某电厂锅炉MFT异常停运分析报告
某电厂锅炉MFT异常停运分析报告
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法律顾问：张友全 律师
正文：
某电厂锅炉MFT异常停运分析报告
（一）设备简况：
2 号机组 1992 年 2 月投产，法国 ALSTOM 公司原装进口，额定容量 360MW ，锅炉型式为亚临界、一次中间再热、强制循环、双拱炉膛、固态排渣、燃煤汽包炉，燃烧方式为“ W ”火焰，配置两套中间储仓式制粉系统 , 在炉膛 30.8M 前后墙共布置 18 台燃烧器。
2017 年进行超低排放改造，包括低氮燃烧器改造、 WGGH 系统改造和脱硫系统改造。低氮改造厂家烟台龙源，将原 36 个直流缝隙式燃烧器更换为 18 个烟台龙源公司的旋流低氮燃烧器。设计煤种： 70% 无烟煤 +30% 烟煤。烟气系统配置一台动叶可调增压风机和两台带变频模式的静叶可调引风机。
在锅炉 22 米炉膛左右侧共四角，每角设置 2 点，共 8 点光电温度计测量炉膛燃烧温度。锅炉灭火保护设置为：①炉膛压力正常时，“每角光电温度计 2 取 2 低于 800 ℃为 1 ，再四角四取三为 1 ”延时 5S 锅炉 MFT ；②“每角光电温度计 2 取 2 低于 800 ℃为 1 ，再四角四取三为 1 ”与上“炉膛压力超出 +1.5 kPa 、 -0.8 kPa ” 锅炉无延时 MFT 。
在锅炉 58 米标高处，设置 3 个炉膛压力极高开关（定值为 2.0kpa ）、 3 个压力极低开关（定值为 -1.2kpa ）、 3 个压力变送器，压力极低开关 A 、压力极高开关 B 、压力极高开关 C 及压力变送器 C 布置于锅炉 A 侧 , 压力极高开关 A 、压力极低开关 B 、压力极低开关 C 及压力变送器 AB 布置于锅炉 B 侧。 3 个压力变送器三取中 , 通过滤波得到炉膛压力计算值作为炉膛压力自动调节的被调量。机组炉膛压力保护设置为： 3 个压力极高开关 3 取 2 无延时做为炉膛压力极高保护； 3 个压力极低开关 3 取 2 无延时做为炉膛压力极低保护。
机组设置油枪热备用自动投入保护逻辑，自动投入触发条件为：每角光电温度计 2 取 2 低于 800 ℃为 1 ，再四角四取二为 1 ”时热备油枪（ B15 、 B25 ，或 H15 、 H25 ）自动投入。
（二）事前工况：
2 号机组负荷 219.1MW ，协调控制投入，两侧制粉系统运行，送风手动控制，引风机变频运行，除 E2 外其它 17 台给粉机运行，火焰电视正常，各项参数稳定。主汽压力 11.588MPa ，主汽压力偏差 0.1Mpa ，汽包水位 -256.6mm ，一次风压 3.72Kpa ，燃料量 108.465T/H, 两侧送风机挡板开度 38%/38% ，总风量 570.9KNM3/H 。炉膛负压测量值 -0.042/-0.047/-0.034Kpa ，计算值 -0.04Kpa 。两侧引风机变频指令 58.2% 、 56.2% ，变频转速 585.4 、 571.2rpm （ 58.8% 、 57.4% ），工频电流 55.4A 、 55.66A 。增压风机入口压力 99.8pa ，动叶开度 43.2% ，电流 211.7A 。炉膛四角温度分别为 1098.2/1206.9 ℃、 1200/1419.8 ℃、 1125.6/1244.3 ℃、 1009.9/1049.9 ℃。
（三）事件经过：
14:36:14 ， 2 号机组负荷 219.1MW ，炉膛负压开始小幅波动。
14:36:18 ，炉膛负压变送器测量值低至波谷 -0.184/-0.202/-0.196Kpa 。
14:36:36 ，炉膛负压变送器测量值高至波峰 0.042/0.063/0.059Kpa 。
14:37:05 ，炉膛负压变送器测量值低至波谷 -0.220/-0.247/-0.247Kpa 。
