燃煤发电厂机组长周期运行实践探索

李 奎，陈欢乐

（1.国家电投集团协鑫滨海发电有限公司，江苏 盐城 224500；2.上海明华电力科技有限公司，上海 200090）

0 引言

随着国家能源结构的深入调整，以及“3060”目标计划的逐步实施，新能源为主的电力构架将成为新型电网大力发展的方向，但由于新能源供电不稳定特性，燃煤机组的定位也会发生很大变化，为电网“兜底”作用更为突出，同时频繁、大幅度调峰调频将成为常态[1]。燃煤机组长时间低负荷运行、大幅度负荷变化，特别考验机组的可靠性，能否长期保持稳定可靠运行，避免机组发生非计划停运事件，将是重中之重[2]。

1 影响燃煤机组长周期运行的主要因素

经过调研了解，煤电机组非计划停运的因素存在着一定的规律性。根据对2018年某集团公司煤电机组共计120台次非计划停运原因进行统计分析，造成燃煤机组非停的主要原因有设备、人为和其他，其中设备原因占比最大，达95%。分析行业内其他煤电机组非停因素，结论基本一致。

表1 2018年某集团公司煤电机组“非停”统计Table 1 'Non-stop' statistics of a coal-fired power units in 2018

2018年某集团公司煤电机组跳闸中：设备原因114台次，其中锅炉方面占比最高，达55%，而“四管”泄漏发生38台次，占锅炉原因的60%。人为原因6台次，主要是误操作、误碰和运行调整不当。

因此，燃煤电厂要想实现机组长周期运行，工作重点将在于如何实现设备的高效、可靠管理和人员防误管控以及季节性自然灾害的预防。

2 燃煤发电厂实现机组长周期运行探索

根据电力行业煤电机组非停因素的共性特点，本文观点坚持以强化运行管理和提升设备可靠性为抓手，针对人、物、环境特点及薄弱环节采取相应措施，为实现机组长周期安全稳定运行提供根本保证。

2.1 以提升设备可靠性为目标，强化关键设备管理

2.1.1 结合哈尔滨锅炉厂新一代1000MW锅炉特点，保证锅炉运行可靠性

燃煤发电厂锅炉是3大主设备之一，运行状况直接影响机组整体运行工况，在行业内“四管”泄漏已成为影响机组的安全经济运行的主要因素之一。本文以哈尔滨锅炉厂新一代1000MW锅炉为例，某厂2号机组连续运行419天，未发生锅炉异常事件，机组连续3年实现锅炉四管“零泄漏”，开展实践探索。

1）加强锅炉防磨防爆管理。制定了《锅炉防磨防爆管理制度》以及防磨防爆3年滚动计划，按照滚动计划全方位开展锅炉防磨防爆工作，以“逢停必查、查必细致”的原则，利用有限的检修窗口，将锅炉本体泄漏隐患彻底消除。

2）状态检修消除隐患。历次检修发现多起严重危及锅炉安全运行的问题，逐步做到锅炉本体受热面状态检修工作制度化、流程化、科学化，使锅炉受热面真正实现可控、在控。发现重大隐患均得到及时有效地治理，为长周期运行打下坚实基础。

图1 2号机组1瓦轴振处理前后曲线Fig.1 Curves before and after the 1-watt shaft vibration treatment of Unit 2

3）根据不同煤种的燃烧特性，合理掺配，调整磨煤机的组合和配风方式，使炉内热负荷分布尽量均匀，大幅降低受热面超温事件。并开发壁温监测系统，使运行人员更加直观地监视锅炉受热面热偏差，为防止锅炉超温运行提供有力保障。

2.1.2 结合上海电气集团1000MW汽轮发电机组特点，保证机组稳定运行

以上海电气集团汽轮机厂引进西门子技术设计生产的超超临界汽轮机组为例，该汽轮机行业内整体运行状况良好。但是根据目前投产运行的所有上海电气集团1000MW汽轮机组统计情况来看，普遍存在以下几个问题：

1）汽轮机1号轴承轴振大。国内上汽机组近一半的汽轮机都存在这个问题。

2）补汽阀开启造成汽轮机振动大。部分电厂补汽阀开启会造成汽轮机1、2号轴承处轴振不同程度地上升，甚至导致汽轮机振动大跳闸。

3）主机测速探头损坏。汽轮机的主机测速探头受中压缸热辐射影响，多厂出现频繁损坏，甚至造成汽轮机超速保护动作跳闸。

针对上海电气集团1000MW汽轮发电机组普遍存在的问题，建议从自基建期开始至正常运营期，从设计、调试、运行、检修等方面就采取卓有成效的措施，提高设备运行可靠性。

a）振动偏大问题

某厂多方调研同类型机组相似轴振偏大处理经验，最后创新尝试采取了在1瓦顶部轴承箱上盖加装顶丝的措施，大幅降低1瓦轴振并长期保持在60μm～80μm左右，将一项影响机组长周期运行的重大风险降至最低，保障了机组长周期安全稳定运行。

b）补汽阀开启造成汽轮机振动大

表2 近5年江苏电网统调发电机组热控主保护动作对照表Table 2 Comparison table of thermal control main protection action of Jiangsu power grid in recent 5 years

