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摘 要：火力发电厂锅炉汽包水位是运行人员监视的重要参数，并且作为发电厂MFT主保护重要指标之一，汽包水位控制是运行人员操作技能水平的体现。鉴于此，分析总结了台山电厂2号炉汽包水位波动大的根本原因，以期有效预防汽包水位异常的发生，保障机组的安全稳定运行。
关键词：锅炉;汽包水位;制粉系统;磨煤机
1 台山电厂锅炉简介
台山电厂2号炉为上海锅炉厂制造的亚临界压力一次中间再热控制循环汽包炉，型号为SG-2026/17.5-M905。制粉系统采用中速磨煤机正压直吹系统，燃烧器采用四角布置切向燃烧方式，锅炉设置A、B、C、D、E、F六套制粉系统。2号炉制粉系统磨煤机型号为HP-983碗式中速磨煤机，给煤机型号为EG-2490。
汽包炉汽包水位是日常工作及事故处理过程中重要的监视和调整参数，汽包水位高或低有以下危害：（1）汽包水位H，将造成过热蒸汽带水汽品质劣化，使管道水击强烈振动，蒸汽管道内壁结垢超温，汽机阀门生锈卡涩，进而使锅炉管道变形超温爆管而停炉，调速汽门卡涩而发生超速事故。（2）汽包水位HH，汽轮机将发生水冲击，损坏汽轮机叶片及轴承等。（3）汽包水位L，在下降管口形成漩涡漏斗，大量汽水混合物进入下降管造成下降管内汽水密度减小，运动压力减小，破坏正常的水循环，造成水冷壁超温。（4）汽包水位LL，造成个别水冷壁发生循环停滞，水冷壁过热导致爆管，被迫停炉。
台山电厂2号炉汽包水位高低报警值及锅炉保护跳闸值如表1所示。
2 汽包水位波动大的异常工况处理过程
2020-04-05T00：10，2号机组负荷251 MW、AGC自动模式，主汽压力9.5 MPa，煤量106 t/h;C、D、E制粉系统运行，A、B、F制粉系统备用，大油枪及微油备用，六大风机运行正常。A、B汽泵运行正常，C电泵备用。A、B汽泵再循环36%、100%开度，汽包水位正常。
00：12，接值长令，调度曲线2号机降负荷200 MW（需倒换制粉投油稳燃）。
00：13，退AGC自动，A汽泵再循环开至50%，降负荷至244 MW。操作人员分工：副值A进行汽温调整，副值B启动F制粉系统（F磨煤机设置微油，其他制粉系统无微油），并停运C制粉系统。
00：17，启动F制粉系统磨煤机入口风量71 t/h，出口温度65 ℃，启动F给煤机带煤量7 t/h。
00：18，F磨煤机出口4个火检均无，继续加煤量至14 t/h。
00：20，F磨煤机出口火检无好转，继续加煤量至25 t/h，并提高磨煤机入口风温，提高磨煤机出口煤粉温度及浓度，并投入F磨煤机微油装置，之后火检有所好转。
00：21，F磨煤机空载电流由26 A上涨至27 A，出口压力由0.45 kPa上涨至0.75 kPa，判断磨煤机有少量出粉，继续将F给煤机加煤至29 t/h并观察，因总煤量过调相应减少C给煤机煤量。
00：21，监盘大屏发现主汽压力有下降趋势，由9.5 MPa下降至8.7 MPa，机组负荷下降至225 MW，且总煤量维持不变。
（1）分析认为F制粉系统为最下层制粉系统，启动该制粉系统后火焰中心会有所下移，使炉膛水冷壁辐射吸热加强，主汽压力会升高，与实际现象不符。
（2）立即询问副值，确认未大幅度减少减温水，单侧在40 t/h左右，检查汽机调门、一次调频情况及二次风系统均正常，检查C、D、E制粉系统均运行正常。