14:37:30 ，炉膛负压变送器测量值高至波峰 0.118/0.147/0.145Kpa ， 8 秒之后炉膛负压开始下降。
14:37:40 ，炉膛负压变送器测量值 0.072/0.086/0.087Kpa 。
14:37:46 ， G2 给粉机有垮粉迹象， G210/G230 两根粉管风压测量 1.73/1.6Kpa （＞ 1.5 Kpa 报警）， 14:37:50 ，值班员将 G2 给粉机转速由 6.7rpm 减至 0 转。
14:37:49 ，炉膛负压变送器测量值 -0.030/-0.035/-0.021Kpa 。
14:37:50 ，炉膛负压变送器测量值 -0.112/-0.131/-0.128Kpa 。
从 14:37:50 ，开始，炉膛负压开始急剧下降。
14:37:52 ，炉膛负压变送器测量值 -0.191/-0.219/-0.223Kpa 。
14:37:54 ，炉膛负压变送器测量值 -0.213/-0.248/-0.235Kpa 。
14:37:56 ，炉膛负压变送器测量值 -0.398/-0.460/-0.447Kpa 。
14:37:58 ，炉膛负压变送器测量值 -0.449/-0.496/-0.504Kpa 。
14:37:59 ，炉膛负压变送器测量值 -0.619/-0.727/-0.677Kpa 。
14:37:59 ，炉膛负压极低三个压力开关信号反转，锅炉 MFT 动作，首出“炉膛负压极低”，汽机、发电机联跳正常。
14:38:00 ，炉膛负压变送器测量值 -1.327/-1.316/-1.268Kpa ，计算值 -0.33Kpa 。主汽压力 11.639MPa ，主汽压力偏差 0.2Mpa ，汽包水位 -304.1mm ，一次风压 3.44Kpa ，燃料量 105.801T/H, 两侧送风机挡板开度 38%/38% ，总风量 581KNM3/H 。两侧引风机变频指令 38.8% 、 36.8% ，变频转速 618.1 、 604.5rpm （ 62.1% 、 60.7% ），工频电流 61.77 、 64.58A ，比炉膛负压开始波动前偏大 6.35 、 8.91A 。增压风机入口压力 260pa ，动叶开度 45.7% ，电流 217A 。炉膛四角温度分别为 939.8/1106.9 ℃、 1114.5/1116.1 ℃、 930.5/1181 ℃、 864.1/708.2 ℃，油枪自投条件未达到，灭火保护判据未达到。
17:03 ， 按调度令 #2 锅炉点火， 18:47 ，机组重新并网运行。
当班煤质：全水 8.1% 、收到基挥发分 13.48% 、干燥基灰分 36.1% 、低位发热量 18.08MJ/KG; 白班：全水 7.3% 、收到基挥发分 13.88% 、干燥基灰分 30.59% 、低位发热量 20.57MJ/KG 。
现场检查捞渣机内无垮焦。
检修人员对自动控制系统进行了检查，现场及工程师站无相关检修工作，现场检查测量仪表工作正常。
（四）原因分析：
机组异常停运后，厂里立即组织了相关技术人员对负压保护动作原因进行分析， 4 月 20 日西安热工研究院的两位技术专家到厂，厂里再次组织人员进行了分析，经与会人员对各项数据的认真、仔细的研究，事件原因分析如下：
1、事件发生前锅炉各项参数稳定，炉膛压力短时从最后一个波峰迅速降低到极低保护动作，分析认为锅炉燃烧不稳，炉膛负压波动调节过程中出现局部燃烧恶化，导致炉膛负压保护动作是本次异常停运的直接原因。 判断依据如下：
1) 从 14:37:49 到 14:38:00 的 11 秒时间里，炉膛负压测量值从 -0.030/-0.035/-0.021Kpa 变化到 -1.327/-1.316/-1.268Kpa ，变化量达到 -1.297/-1.281/-1.247Kpa 。（详见附件 1 ：机组负压变化列表）
2) 从 14:37:50 到 14:38:00 的 10S 钟时间里，所有炉膛 4 个角的 8 支炉膛温度计均在下降，其中四号角的两支温度计在 MFT 时降至 864.1 ℃ /708.2 ℃，炉膛灭火保护动作设定值为 800 ℃。（详见附件 2-9 ：机组灭火保护温度检测曲线图）
