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600MW亚临界机组汽包水位调整分析

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：李洋

[导读] 摘要：随着火电厂单机容量的增大，锅炉汽包的相对水容积减小，同时主汽压力的提高。

        (河北大唐国际王滩发电有限责任河北省唐山市 063000)
        摘要：随着火电厂单机容量的增大，锅炉汽包的相对水容积减小，同时主汽压力的提高。锅炉汽包在不同工况下的水位调节难度增加，尤其在事故处理情况下。本文主要针对600MW机组亚临界锅炉汽包水位在不同工况下水位变化特性及调节手段进行分析，希望能解决相同类型机组锅炉的汽包水位调节的难题，有效地防止锅炉汽包水事故导致的机组非停。
        关键词：火电厂    锅炉汽包水位    非停
        引言
        火电厂燃煤锅炉的汽包水位调节非常重要，锅炉汽包都是圆筒形平放于锅炉炉顶，水位的0点在汽包中心线下120mm附近，一般大于+50mm、小于-50mm水位高、低一值报警，达大于+120mm、小于-120mm水位高、低二值报警，提醒运行人员及时检查并调节水位正常，防止发生水位事故，当水位大于+300mm延时2秒锅炉熄火、延时5秒汽机跳闸，小于-350mm延时2秒锅炉熄火，目前600MW亚临界机组大多数采取锅炉熄火汽机不跳闸的热工逻辑，大大的减少由于锅炉熄火引起的非停，为防止由于锅炉熄火在事故处理过程中导致的汽轮机水冲击事故，都采取配置蒸汽过热度低跳闸汽轮机，一般是蒸汽过热度低于70℃时，热工保护直接出口跳闸汽轮机。
        一、锅炉汽包水位调节原理
        机组正常运行中，锅炉汽包水位投入自动调节，采用主汽流量、给水流量、汽包水位三冲量自动调节汽包水位在正常范围，其中汽包水位为主信号，主汽流量作为前馈信号，使给水流量能及时跟踪主汽流量，满足汽包水位自动调节要求。
        600MW压临界锅炉汽包水位调节配置两台小汽轮机拖动的给水泵（以下简称汽泵）及一台电动给水泵。汽泵的流量随小汽轮机转速的变化而变化，当汽包水位变化时，控制系统采取改变小汽轮机调门的开度，使小汽轮机转速的变化，以满足给水流量适应汽包水位的变化。正常运行中两台汽泵均投入自动，电动给水泵投入备用。
        两台小汽轮机的工作汽源为本机的四段抽汽，排汽排至凝汽器。小汽轮机的备用汽源有冷再和辅助蒸汽，冷再经管道调节阀处于热备用状态，当小汽轮机低调开度大于60%时，管道调节阀自动开启维持正常的给水流量，防止小汽轮机不能满足正常的给水流量，避免汽包水位事故的发生。辅助汽源主要是在机组启动过程的初期使用，以满足机组在启动过程的给水流量要求。
        电动给水泵采用液力耦合器自动调节给水泵的转速，改变勺管的开度从而改变泵轮至涡轮的工作油量，达到控制给水泵的转速，满足给水流量的要求，优点是给水流量响应快，在事故情况下能快速调节汽包水位正常，有利于在给水流量突变情况下的汽包水位调节。
        二、特殊工况的汽包水位变化
        锅炉的汽包水位变化是一个动态的水位变化过程，机组在正常运行中，通过主汽流量、给水流量、汽包水位三冲量能自动调节汽包水位在正常范围，但是当锅炉在特殊的工况下，由于受到虚假水位的影响，汽包水位的变化极大，不采取正确的措施很难控制汽包水位在正常范围，一不小心就是非停。
        虚假水位的产生是由于当汽包压力突降时，炉水饱和温度下降到压力较低时的饱和温度，使炉水大量放出热量来进行蒸发,炉水内的汽泡增加，汽水混合物体积膨胀，促使水位很快上升。当汽包压力突升时，则相应的饱和温度提高一部分热量被用于加热炉水，而用来蒸发炉水的热量则减少，炉水中汽泡量减少，使汽水混合物的体积收缩，促使水位很快下降。此外当锅炉内热负荷增加或骤减时，水的比容将增大或减小，也会形成虚假水位。锅炉热负荷突变、灭火、安全门动作、燃烧不稳时，都会产生虚假水位。
        1、当机组负荷剧增，汽压下降时，水位计短时间增高。机组负荷骤减，汽压上升时，水位计短时间降低。
        2、锅炉热负荷突变，当锅炉跨灰时，热负荷突降，汽包水位骤降，当投入油枪助燃，煤粉突然燃烧，热负荷突增，汽包水位骤升。
        3、当锅炉熄火时，由于锅炉热负荷突降，汽包水位骤降很快，一般25秒以后，由于给水流量大于主汽流量，汽包水位就会上升很快。
        4、机组运行中突然甩负荷，由于主汽压力上升，汽包水位下降很快，当达到安全门动作时，主汽压力下降汽包水位又回升。
        三、给水流量测量故障的影响
        给水流量测量故障主要分变送器正压测泄漏和负压测泄漏两种情况，当发生正压测泄漏给水流量显示将比实际值偏小，偏小的程度与泄漏的大小有关，容易引起高水位锅炉熄火、汽机跳闸引起非停。当发生负压测泄漏给水流量显示将比实际值偏大，偏大的程度与泄漏的大小有关，容易引起低水位锅炉熄火。
        通常给水流量测量故障，当实际汽包水位与设定汽包水位偏差100mm时，汽包水位自动将退出，否则手动退出。此时运行人员应根据机组负荷、汽泵转速、汽泵入口流量等参数的变化及时手动调整汽包水位正常，防止汽包高、低水位事故。

