(一)設(shè)備簡況:
2號機組1992年2月投產(chǎn),法國ALSTOM公司原裝進口,額定容量360MW,鍋爐型式為亞臨界、一次中間再熱、強制循環(huán)、雙拱爐膛、固態(tài)排渣、燃煤汽包爐,燃燒方式為“W”火焰,配置兩套中間儲倉式制粉系統(tǒng),在爐膛30.8M前后墻共布置18臺燃燒器。
2017年進行超低排放改造,包括低氮燃燒器改造、WGGH系統(tǒng)改造和脫硫系統(tǒng)改造。低氮改造廠家煙臺龍源,將原36個直流縫隙式燃燒器更換為18個煙臺龍源公司的旋流低氮燃燒器。設(shè)計煤種:70%無煙煤+30%煙煤。煙氣系統(tǒng)配置一臺動葉可調(diào)增壓風機和兩臺帶變頻模式的靜葉可調(diào)引風機。
在鍋爐22米爐膛左右側(cè)共四角,每角設(shè)置2點,共8點光電溫度計測量爐膛燃燒溫度。鍋爐滅火保護設(shè)置為:①爐膛壓力正常時,“每角光電溫度計2取2低于800 ℃為1,再四角四取三為1”延時5S 鍋爐MFT;②“每角光電溫度計2取2低于800 ℃為1,再四角四取三為1”與上“爐膛壓力超出+1.5 kPa 、-0.8 kPa” 鍋爐無延時MFT。
在鍋爐58米標高處,設(shè)置3個爐膛壓力極高開關(guān)(定值為2.0kpa)、3個壓力極低開關(guān)(定值為-1.2kpa)、3個壓力變送器,壓力極低開關(guān)A、壓力極高開關(guān)B、壓力極高開關(guān)C及壓力變送器C布置于鍋爐A側(cè), 壓力極高開關(guān)A、壓力極低開關(guān)B、壓力極低開關(guān)C及壓力變送器A\B布置于鍋爐B側(cè)。3個壓力變送器三取中,通過濾波得到爐膛壓力計算值作為爐膛壓力自動調(diào)節(jié)的被調(diào)量。機組爐膛壓力保護設(shè)置為:3個壓力極高開關(guān)3取2無延時做為爐膛壓力極高保護;3個壓力極低開關(guān)3取2無延時做為爐膛壓力極低保護。
機組設(shè)置油槍熱備用自動投入保護邏輯,自動投入觸發(fā)條件為:每角光電溫度計2取2低于800 ℃為1,再四角四取二為1”時熱備油槍(B15、B25,或H15、H25)自動投入。
(二)事前工況:
2號機組負荷219.1MW,協(xié)調(diào)控制投入,兩側(cè)制粉系統(tǒng)運行,送風手動控制,引風機變頻運行,除E2外其它17臺給粉機運行,火焰電視正常,各項參數(shù)穩(wěn)定。主汽壓力11.588MPa,主汽壓力偏差0.1Mpa,汽包水位-256.6mm,一次風壓3.72Kpa,燃料量108.465T/H,兩側(cè)送風機擋板開度38%/38%,總風量570.9KNM3/H。爐膛負壓測量值-0.042/-0.047/-0.034Kpa,計算值-0.04Kpa。兩側(cè)引風機變頻指令58.2%、56.2%,變頻轉(zhuǎn)速585.4、571.2rpm(58.8%、57.4%),工頻電流55.4A、55.66A。增壓風機入口壓力99.8pa,動葉開度43.2%,電流211.7A。爐膛四角溫度分別為1098.2/1206.9℃、1200/1419.8℃、1125.6/1244.3℃、1009.9/1049.9℃。
(三)事件經(jīng)過:
14:36:14,2號機組負荷219.1MW,爐膛負壓開始小幅波動。
14:36:18,爐膛負壓變送器測量值低至波谷-0.184/-0.202/-0.196Kpa。
14:36:36,爐膛負壓變送器測量值高至波峰0.042/0.063/0.059Kpa。
14:37:05,爐膛負壓變送器測量值低至波谷-0.220/-0.247/-0.247Kpa。
14:37:30,爐膛負壓變送器測量值高至波峰0.118/0.147/0.145Kpa,8秒之后爐膛負壓開始下降。
