[摘要]隨著國民經濟的快速發(fā)展,大容量、高參數(shù)、效率高的機組越來越成為電力生產的主要力量,小容量、效率低的機組調峰也就成一種必然的趨勢,這樣就需要一些效率低的機組在運行方式上做一相應的改變,兩班制運行也就成一種必然,隨著運行方式的改變,大量的燃料被節(jié)約,提高整個電力系統(tǒng)的經濟效益,但是一些機組以前是按著帶基本負荷設計的,隨著運行方式的改變,在啟動中就會遇到很多的問題,就啟動中遇到的問題,進行探討和研究,使機組能夠安全、穩(wěn)定的投入運行,避免事故的發(fā)生。

[關鍵詞]兩班制熱態(tài)啟動

中圖分類號:TM7文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0710010-01

隨著國民經濟的迅速增長和對能源的節(jié)約有效利用,大容量、高參數(shù)、效率高的機組越來越多的成為電力系統(tǒng)的主力軍,以前200MW及以下的機組調峰就成為一種必然趨勢,200MW的機組一經調峰,必然要偏離設計情況下運行,機組效率大大降低,造成燃料的大量浪費,為了節(jié)約大量的燃料,200MW及以下的機組實行兩班制運行方式,也是電力生產的一種必然,兩班制運行的機組,白天滿負荷運行,晚間尖峰負荷過后,就停止汽輪機運行,停機6-8小時,早上熱態(tài)啟動,這種運行方式要求機組能適應頻繁啟停,從點火到滿負荷共需要90分鐘左右(參考文獻:中國電力990307)。

原設計帶基本負荷的200MW機組在實行這種運行方式時,就會遇到很多的問題,為了解決這些問題,在這里進行探討和研究。

一、汽輪機轉子、汽缸由于溫度的不匹配而產生的熱應力問題

兩班制運行機組熱態(tài)啟動時,由于汽機停機時間短冷卻不多,溫度還比較高,而啟動時主汽溫度相對較低,溫度的不匹配以及溫升過快,都會在部件中產生熱應力,久之使相應的部件產生裂縫(主要是轉子與汽缸)。對于現(xiàn)有帶基本負荷的機組,為了減少熱應力,從運行上采取措施來減小由于兩班制運行,而引起的熱應力,可采取措施有:

1.控制停機時的降負荷速度(減負荷速度不超過5MW/min)(參考資料:汽輪機運行規(guī)程)停機降負荷時汽缸內壁被冷卻而產生熱拉應力,該應力同蒸汽壓力所產生的機械應力是正向疊加,所以對停機過程更應重視嚴格控制負荷下降速度,嚴密監(jiān)視溫度變化率(主蒸汽溫降速度不超過1.5℃/min,再熱蒸汽溫降速度不超過2℃/min)(參考資料:汽輪機運行規(guī)程)。

2.采用合適的停機方式,盡量提高停機時的主蒸汽溫度。一般采用額定參數(shù)方式停機。

3.采用全周進汽方式啟動。對200MW的機組,四組噴嘴中的三組進行進汽,對汽缸進行均勻加熱,以防在軸向或徑向產生熱應力造成汽缸的變形。

4.選擇合理的沖轉參數(shù)。熱態(tài)啟動時,汽缸金屬溫度約在350℃左右,一般要求熱態(tài)啟動時,主汽溫度比調節(jié)級處高壓缸內壁溫度高50～100℃。如何提高主蒸汽的溫度也是在運行過程中遇到的主要問題,解決的方法主要是:(1)在停機以后主蒸汽系統(tǒng)的疏水要嚴密關閉,防止冷氣進入蒸汽管道,使主蒸汽的溫度降的過快過低。在點火沖轉前的30min開啟主蒸汽管道的疏水,這時由于主蒸汽系統(tǒng)已經是正壓,所以冷氣不能進入系統(tǒng)。(2)提前投入旁路系統(tǒng),加大主蒸汽系統(tǒng)的蒸汽流量和流速來盡快加熱管道內壁。(3)在鍋爐點火后,開大主蒸汽系統(tǒng)管道的疏水門,加大管道疏水,同時加大主蒸汽系統(tǒng)的蒸汽流量和流速來提高汽溫。

