动力博客

    锅炉灭火是火力发电厂最常见的事故。如由于燃烧调整不好、煤种突变、给粉机故障等均可能导致锅炉灭火事故的发生，而锅炉灭火将直接影响汽轮机的安全运行。事实上大部分锅炉灭火事故原因清楚，锅炉能够很快恢复。因而针对这一情况，近年来好多电厂根据自身情况，在锅炉灭火后，利用锅炉蓄热，坚持汽轮机低负荷运行而不解列机组，等待锅炉恢复，实践证明此种方法是能够保证机组安全和较快恢复机组正常运行的，是可行的^[1]。

某厂一期工程为2台25MW机组，汽轮机为南京汽轮机厂生产的中温中压冷凝式汽轮机，型号为N25-3.43-I；锅炉为北京巴威锅炉厂生产的单汽包自然循环固态炉，采用Π型布置，型号为B&WB-130/3.82-M。为了有利于锅炉燃烧调整，在2004年年底，对＃１、２炉共１６台给粉机进行了变频技术改造。改造后，由于变频器适应环境能力差，只要系统冲击，给粉机就失电，从而造成＃１、２炉频繁灭火的锅炉事故。下面为两起锅炉灭火事故，分别进行了不停机和停机处理。

　（1）锅炉灭火，汽轮机不停机： 2005年9月10日，#1机组运行，#2机组大修，在8:35分，由于系统冲击给粉机失电，造成锅炉灭火。事故前主蒸汽温度436℃、压力3.46MP_a，上、下缸壁温391.3℃、371.9℃。当时为了保厂用，事故发生后迅速减负荷到0.2MW，由于事故现象清楚，立即开始对#1炉进行吹扫，同时对给粉机电源进行了恢复，8：47后锅炉开

始投油点火，9:59分锅炉恢复到灭火前状态，在此过程中机组运行正常，只是负胀差稍微有所增大（但在要求范围内）。主蒸汽温度最低411.87℃、压力2.89 MP_a，上、下缸壁温365.1℃、358.4℃，壁温差6.7℃，从锅炉灭火到恢复共计24min。

（2）锅炉灭火，汽轮机停机：2005年9月20日20:12分同样由于系统冲击，#1炉给粉机失电，锅炉灭火，由于运行人员怕汽轮机水冲击，解列了机组，30min后锅炉恢复到初始状态，事故前主蒸汽温度441℃，压力3.49 MP_a，上、下缸壁温394.9℃、373.9℃。锅炉灭火后30min内，上、下缸壁温最低降到344.1℃、319℃，壁温差25.1℃。机组解列后关闭了#1机来汽门，导致轴封供汽中断，造成机组负胀差到达-1.6mm（规程要求-1.5mm）。由于负胀差超过了标准，机组无法启动，延长了机组并网发电。

实际上锅炉灭火后汽轮机无论打闸与否，由于主蒸汽温度的降低及进汽量的减少都会引起缸温的下降，都会对汽轮机造成较大的热冲击，同样会缩短汽轮机使用寿命，文献[2]对此进行了详细的论述。下面从锅炉灭火后影响汽轮机安全运行的几个因素说明不停机的可行性。

汽轮机水冲击是直接威胁机组正常运行的一类恶性事故，因此无论机组启停或正常运行，均要引起高度重视，文献[3~5]对此有详细的规定和论述。锅炉灭火汽轮机运行可能造成机组水冲击的主要有汽包满水或主蒸汽温度突降等。在实际处理事故时，一旦发现锅炉灭火，要立即解除水位自动，手动控制水位稳定在-50~-100mm（最低水位要求为-200mm），防止由于锅炉满水造成汽轮机水冲击，同时要立即手动关闭减温水调整门，防止主蒸汽温度骤降造成机组水冲击。另外，控制汽包水位还有很现实的意义，因为锅炉灭火而不停机主要是利用锅炉蓄热维持机组低负荷运行，而水位偏高或忽高忽低实质上是给水同汽包进行热交换，降低了锅炉蓄热量，还在很大程度上有造成汽轮机水冲击的危险。同时还要注意加热器水位，为了充分利用锅炉蓄热，锅炉灭火后要求迅速降低机组负荷，而负荷下降过快破坏了疏水逐级自流上除氧器，很有可能高压加热器满水，造成机组水冲击，因而迅速降低负荷的同时要切换疏水的自流方式。只要注意观察，认真操作，汽轮机水冲击是可以防止的。

汽轮机各段抽汽均与下汽缸连接，机组低负荷运行时，各段抽汽均在一定程度上对下汽缸进行了冷却，从而增大了上下缸壁温差，因而在锅炉灭火后，应立即解列各加热器，特别是高压加热器，这样可以有效的利用锅炉余汽。但在解列高压加热器时，应该做到汽水侧同时解列，让加热器自然冷却，可以有效的防止给水对高压加热器进行强制冷却，导致高压加热器泄漏满水，造成汽轮机水冲击。这里需要指出的是解除除氧器供汽后，除氧器由于没有加热汽源，给水温度会下降，但如果能够控制好汽包水位，给水温度下降不是很大，如该厂正常情况下除氧器水温为105℃左右，通过多次实践证明，只要操作得当，在处理锅炉灭火时，除氧器水温能控制在95℃~98℃。