14:37:40,爐膛負壓變送器測量值0.072/0.086/0.087Kpa。
14:37:46,G2給粉機有垮粉跡象,G210/G230兩根粉管風壓測量1.73/1.6Kpa(>1.5 Kpa報警),14:37:50,值班員將G2給粉機轉(zhuǎn)速由6.7rpm減至0轉(zhuǎn)。
14:37:49,爐膛負壓變送器測量值-0.030/-0.035/-0.021Kpa。
14:37:50,爐膛負壓變送器測量值-0.112/-0.131/-0.128Kpa。
從14:37:50,開始,爐膛負壓開始急劇下降。
14:37:52,爐膛負壓變送器測量值-0.191/-0.219/-0.223Kpa。
14:37:54,爐膛負壓變送器測量值-0.213/-0.248/-0.235Kpa。
14:37:56,爐膛負壓變送器測量值-0.398/-0.460/-0.447Kpa。
14:37:58,爐膛負壓變送器測量值-0.449/-0.496/-0.504Kpa。
14:37:59,爐膛負壓變送器測量值-0.619/-0.727/-0.677Kpa。
14:37:59,爐膛負壓極低三個壓力開關(guān)信號反轉(zhuǎn),鍋爐MFT動作,首出“爐膛負壓極低”,汽機、發(fā)電機聯(lián)跳正常。
14:38:00,爐膛負壓變送器測量值-1.327/-1.316/-1.268Kpa,計算值-0.33Kpa。主汽壓力11.639MPa,主汽壓力偏差0.2Mpa,汽包水位-304.1mm,一次風壓3.44Kpa,燃料量105.801T/H, 兩側(cè)送風機擋板開度38%/38%,總風量581KNM3/H。兩側(cè)引風機變頻指令38.8%、36.8%,變頻轉(zhuǎn)速618.1、604.5rpm(62.1%、60.7%),工頻電流61.77、64.58A,比爐膛負壓開始波動前偏大6.35、8.91A。增壓風機入口壓力260pa,動葉開度45.7%,電流217A。爐膛四角溫度分別為939.8/1106.9℃、1114.5/1116.1℃、930.5/1181℃、864.1/708.2℃,油槍自投條件未達到,滅火保護判據(jù)未達到。
17:03, 按調(diào)度令#2鍋爐點火,18:47,機組重新并網(wǎng)運行。
當班煤質(zhì):全水8.1%、收到基揮發(fā)分13.48%、干燥基灰分36.1%、低位發(fā)熱量18.08MJ/KG; 白班:全水7.3%、收到基揮發(fā)分13.88%、干燥基灰分30.59%、低位發(fā)熱量20.57MJ/KG。
現(xiàn)場檢查撈渣機內(nèi)無垮焦。
檢修人員對自動控制系統(tǒng)進行了檢查,現(xiàn)場及工程師站無相關(guān)檢修工作,現(xiàn)場檢查測量儀表工作正常。
(四)原因分析:
機組異常停運后,廠里立即組織了相關(guān)技術(shù)人員對負壓保護動作原因進行分析,4月20日西安熱工研究院的兩位技術(shù)專家到廠,廠里再次組織人員進行了分析,經(jīng)與會人員對各項數(shù)據(jù)的認真、仔細的研究,事件原因分析如下:
1、 事件發(fā)生前鍋爐各項參數(shù)穩(wěn)定,爐膛壓力短時從最后一個波峰迅速降低到極低保護動作,分析認為鍋爐燃燒不穩(wěn),爐膛負壓波動調(diào)節(jié)過程中出現(xiàn)局部燃燒惡化,導致爐膛負壓保護動作是本次異常停運的直接原因。判斷依據(jù)如下:
1)從14:37:49到14:38:00的11秒時間里,爐膛負壓測量值從-0.030/-0.035/-0.021Kpa變化到-1.327/-1.316/-1.268Kpa,變化量達到-1.297/-1.281/-1.247Kpa。(詳見附件1:機組負壓變化列表)