3) 汽包水位从 14:37:13 的 -260.3mm 下降到 14:37:47 的 -329.7mm 。（见附图 10 ）
2 、 影响锅炉燃烧稳定，导致燃烧局部恶化的间接原因：
1) 给粉机数量共 18 台，事发前运行 17 台，停运 1 台，在低负荷下火焰集中度较差，不利于机组的稳定燃烧。
2) 入炉煤热值偏低，掺配不均，造成个别燃烧器燃烧不稳定，引起燃烧局部恶化。
3) 炉膛负压自动调节系统适应能力不足。事发时及 4 月份 3 次炉膛负压波动时，引风自动调节系统动作正常（详见附件 10-14 ：机组引风机控制逻辑框图及炉膛负压控制曲线图），但因炉膛压力滤波、变频器速率限制、系统惯性迟延等原因，导致炉膛负压调节系统有一定的滞后性，且引风机与送风机、增压风机等的自动调节系统功能及参数也有可以优化的空间，自动控制系统应对异常工况的能力还有待提高。炉膛负压计算值滞后原始测量计算值跟不上测量值的变化，锅炉 MFT 时炉膛负压原始值 -1.327/-1.316/-1.268Kpa ，已经达到跳闸值 -1.2Kpa ，但计算值才到 -0.33Kpa 。由于炉膛负压调节滞后，负压波动大增加了燃烧的扰动。两侧引风机变频器速率受限（实际变频升速率分别为 6.4 、 6.5 转 / 秒，降速率分别为 3.1 、 3.3 转 / 秒），导致引风机变频动作滞后（ MFT 时两侧引风机变频指令为 38.8% 、 36.8% ，但变频转速实际为 58.8% 、 57.4% ）。
（五）暴露问题
1 、对改造后低氮燃烧器的燃烧特性不熟悉，对低负荷工况下投运过多燃烧器的负面作用认识不够；
2 、配煤掺烧工作有待提高。锅炉低负荷时段配煤质量下限应适当提高，同时当掺配煤中有煤质较差的煤种时，应提前给运行部通报信息。
3 、锅炉低负荷稳定燃烧、防止熄火的措施有待强化。对低负荷时停运给粉机对燃烧产生扰动的预想和防范措施准备不足，低负荷时燃烧器的投运方式有待试验优化。
4 、锅炉负压自动调节能力还有待提高 , 未针对变频器的相关性能进一步优化炉膛压力控制系统参数。
（六）防范措施：
1 、联系烟台龙源派专业人员到厂进行指导，综合考虑给粉机转速和粉管风压的影响，保证燃烧稳定的前提下，进行低负荷停运给粉机的试验，尽量多停运给粉机，提高一次风压，并形成制度指导运行操作，提高燃烧器的稳定性。
2 、强化配煤掺烧工作。加强入厂煤煤质监管，完善入厂煤矿发煤质预报机制；提高入炉煤热值允许范围的下限（由原 18MJ/KG 提高至 18.5MJ/KG ），完善并落实确保掺配均匀的措施，避免因煤质不均、劣质煤集中燃烧造成的燃烧波动、恶化；对掺配煤中单一煤种热值低于 18MJ/KG ，及时向运行部通报。
3 、组织烟台龙源专业人员和各生产部门技术人员对低氮燃烧器改造后的燃烧稳定性进行进一步的分析，排查分析低氮燃烧器燃烧扰动的影响因素，针对性修改完善低负荷稳燃和防止熄火措施。并结合深度调峰要求，重新摸索该燃烧器的低负荷稳燃性能。
4 、适当优化炉膛负压保护动作的控制策略。在满足规范、保证安全的前提下，适当放宽保护设定值。
5 、优化油枪热备用自动投入逻辑，准确判断燃烧异常、及时投入油枪，提高燃烧波动时的稳燃能力。
6 、两侧引风机变频模式运行时影响升降速率，降低了自动控制系统异常工况的响应能力。对变频器的性能的适应性重新评估，在评估前引风机变频切至工频运行。
7 、对协调控制方式下送风机、引风机、增压风机等自动调节控制系统进行优化，应根据变频器的相关性能进一步优化炉膛压力控制系统参数，提高自动调节系统适应复杂工况的能力。
附件 1 ：事发前 10S 机组负压及调节指令、反馈变化列表
时间 |
炉膛压力变送器 A |
炉膛压力变送器 B |
炉膛压力变送器 C |
引风机 A 变频器指令 |
引风机 B 变频器指令 |