根据业内运行经验，为了避免振动异常，可考虑优化汽轮机补汽阀控制逻辑，机组在任何负荷都闭锁开启补汽阀，避免影响机组振动。

c）主机测速探头损坏

为了避免汽轮机的主机测速探头受中压缸热辐射而损坏，在测速探头处加装了压缩空气冷却系统，改善了探头所处的恶劣环境，确保运行期间测速探头正常监测。

2.1.3 防微杜渐，提高电气设备运行可靠性

为保证电气设备安全、可靠、长周期运行，梳理行业内电气设备引起的机组非停事件，总结归纳出以下几个方面的原因：

1）电气设备尤其是主设备预防性试验或定检不到位，技术监督质量差，造成设备“带病”运行，严重时造成机组非停。

2）设备运行维护管理不到位，未能及时发现设备异常，导致隐患扩大，造成机组非停。

3）继电保护误整定造成保护误动或拒动，引起机组非停。

针对以上几个方面的问题，采取以下措施提高电气设备可靠性：

a）根据行业内异常事故开展同类型隐患排查，以及通过设备预防性试验、保护检验整组传动等手段，及时发现异常情况，防止事故扩大。

b）借助发电机转子匝间短路、发电机轴电压轴电流、变压器油色谱、GIS局放等在线监测装置，开展数据分析，尽早发现设备潜伏性隐患。

c）强化继电保护定值管理，每半年对涉网保护定值进行一次校核；实行继电保护定值“双签”管理，即现场定值整定由检修人员输入、运行人员核对无误后共同在定值单签字确认。

2.1.4 依据行业统计分析，开展热控设备隐患排查和综合治理，保障设备稳定、可靠运行

热控设备的可靠性直接影响机组安全稳定运行周期。从近5年江苏电网统调发电机组热控主保护动作统计数据来看[3]，平均每年约有35%的热控主保护误动率。

另外，热控主保护误动原因排前3名的是就地设备异常、控制逻辑不完善、控制系统故障。

针对行业数据统计分析结果，重点开展以下3项工作，保障热控设备可靠性。

1）提升测量信号可靠性

热控测量信号大致可分为压力、流量、温度、振动、限位等[4]。除了按期校验一次测量元件外，主要开展3方面工作以提升测量信号可靠性。

①鉴于压力变送器相对于压力开关具有可监视、稳定性高等优点，用于重要联锁、保护的压力、流量测点全部采用压力变送器，降低一次元件故障率，从而大幅减小误动率。

②对重要测量信号开展冗余和独立性配置排查。

③提高现场测量装置防雨、防冻等级。迎峰度夏前对现场重要测点开展防台专项检查，重要设备加装防雨罩，电缆套管采取防水及排水措施；迎峰度冬前对伴热装置、管道保温全面排查试验，伴热温度实现DCS监视。

2）控制逻辑优化

对控制逻辑不完善的地方进行优化完善，提升热控保护可靠性。

①参与联锁、保护的测点只有单个测点，存在较大安全隐患，及时研究增加信号判断，设计温度单点保护优化控制逻辑，降低保护误动率。

②ETS主保护逻辑中存在较多卡件故障、元件坏点参与保护的情况，及时取消相关卡件故障、元件坏点条件判断，降低保护误动率。

2.2 以预防为手段，强化运维操作精细化管理

运维操作管理主要包括防人员误操作、误碰和运行调整不当。

2.2.1 以“技防、物防、人防”手段严防误操作

防误操作主要以技防、物防、人防为基础，特别是采用“技防、物防”手段消除“人”的误操作这一个不确定因素，夯实操作精准性。

1）将设备自动投入率作为设备正常运行的重要考核指标，自动投入率100%。

2）高度重视可视化工作，不断完善开关室、电气柜、操作盘等标识和警示，做到“一看就能明白、一看就能发现、一看就能做对”，实现安全信息、风险控制措施、应急处置和管理要求的可视化。

3）操作过程通过增加旁站式监督、摄像头、录音笔、执法记录仪等录音录像设备，规范运行操作行为，不断实现各类型运行操作的规范化。

4）现场开展运行设备检修作业时，增设安全围栏，在相邻带电间隔悬挂安全爆闪警示灯，提醒作业人员勿入带电间隔，通过硬件设施防止检修误走错间隔。

2.2.2 以硬隔离手段防设备误碰误动

防误碰主要包括防误碰重要保护按钮、带电设备、设备紧急停运按钮、电动门等。

1）现场所有重要的保护按钮、开关、阀门增加保护罩、警示牌，提醒和防止人员误碰误动。特别是对影响重大的设备，增加机械锁，确保万无一失。

2）对于一些不常用阀门，特别是油系统、氢气系统、定冷水系统等阀门，误操作可能导致机组跳闸严重后果的，将阀门操作手柄取下或增加链条锁将阀门位置锁定，防止误碰导致阀门误关，从根本上杜绝阀门误碰误操作的发生。

3）现场重要热工测点、主要测量装置增加目视化警示提醒，避免取样装置异常导致测点故障，造成异常发生。

3 结论

鉴于电力行业煤电机组非计划停运因素的共性特点，结合机组实际情况，制定针对措施，保障机组长周期运行。

1）锅炉四管“泄漏”是控制重点，以“逢停必查、查必细致”的原则，利用有限的检修窗口，将锅炉本体泄漏隐患彻底消除。

2）深入了解机组主要设备运行业绩以及存在的问题。针对问题，提前采取针对性措施。比如，上海汽轮机厂引进西门子技术设计生产的1000MW超超临界汽轮机组和哈尔滨锅炉厂新一代1000MW超超临界锅炉。

3）分析了解电力行业电气设备、热控设备经常发生的故障原因，采取有效措施，控制避免。