2)從14:37:50到14:38:00的10S鐘時間里,所有爐膛4個角的8支爐膛溫度計均在下降,其中四號角的兩支溫度計在MFT時降至864.1℃/708.2℃,爐膛滅火保護動作設(shè)定值為800℃。(詳見附件2-9:機組滅火保護溫度檢測曲線圖)
3)汽包水位從14:37:13的-260.3mm下降到14:37:47的-329.7mm。(見附圖10)
2、 影響鍋爐燃燒穩(wěn)定,導致燃燒局部惡化的間接原因:
1)給粉機數(shù)量共18臺,事發(fā)前運行17臺,停運1臺,在低負荷下火焰集中度較差,不利于機組的穩(wěn)定燃燒。
2)入爐煤熱值偏低,摻配不均,造成個別燃燒器燃燒不穩(wěn)定,引起燃燒局部惡化。
3)爐膛負壓自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)適應能力不足。事發(fā)時及4月份3次爐膛負壓波動時,引風自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)動作正常(詳見附件10-14:機組引風機控制邏輯框圖及爐膛負壓控制曲線圖),但因爐膛壓力濾波、變頻器速率限制、系統(tǒng)慣性遲延等原因,導致爐膛負壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)有一定的滯后性,且引風機與送風機、增壓風機等的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)功能及參數(shù)也有可以優(yōu)化的空間,自動控制系統(tǒng)應對異常工況的能力還有待提高。爐膛負壓計算值滯后原始測量計算值跟不上測量值的變化,鍋爐MFT時爐膛負壓原始值-1.327/-1.316/-1.268Kpa,已經(jīng)達到跳閘值-1.2Kpa,但計算值才到-0.33Kpa。由于爐膛負壓調(diào)節(jié)滯后,負壓波動大增加了燃燒的擾動。兩側(cè)引風機變頻器速率受限(實際變頻升速率分別為6.4、6.5轉(zhuǎn)/秒,降速率分別為3.1、3.3轉(zhuǎn)/秒),導致引風機變頻動作滯后(MFT時兩側(cè)引風機變頻指令為38.8%、36.8%,但變頻轉(zhuǎn)速實際為58.8%、57.4%)。
(五)暴露問題
1、對改造后低氮燃燒器的燃燒特性不熟悉,對低負荷工況下投運過多燃燒器的負面作用認識不夠;
2、配煤摻燒工作有待提高。鍋爐低負荷時段配煤質(zhì)量下限應適當提高,同時當摻配煤中有煤質(zhì)較差的煤種時,應提前給運行部通報信息。
3、鍋爐低負荷穩(wěn)定燃燒、防止熄火的措施有待強化。對低負荷時停運給粉機對燃燒產(chǎn)生擾動的預想和防范措施準備不足,低負荷時燃燒器的投運方式有待試驗優(yōu)化。
4、鍋爐負壓自動調(diào)節(jié)能力還有待提高,未針對變頻器的相關(guān)性能進一步優(yōu)化爐膛壓力控制系統(tǒng)參數(shù)。
(六)防范措施:
1、聯(lián)系煙臺龍源派專業(yè)人員到廠進行指導,綜合考慮給粉機轉(zhuǎn)速和粉管風壓的影響,保證燃燒穩(wěn)定的前提下,進行低負荷停運給粉機的試驗,盡量多停運給粉機,提高一次風壓,并形成制度指導運行操作,提高燃燒器的穩(wěn)定性。
2、強化配煤摻燒工作。加強入廠煤煤質(zhì)監(jiān)管,完善入廠煤礦發(fā)煤質(zhì)預報機制;提高入爐煤熱值允許范圍的下限(由原18MJ/KG提高至18.5MJ/KG),完善并落實確保摻配均勻的措施,避免因煤質(zhì)不均、劣質(zhì)煤集中燃燒造成的燃燒波動、惡化;對摻配煤中單一煤種熱值低于18MJ/KG,及時向運行部通報。
