列的。

从已投运的300MW参照电厂的实际运行来看，由于锅炉内大量的热量蓄积，运行中曾出现锅炉跳闸后5个多小时，汽机仍坚持并网运行。所以，针对300MW循环流化床锅炉的特点，如果既合计确保机组安全，又尽量利用循环流化床的优点，尽量减少停机，这样可以给电厂减少不必要的经济损失。

因此建议增加锅炉联跳汽机的推断条件，参照方案如下：增加主汽温低于430℃报警、主汽温变化率高(5℃/MIN)报警、主汽温变化率低(-5℃/MIN)报警、主汽温过热度低(120℃)报警和主汽温过热度低低(100℃)报警，以