（3）立即检查启动的F制粉系统，发现F给煤机煤量至29 t/h后磨煤机电流只上涨1 A且无继续上涨趋势，同时出口压力维持在0.7 kPa左右，故判断F制粉系统出粉较少或者不出粉。
（4）F磨煤机无出粉，但给煤量已计算至燃料总量，检查C、D、E给煤机煤量均有所减小，故实际进入炉膛煤粉量减少，导致主汽压力降低0.8 MPa。
（5）考虑到若降低F给煤机煤量，总煤量将降低，C、D、E制粉系统则自动加入约20 t燃煤，况且F磨煤机内已进入约15 t燃煤，如果磨煤机突然出粉，双重煤量叠加可能发生堵磨或汽温严重超限事件，故给煤量微调减少10 t。知会副值做好F磨煤机突然出粉预期，调低汽温并开大给水泵再循环，保持C给煤机运行并观察，如F磨煤机长时间不出粉，则C给煤机加煤并停运F制粉系统。
磨煤机启动汽包水位及负荷变化趋势图如图1所示。
00：25，炉膛负压由-97 Pa上升至180 Pa，汽包水位高报警并快速上涨至+154 mm，立即检查两台给水泵，发现其运行正常，汽轮机高调门及高压旁路均正常。通过给水系统再循环控制汽包水位，降低C给煤机出力至9 t/h，并将锅炉主控切手动，稳定风量并适当降低总煤量，其间汽包水位最低至-150 mm，稳定后检查F磨煤机运行正常，判断为F磨煤机突然出粉增大，停运C给煤机。
00：50，机组各项参数稳定，其间汽包水位最高至154 mm，最低至-150 mm。
3 汽包水位波动大原因分析
3.1 追忆近期汽包水位波动大异常历史记录
2020年4月3日夜班，配合2E制粉系统进行紧缩孔调节工作处理，启动2F制粉系统、停运2E制粉系统操作期间，出现汽包水位大幅波動的情况与本次完全相同，主参数曲线及F磨煤机出粉曲线与本次完全相同。不同之处在于，4月3日机组负荷290 MW时倒换制粉系统，其间汽包水位最高至127 mm，最低至-165 mm，而本次4月5日在机组244 MW时倒换制粉系统。
3.2 汽包水位波动大分析结论
（1）正常制粉系统给煤机启动后加煤量约10 t/h，2 min后磨煤机电流及出口压力均上涨，出粉正常。（2）2F制粉系统存在异常，通过最近几次2F制粉系统启动过程中各相关参数观察及分析，F给煤机启动后需给煤至约25 t/h，且5～7 min后磨煤机电流及出口压力才会上涨，此后出粉才恢复正常。（3）机组负荷越高，锅炉燃烧稳定性越高，高负荷时启动F磨煤机对系统燃烧影响小，负荷低则相反。 从以上汽包水位异常及参数分析均可看出，汽包水位异常是由F制粉系统出力影响的。整个操作过程中，操作人员操作均正常，异常处理也正常，故判断为设备异常所致。
直接原因：启动2F制粉系统，磨煤机突然出粉，导致汽包水位波动大。
间接原因：2F磨煤机碾磨故障。
3.3 磨煤机设备异常主要原因
（1）磨煤机侧机体内异常。侧机体为石子煤、铁块等杂物提供了排放通道，需检查磨煤机侧机体内刮板及一次风道角度。（2）磨碗装置异常。磨碗装置主要包括磨碗、保持环、耐磨板、磨碗轴、夹紧环以及一组呈扇形状的衬板，需检查磨碗有无松动。（3）磨辊装置异常。磨辊装置与磨碗将煤磨制成所要求的细度。磨碗上方设有3组磨辊，每只磨辊设有单独的弹簧加载装置，磨辊与磨碗之间留有一定的间隙，需检查磨煤机磨辊间隙。（4）分离器异常。分离器由折向门、内锥体、倒锥体组成。一次风煤粉气流经过分离器后，细度不合格的煤粉颗粒回到磨碗重新碾磨，需检查分离器是否损坏及煤粉的细度。