汽轮机在启停及变工况运行过程中，由于汽缸和转子的材料、结构尺寸以及受热条件不同，汽缸和转子的膨胀明显存在差异。而蒸汽对转子的放热系数比对汽缸的要大，因此转子随蒸汽温度的变化膨胀或收缩都更为迅速。锅炉灭火后，主蒸汽温度逐渐降低，由于转子收缩比汽缸快，因而汽轮机产生较大的负胀差，一旦负胀差超过了规定值，就会使动静间的轴向间隙消失，发生动静摩擦，可能引起机组振动增大，甚至发生损坏叶片、大轴弯曲等恶性事故，因而在这种情况下应严密监视和控制负胀差。另外，汽轮机在极低负荷运行时，高速旋转的转子使蒸汽与动静部分摩擦鼓风产生大量的热量，由于此时进入汽轮机的蒸汽量很少，无法将产生的热量带走，导致排汽缸温度升高，造成排汽缸受热膨胀。汽轮机排汽缸距离汽缸死点较近，汽缸膨胀将带动转子前移，而转子尾部距离排汽缸还有一段距离，排汽缸温度升高对转子膨胀的影响很小，从而加剧了机组负胀差的增大。排汽缸温度升高不但会导致机组负胀差增大，而且会引起排汽缸变形和轴承位置的变化，从而很可能导致机组振动异常增大，因而要引起足够的重视，为了很好的控制排汽缸温度和负胀差，可根据排气温度及时投入排汽缸减温水来有效的控制负胀差^［6］。

此外，还可通过轴封供汽温度来控制负胀差，由于轴封供汽直接与汽轮机大轴接触，故其温度变化直接影响转子的伸缩。在机组低负运行时，由于抽汽停运，此时可用该状态下新蒸汽给轴封供汽，能够有效的控制机组负胀差。通过以上这些措施，可使负胀差控制在一个较小的范围内而不影响机组的安全运行。

锅炉灭火后，汽轮机不停机或停机，上、下缸温度均会降低，而汽轮机上下缸温差及内外壁温差过大，将引起汽缸变形而导致通流部分动静间隙发生变化，当温差增大到一定程度不但会使汽轮机动静间隙消失，造成动静间隙摩擦，而且会使热应力超过其屈服极限，造成汽缸或转子发生永久性变形。在锅炉灭火汽轮机不停机这种方式下，由于主汽温度逐渐降低，对汽缸和转子进行逐渐冷却，有利于上下缸温差及内外壁温差的控制。同时为了防止下缸温度下降过快，造成上下缸温差增大，要及时打开本体疏水。

从上面两起典型锅炉来看，不停机与停机相比，上下缸温度下降缓慢，壁温差较小；锅炉灭火汽轮机不停机时，随着锅炉的恢复，主汽温度逐渐的上升，对上下缸和转子逐步进行加热，从而避免了对汽轮机造成较大的热冲击。而锅炉灭火汽轮机停机后，汽轮机重新启动时要等到锅炉恢复到初始状态，而这是主蒸汽温度高，对汽轮机热冲击大，上下缸温度及壁温差不好控制。

     优点：①锅炉灭火汽轮机不停机减少了操作，从而减少了出现误操作导致事故扩大的可能性，有利于机组的恢复和安全运行。②由于汽轮机没有停运，无论主蒸汽逐渐降低或逐渐恢复，汽轮机都遭受了较小的热冲击，有利于设备安全运行。

    存在问题：汽轮机低负荷运行时，转子会受到较大的热冲击应力^[2]和低周疲劳损耗^[7]，从而严重影响了转子寿命，甚至发生转子脆性断裂。

①通过上面的分析，锅炉灭火汽轮机不停机是可能的，并且对汽轮机运行较为安全，同时缩缺了锅炉灭火事故处理的时间。

②锅炉灭火后一定要控制好汽包水位，防止汽包满水造成汽轮机水冲击和降低锅炉蓄热量。另外，要及时降低机组负荷，有效的利用锅炉蓄热发电等待锅炉恢复；锅炉灭火恢复后，一定要严格按照机组热态启动升温升压曲线控制接带负荷和温升率。

③在事故处理时，严格遵守规程，一旦出现主蒸汽压力低于1.86MP_a、主蒸汽温度低于360℃、汽缸壁温度大于60℃、负胀差达到-1.6mm、主蒸汽温度突降50℃等危害机组安全运行的情况时要紧急停机，防止事故扩大或汽轮机损坏。

④锅炉灭火后如果没有出现主蒸汽温度突降的情况，严禁打开主蒸汽管道疏水来防止泄压大快，造成主蒸汽温度急剧下降，导致锅炉过热器和主蒸汽管道急剧冷却，不利于保存锅炉蓄热和锅炉恢复。

 

[1]赵立奇,毛永清.2×600MW机组锅炉灭火不停机的可行性研究[J].华北电力技术,2004,(9):5-6.

[2]刘华堂,李树人.国产200MW汽轮机参加调峰运行的寿命管理[J].汽轮机技术,1997,39(4):251-256.

[3]DL/T834-2003,火力发电厂汽轮机防进水和冷蒸汽导则[S].中国电力出版社,2003.

[4]裘烈钧.大型汽轮机运行[M].北京:水利电力出版社,1994.

[5]胡立业.汽轮机进水故障的防止[J].华东电力,1996,(11):4-7.

[6]韩嵩瑶,孙铁,等.汽轮机低负荷工况胀差分析及对策[J].辽宁石油化工大学学报,2005,25(4):62-65.

[7]杨继明.热冲击对汽轮机转子温度场的影响[J].长沙电力学院学报(自然科学版),2002,17(3):61-64.