3、組織煙臺龍源專業(yè)人員和各生產(chǎn)部門技術(shù)人員對低氮燃燒器改造后的燃燒穩(wěn)定性進行進一步的分析,排查分析低氮燃燒器燃燒擾動的影響因素,針對性修改完善低負荷穩(wěn)燃和防止熄火措施。并結(jié)合深度調(diào)峰要求,重新摸索該燃燒器的低負荷穩(wěn)燃性能。
4、適當優(yōu)化爐膛負壓保護動作的控制策略。在滿足規(guī)范、保證安全的前提下,適當放寬保護設(shè)定值。
5、優(yōu)化油槍熱備用自動投入邏輯,準確判斷燃燒異常、及時投入油槍,提高燃燒波動時的穩(wěn)燃能力。
6、兩側(cè)引風機變頻模式運行時影響升降速率,降低了自動控制系統(tǒng)異常工況的響應能力。對變頻器的性能的適應性重新評估,在評估前引風機變頻切至工頻運行。
7、對協(xié)調(diào)控制方式下送風機、引風機、增壓風機等自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)進行優(yōu)化,應根據(jù)變頻器的相關(guān)性能進一步優(yōu)化爐膛壓力控制系統(tǒng)參數(shù),提高自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)適應復雜工況的能力。
附件1:事發(fā)前10S機組負壓及調(diào)節(jié)指令、反饋變化列表
時間 | 爐膛壓力變送器A | 爐膛壓力變送器B | 爐膛壓力變送器C | 引風機A變頻器指令 | 引風機B變頻器指令 | 引風機A變頻器轉(zhuǎn)速 | 引風機B變頻器轉(zhuǎn)速 |
14:38:00 | -1.327 | -1.316 | -1.268 | 38.8 | 36.8 | 618.019 | 604.582 |
14:37:59 | -0.619 | -0.727 | -0.677 | 45.7 | 43.7 | 621.283 | 608.15 |
14:37:58 | -0.449 | -0.496 | -0.504 | 48.1 | 46.1 | 624.319 | 611.49 |
14:37:57 | -0.449 | -0.51 | -0.504 | 50.7 | 48.7 | 628.115 | 614.603 |
14:37:56 | -0.398 | -0.46 | -0.447 | 54.2 | 52.2 | 630.924 | 617.943 |
14:37:55 | -0.254 | -0.29 | -0.282 | 55.9 | 53.9 | 634.492 | 621.131 |
14:37:54 | -0.213 | -0.248 | -0.235 | 57.3 | 55.3 | 637.756 | 624.244 |
14:37:53 | -0.213 | -0.239 | -0.235 | 58.3 | 56.3 | 640.792 | 627.508 |
14:37:52 | -0.191 | -0.219 | -0.223 | 59.3 | 57.3 | 644.057 | 630.924 |
14:37:51 | -0.148 | -0.173 | -0.171 | 60.8 | 58.8 | 646.789 | 633.657 |
14:37:50 | -0.112 | -0.131 | -0.128 | 62.4 | 60.4 | 649.522 | 637.984 |
14:37:49 | -0.03 | -0.035 | -0.021 | 63.2 | 61.2 | 651.876 | 637.984 |