4 磨煤机设备异常未处理汽包水位控制措施及检修后试运效果
4.1 汽包水位波动大的运行控制措施
（1）加强与设备人员沟通，对F磨煤机进行内部检查，确认碾磨出粉异常原因。（2）高负荷启动F磨煤机时，对燃烧系统影响较小，带低煤量10 t/h给煤量，需待磨煤机电流及出粉正常后继续加煤。（3）降负荷倒换制粉系统时，尽量在高负荷;为防止制粉系统跳闸，将微油先投入，10 t/h给煤量，需待磨煤机电流及出粉正常后继续加煤。（4）运行人员做好经验总结，启动制粉系统要缓慢，判断磨煤机出力是否准确。（5）停运F制粉系统，交检修人员检查磨煤机侧机体内、磨碗装置、磨辊装置、分离器等情况，发现异常及时修复。（6）将F磨煤机电流曲线置大屏处，以便观察磨煤机出粉情况。
4.2 磨煤机检修处理后试运效果
经停运F制粉系统，隔离系统交检修调整磨辊间隙、焊接刮板、调节磨辊紧力后，试运制粉系统在规定时间内正常出粉，汽包水位未发生水位波动大的工况。
5 结语
汽包水位波动大在我厂1～5号机组均有发生，其原因复杂多样。为了更好地保证安全生产，总结机组异常事件，增强事故处理的快速性和准确性成为发电厂生产的首要任务，异常发生后应尽快准确地找出异常发生原因并加以消除，以保证机组正常运行，满足电网需求。
[参考文献]
[1] 邵裕森，戴先中.过程控制工程[M].北京：机械工业出版社，2000.
[2] 马占辉.对高压锅炉汽包水位的分析及运行中的控制[J].中國新技术新产品，2010（1）：138-139.
[3] 周昌成.燃气涡轮发动机气动热力学理论及其应用（下册）[J].发电设备，1996（11）：33.
收稿日期：2021-03-01
作者简介：唐道朋（1979—），男，黑龙江齐齐哈尔人，工程师，研究方向：发电厂集控运行。
关键词：锅炉;汽包水位;制粉系统;磨煤机
1 台山电厂锅炉简介
台山电厂2号炉为上海锅炉厂制造的亚临界压力一次中间再热控制循环汽包炉，型号为SG-2026/17.5-M905。制粉系统采用中速磨煤机正压直吹系统，燃烧器采用四角布置切向燃烧方式，锅炉设置A、B、C、D、E、F六套制粉系统。2号炉制粉系统磨煤机型号为HP-983碗式中速磨煤机，给煤机型号为EG-2490。
汽包炉汽包水位是日常工作及事故处理过程中重要的监视和调整参数，汽包水位高或低有以下危害：（1）汽包水位H，将造成过热蒸汽带水汽品质劣化，使管道水击强烈振动，蒸汽管道内壁结垢超温，汽机阀门生锈卡涩，进而使锅炉管道变形超温爆管而停炉，调速汽门卡涩而发生超速事故。（2）汽包水位HH，汽轮机将发生水冲击，损坏汽轮机叶片及轴承等。（3）汽包水位L，在下降管口形成漩涡漏斗，大量汽水混合物进入下降管造成下降管内汽水密度减小，运动压力减小，破坏正常的水循环，造成水冷壁超温。（4）汽包水位LL，造成个别水冷壁发生循环停滞，水冷壁过热导致爆管，被迫停炉。
台山电厂2号炉汽包水位高低报警值及锅炉保护跳闸值如表1所示。
2 汽包水位波动大的异常工况处理过程
2020-04-05T00：10，2号机组负荷251 MW、AGC自动模式，主汽压力9.5 MPa，煤量106 t/h;C、D、E制粉系统运行，A、B、F制粉系统备用，大油枪及微油备用，六大风机运行正常。A、B汽泵运行正常，C电泵备用。A、B汽泵再循环36%、100%开度，汽包水位正常。