引风机 A 变频器转速 |
引风机 B 变频器转速 |
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 ：机组灭火保护温度检测 A 曲线图
上图为 #1 角温度测点 A ， MFT 前 10 秒时间内温度由 1106.2 ℃将至 939.8 ℃，下降幅度为 166.4 ℃。
附件 3 ：机组灭火保护温度检测 A1 曲线图
上图为 #1 角温度测点 A1 ， MFT 前 10 秒时间内温度由 1243.1 ℃将至 1106.9 ℃，下降幅度为 136.2 ℃。
附件 4 ：机组灭火保护温度检测 B 曲线图
上图为 #2 角温度测点 B ， MFT 前 10 秒时间内温度由 1176.6 ℃将至 1165.1 ℃，下降幅度为 11.5 ℃。
附件 5 ：机组灭火保护温度检测 B1 曲线图
上图为 #2 角温度测点 B1 ， MFT 前 10 秒时间内温度由 1395 ℃将至 1116.1 ℃，下降幅度为 278.9 ℃。
附件 6 ：机组灭火保护温度检测 C 曲线图
上图为 #3 角温度测点 C ， MFT 前 10 秒时间内温度由 1179.3 ℃将至 930.5 ℃，下降幅度为 248.8 ℃。
附件 7 ：机组灭火保护温度检测 C1 曲线图
上图为 #3 角温度测点 C1 ， MFT 前 10 秒时间内温度由 1252.2 ℃将至 1181 ℃，下降幅度为 71.2 ℃。
附件 8 ：机组灭火保护温度检测 D 曲线图
上图为 #4 角温度测点 D ， MFT 前 10 秒时间内温度由 1031.1 ℃将至 864.1 ℃，下降幅度为 167 ℃。
附件 9 ：机组灭火保护温度检测 D1 曲线图
上图为 #4 角温度测点 D1 ， MFT 前 10 秒时间内温度由 1029.6 ℃将至 708.2 ℃，下降幅度为 321.4 ℃。
附件 10 ：跳闸前汽包水位曲线图
附件 11 ：机组引风机控制逻辑框图
引风机负压变频自动调节控制回路采用单个 PI 控制，设置有送风指令前馈，与增压风机无相关前馈设置。调节参数设置为：负压滤波时间常数 8S ，增益 P:2.8, 积分时间 I ： 90S ，送风前馈增益 1.6 。炉膛压力＞ 0.5KPa 时闭锁减，低于 -1.3 KPa 时闭锁增。
附件 12 ：事发当日机组引风机炉膛负压控制曲线图
14 ： 37 ： 49 之后的 11 秒内，炉膛压力快速的由 -0.030kpa 下降至 -1.316kpa ，触发 MFT 。
附件 13 ：事发前 4 月 2 日机组引风机炉膛负压控制曲线图
上图为 2019 年 4 月 2 日 14:42-14:46 炉膛压力调节曲线，图中选取的两点处炉膛压力在 4 秒的时间里由 -0.354kpa 波动至 0.344kpa ，波动范围为 0.698kpa ，在波动发生的 1 分钟后调节系统收敛，且调节趋势趋于平稳，调节过程良好。
附件 14 ：事发前 4 月 9 日机组引风机炉膛负压控制曲线图
上图为 2019 年 4 月 9 日 11:55-12:00 炉膛压力调节曲线，图中选取的两点处炉膛压力在 24 秒的时间里由 -0.266kpa 波动至 0.114kpa ，波动范围为 0.380kpa ，在波动发生的 2 分钟后调节系统收敛，且调节趋势趋于平稳，调节过程合格。
附件 15 ：事发前 4 月 11 日机组引风机炉膛负压控制曲线图
上图为 2019 年 4 月 11 日 2:03-2:07 炉膛压力调节曲线，图中选取的两点处炉膛压力在 6 秒的时间里由 -0.102kpa 波动至 0.149kpa ，波动范围为 0.251kpa ，在波动发生的 1 分钟后调节系统收敛，且调节趋势趋于平稳，调节过程良好。
附件 16 ：机组 SOE 记录
附件 17 ：机组操作员记录
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