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        四、典型锅炉汽包水位事故的处理
        锅炉汽包水位事故主要有以下情况，当发生时应立即退出给水自动，手动调整汽包水位正常：
        1、锅炉熄火
        1）MFT动作确认锅炉熄火；
        2）确认电泵联启，退出A、B小机自动，根据机组负荷适当提升电泵勺管开度，关小电泵再循环调节门；
        3）汽包水位开始回头手动打闸一台小机；
        4）调整给水流量与主汽流量平衡，维持汽包水位在-120mm到-50mm范围，防止发生高低水位事故；
        5）当主汽流量小于900T/h及时切给水主路为旁路调节，利用给水旁路调节阀参与调节，有利于控制汽包水位正常；
        6）当负荷小于180MW，将运行小机汽源切至辅汽旋转备用（开再循环，关出口电动门），用电泵及给水旁路调节阀调节汽包水位正常。
        2、一台汽泵跳闸
        1）检查电泵联启，否则手动启动电泵运行；
        2）退出运行小机自动，根据机组负荷适当提升电泵勺管开度，关小电泵再循环调节门；
        3）当机组负荷大于480MW时，立即打磨、降一次风压等措施将热负荷在450MW左右，同时立即降电负荷维持主汽压力稳定；
        4）调整给水流量大于主汽流量，当汽包水位回头后，调整给水流量与主汽流量平衡，维持汽包水位在-50mm到0mm范围，防止发生高低水位事故；
        5）调整正常后投入给水自动；
        6）检查汽泵跳闸原因，重新恢复运行或转检修。
        3、电泵失备，一台汽泵跳闸
        1）立即投油，打磨降一次风压，降热负荷在300MW左右；
        2）快速降电负荷至300MW左右；
        3）维持小机转速在5300r/min左右，开大给水调节阀；
        4）当给水流量大于主汽流量，汽包水位回头至-200mm后，调整给水流量与主流量平衡，维持汽包水位在-50mm到0mm范围，防止发生高低水位事故；
        5）调整正常后投入给水自动；
        6）检查汽泵跳闸原因，重新恢复运行或转检修。
        4、两台泵跳闸
        1）检查电泵联启，否则手动启动，提勺管至99%；
        1）立即投油，连续降一次风压，打磨降热负荷在120MW左右；
        2）快速降电负荷至120MW左右；
        3）监视电泵的运行情况，开给水旁路调节阀；
        4）当给水流量大于主汽流量，汽包水位回头至-200mm后，调整给水流量与主流量平衡，维持汽包水位在-50mm到0mm范围，防止发生高低水位事故；
        5）调整正常后投入给水自动；
        6）检查汽泵跳闸原因，重新恢复运行或转检修。
        结论：
        锅炉汽包水位调节在火电厂运行中非常重要，作为电厂运行人员要掌握不同工况下汽包水位的变化特性，熟悉典型的汽包水位事故处理，提高在异常水位情况下的原因分析及操作技能，避免由于水位事故引起的非停。
        参考文献：
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        [2]大型电站锅炉高效低NO_x燃烧优化运行技术研究[J].刘发圣，敖光辉，李海山，桂良明，王潜，江卫国，曾过房. 锅炉技术.2014（05）
        [3]600MW锅炉低NO_x燃烧设备改造后风量优化调整试验分析[J].张勇胜，吕旭阳，李春曦，闫慧博. 河北电力技术.2014（03）