00：12，接值长令，调度曲线2号机降负荷200 MW（需倒换制粉投油稳燃）。
00：13，退AGC自动，A汽泵再循环开至50%，降负荷至244 MW。操作人员分工：副值A进行汽温调整，副值B启动F制粉系统（F磨煤机设置微油，其他制粉系统无微油），并停运C制粉系统。
00：17，启动F制粉系统磨煤机入口风量71 t/h，出口温度65 ℃，启动F给煤机带煤量7 t/h。
00：18，F磨煤机出口4个火检均无，继续加煤量至14 t/h。
00：20，F磨煤机出口火检无好转，继续加煤量至25 t/h，并提高磨煤机入口风温，提高磨煤机出口煤粉温度及浓度，并投入F磨煤机微油装置，之后火检有所好转。
00：21，F磨煤机空载电流由26 A上涨至27 A，出口压力由0.45 kPa上涨至0.75 kPa，判断磨煤机有少量出粉，继续将F给煤机加煤至29 t/h并观察，因总煤量过调相应减少C给煤机煤量。
00：21，监盘大屏发现主汽压力有下降趋势，由9.5 MPa下降至8.7 MPa，机组负荷下降至225 MW，且总煤量维持不变。
（1）分析认为F制粉系统为最下层制粉系统，启动该制粉系统后火焰中心会有所下移，使炉膛水冷壁辐射吸热加强，主汽压力会升高，与实际现象不符。
（2）立即询问副值，确认未大幅度减少减温水，单侧在40 t/h左右，检查汽机调门、一次调频情况及二次风系统均正常，检查C、D、E制粉系统均运行正常。
（3）立即检查启动的F制粉系统，发现F给煤机煤量至29 t/h后磨煤机电流只上涨1 A且无继续上涨趋势，同时出口压力维持在0.7 kPa左右，故判断F制粉系统出粉较少或者不出粉。
（4）F磨煤机无出粉，但给煤量已计算至燃料总量，检查C、D、E给煤机煤量均有所减小，故实际进入炉膛煤粉量减少，导致主汽压力降低0.8 MPa。
（5）考虑到若降低F给煤机煤量，总煤量将降低，C、D、E制粉系统则自动加入约20 t燃煤，况且F磨煤机内已进入约15 t燃煤，如果磨煤机突然出粉，双重煤量叠加可能发生堵磨或汽温严重超限事件，故给煤量微调减少10 t。知会副值做好F磨煤机突然出粉预期，调低汽温并开大给水泵再循环，保持C给煤机运行并观察，如F磨煤机长时间不出粉，则C给煤机加煤并停运F制粉系统。
磨煤机启动汽包水位及负荷变化趋势图如图1所示。
00：25，炉膛负压由-97 Pa上升至180 Pa，汽包水位高报警并快速上涨至+154 mm，立即检查两台给水泵，发现其运行正常，汽轮机高调门及高压旁路均正常。通过给水系统再循环控制汽包水位，降低C给煤机出力至9 t/h，并将锅炉主控切手动，稳定风量并适当降低总煤量，其间汽包水位最低至-150 mm，稳定后检查F磨煤机运行正常，判断为F磨煤机突然出粉增大，停运C给煤机。
00：50，机组各项参数稳定，其间汽包水位最高至154 mm，最低至-150 mm。
3 汽包水位波动大原因分析
3.1 追忆近期汽包水位波动大异常历史记录
2020年4月3日夜班，配合2E制粉系统进行紧缩孔调节工作处理，启动2F制粉系统、停运2E制粉系统操作期间，出现汽包水位大幅波動的情况与本次完全相同，主参数曲线及F磨煤机出粉曲线与本次完全相同。不同之处在于，4月3日机组负荷290 MW时倒换制粉系统，其间汽包水位最高至127 mm，最低至-165 mm，而本次4月5日在机组244 MW时倒换制粉系统。