附件2:機組滅火保護溫度檢測A曲線圖
上圖為#1角溫度測點A,MFT前10秒時間內(nèi)溫度由1106.2℃將至939.8℃,下降幅度為166.4℃。
附件3:機組滅火保護溫度檢測A1曲線圖
上圖為#1角溫度測點A1,MFT前10秒時間內(nèi)溫度由1243.1℃將至1106.9℃,下降幅度為136.2℃。
附件4:機組滅火保護溫度檢測B曲線圖
上圖為#2角溫度測點B,MFT前10秒時間內(nèi)溫度由1176.6℃將至1165.1℃,下降幅度為11.5℃。
附件5:機組滅火保護溫度檢測B1曲線圖
上圖為#2角溫度測點B1,MFT前10秒時間內(nèi)溫度由1395℃將至1116.1℃,下降幅度為278.9℃。
附件6:機組滅火保護溫度檢測C曲線圖
上圖為#3角溫度測點C,MFT前10秒時間內(nèi)溫度由1179.3℃將至930.5℃,下降幅度為248.8℃。
附件7:機組滅火保護溫度檢測C1曲線圖
上圖為#3角溫度測點C1,MFT前10秒時間內(nèi)溫度由1252.2℃將至1181℃,下降幅度為71.2℃。
附件8:機組滅火保護溫度檢測D曲線圖
上圖為#4角溫度測點D,MFT前10秒時間內(nèi)溫度由1031.1℃將至864.1℃,下降幅度為167℃。
附件9:機組滅火保護溫度檢測D1曲線圖
上圖為#4角溫度測點D1,MFT前10秒時間內(nèi)溫度由1029.6℃將至708.2℃,下降幅度為321.4℃。
附件10:跳閘前汽包水位曲線圖
附件11:機組引風機控制邏輯框圖
引風機負壓變頻自動調(diào)節(jié)控制回路采用單個PI控制,設(shè)置有送風指令前饋,與增壓風機無相關(guān)前饋設(shè)置。調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)置為:負壓濾波時間常數(shù)8S,增益P:2.8,積分時間I:90S,送風前饋增益1.6。爐膛壓力>0.5KPa時閉鎖減,低于-1.3 KPa時閉鎖增。
附件12:事發(fā)當日機組引風機爐膛負壓控制曲線圖
14:37:49之后的11秒內(nèi),爐膛壓力快速的由-0.030kpa下降至-1.316kpa,觸發(fā)MFT。
附件13:事發(fā)前4月2日機組引風機爐膛負壓控制曲線圖
上圖為2019年4月2日14:42-14:46爐膛壓力調(diào)節(jié)曲線,圖中選取的兩點處爐膛壓力在4秒的時間里由-0.354kpa波動至0.344kpa,波動范圍為0.698kpa,在波動發(fā)生的1分鐘后調(diào)節(jié)系統(tǒng)收斂,且調(diào)節(jié)趨勢趨于平穩(wěn),調(diào)節(jié)過程良好。
附件14:事發(fā)前4月9日機組引風機爐膛負壓控制曲線圖
上圖為2019年4月9日11:55-12:00爐膛壓力調(diào)節(jié)曲線,圖中選取的兩點處爐膛壓力在24秒的時間里由-0.266kpa波動至0.114kpa,波動范圍為0.380kpa,在波動發(fā)生的2分鐘后調(diào)節(jié)系統(tǒng)收斂,且調(diào)節(jié)趨勢趨于平穩(wěn),調(diào)節(jié)過程合格。
附件15:事發(fā)前4月11日機組引風機爐膛負壓控制曲線圖
上圖為2019年4月11日2:03-2:07爐膛壓力調(diào)節(jié)曲線,圖中選取的兩點處爐膛壓力在6秒的時間里由-0.102kpa波動至0.149kpa,波動范圍為0.251kpa,在波動發(fā)生的1分鐘后調(diào)節(jié)系統(tǒng)收斂,且調(diào)節(jié)趨勢趨于平穩(wěn),調(diào)節(jié)過程良好。
附件16:機組SOE記錄
附件17:機組操作員記錄