3.2 汽包水位波动大分析结论
（1）正常制粉系统给煤机启动后加煤量约10 t/h，2 min后磨煤机电流及出口压力均上涨，出粉正常。（2）2F制粉系统存在异常，通过最近几次2F制粉系统启动过程中各相关参数观察及分析，F给煤机启动后需给煤至约25 t/h，且5～7 min后磨煤机电流及出口压力才会上涨，此后出粉才恢复正常。（3）机组负荷越高，锅炉燃烧稳定性越高，高负荷时启动F磨煤机对系统燃烧影响小，负荷低则相反。 从以上汽包水位异常及参数分析均可看出，汽包水位异常是由F制粉系统出力影响的。整个操作过程中，操作人员操作均正常，异常处理也正常，故判断为设备异常所致。
直接原因：启动2F制粉系统，磨煤机突然出粉，导致汽包水位波动大。
间接原因：2F磨煤机碾磨故障。
3.3 磨煤机设备异常主要原因
（1）磨煤机侧机体内异常。侧机体为石子煤、铁块等杂物提供了排放通道，需检查磨煤机侧机体内刮板及一次风道角度。（2）磨碗装置异常。磨碗装置主要包括磨碗、保持环、耐磨板、磨碗轴、夹紧环以及一组呈扇形状的衬板，需检查磨碗有无松动。（3）磨辊装置异常。磨辊装置与磨碗将煤磨制成所要求的细度。磨碗上方设有3组磨辊，每只磨辊设有单独的弹簧加载装置，磨辊与磨碗之间留有一定的间隙，需检查磨煤机磨辊间隙。（4）分离器异常。分离器由折向门、内锥体、倒锥体组成。一次风煤粉气流经过分离器后，细度不合格的煤粉颗粒回到磨碗重新碾磨，需检查分离器是否损坏及煤粉的细度。
4 磨煤机设备异常未处理汽包水位控制措施及检修后试运效果
4.1 汽包水位波动大的运行控制措施
（1）加强与设备人员沟通，对F磨煤机进行内部检查，确认碾磨出粉异常原因。（2）高负荷启动F磨煤机时，对燃烧系统影响较小，带低煤量10 t/h给煤量，需待磨煤机电流及出粉正常后继续加煤。（3）降负荷倒换制粉系统时，尽量在高负荷;为防止制粉系统跳闸，将微油先投入，10 t/h给煤量，需待磨煤机电流及出粉正常后继续加煤。（4）运行人员做好经验总结，启动制粉系统要缓慢，判断磨煤机出力是否准确。（5）停运F制粉系统，交检修人员检查磨煤机侧机体内、磨碗装置、磨辊装置、分离器等情况，发现异常及时修复。（6）将F磨煤机电流曲线置大屏处，以便观察磨煤机出粉情况。
4.2 磨煤机检修处理后试运效果
经停运F制粉系统，隔离系统交检修调整磨辊间隙、焊接刮板、调节磨辊紧力后，试运制粉系统在规定时间内正常出粉，汽包水位未发生水位波动大的工况。
5 结语
汽包水位波动大在我厂1～5号机组均有发生，其原因复杂多样。为了更好地保证安全生产，总结机组异常事件，增强事故处理的快速性和准确性成为发电厂生产的首要任务，异常发生后应尽快准确地找出异常发生原因并加以消除，以保证机组正常运行，满足电网需求。
[参考文献]
[1] 邵裕森，戴先中.过程控制工程[M].北京：机械工业出版社，2000.
[2] 马占辉.对高压锅炉汽包水位的分析及运行中的控制[J].中國新技术新产品，2010（1）：138-139.
[3] 周昌成.燃气涡轮发动机气动热力学理论及其应用（下册）[J].发电设备，1996（11）：33.
收稿日期：2021-03-01
作者简介：唐道朋（1979—），男，黑龙江齐齐哈尔人，工程师，研究方向：发电厂集控运行。