5.沖轉之前軸封的供汽溫度要選擇適當,當汽缸溫度350℃以上時,軸封供汽要使用高溫汽源,如果不使用高溫氣源,軸封供汽投入后對轉子起到冷卻作用。

6.沖轉后盡快并列,帶上與汽缸金屬溫度相對應的負荷,并在此負荷下停留一段時間,以使轉子溫度均勻加熱,在升負荷階段要控制主汽溫升率允許的溫升率與汽機金屬的溫度水平有關,溫度水平低,溫升率可以高一些,溫度水平高時,則溫升率慢。

7.采用中壓缸啟動方式。采用中壓缸啟動進行預熱對汽缸各部分加熱均勻,金屬溫升速度合理,等到了沖轉的時候,高壓缸的金屬溫度已經達到了很高的溫度,縮短了啟動時間,提前并網(wǎng)發(fā)電。

二、高、中壓缸由于上下缸溫差產生熱變形的問題

這里所討論的上下缸溫差是指熱態(tài)啟動前的狀況,對于有連續(xù)盤車的汽輪機,應該要求停機后的任何時間都可以啟動,但如上下汽缸溫差過大則將使大軸旋轉時與汽封磨擦,造成轉子彎曲,所以上下缸溫差是造成汽輪機熱態(tài)啟動困難的原因之一。

汽輪機從高溫狀態(tài)快速減負荷停止以后,下汽缸冷卻的速度快于上汽缸,產生上下汽缸溫差的原因,有汽缸結構的因素,也有其它因素。結構的因素有:1.下汽缸帶有抽汽管,汽封漏汽管,疏水管道等,從而增加了散熱面積。2.外缸內自然對流和汽機廠房室內的空氣自然對流,冷空氣直接吹到了下汽缸,而在化妝板上部空間卻形成了熱空氣的停滯區(qū)域,也使上下汽缸產生溫差,但實踐證明,采用合適的保溫材料并有合理的保溫結構和精心施工,完全能保證停機后上下汽缸溫差在允許范圍內。近年來,廣泛采用硅酸鋁石棉氈做為汽缸的保溫材料,用粘合劑一層一層的貼到汽缸壁上,效果比較明顯,上下缸的溫差問題得到明顯的改善。3.在停機時汽缸和法蘭螺栓加熱裝置使用不當造成上下缸溫差過大,因為在停機的過程中,對汽缸來說是對金屬的冷卻過程,由于汽缸壁比較厚,特別是外層缸,所以在停機的過程中,根據(jù)機組的特點及早的控制外層缸上下汽室的進汽量來控制上下缸溫差使之在允許的范圍內。4.由于在停機后的6-8小時內,在汽缸內部要有凝結水聚集在下汽缸,造成下汽缸的溫度低于上汽缸,所以在鍋爐點火升壓后,全開車室的疏水,將車室內的疏水全部排掉,為以后的升壓帶負荷打下良好的基礎,也進一步的避免在加負荷的過程中造成上下缸溫差過大。5.經驗證明,汽輪機在啟動過程中,上下汽缸的溫差,一般都能逐漸減小。因為對于高壓缸來說高壓的1、2號調速氣門所控制的噴嘴是在下半缸,由于采用調速氣門沖轉和升速,下汽缸首先進汽,只要進汽溫度高于金屬溫度,對減少上下缸的溫差就比較有利。6.對于中壓缸上下缸的溫差在啟動中也是經常遇到的問題,但是由于中壓缸壁比較薄,在啟動時中壓調速氣門處在全開的狀態(tài),屬于全周進汽,加熱比較均勻。另外在中壓缸的下部布置很多的低壓抽汽管道,低壓加熱器都是隨著機組的啟動而投入,只要再熱汽溫高于汽缸的金屬溫度,抽汽隨即加熱下缸,上下缸溫差會逐漸的減小或消失。再加上啟動前汽缸的充分疏水和及時的投入中壓法蘭螺栓加熱裝置。所以中壓缸的上下缸溫差一般比較好控制,能夠控制在允許的范圍內。通過以上的分析和采取的措施可以保證汽輪機在停機后的任何時間內都可啟動。

以上是兩班制運行方式中的機組所處的熱態(tài)啟動中所遇到的一些相關的問題,針對這些問題提出解決的方法,使機組能安全、穩(wěn)定的啟動,避免一些事故的發(fā)生。

參考文獻:

[1]《200MW汽輪機的運行》,水利電力出版社.

[2]《單元機組集控運行》,水利電力出版社.

作者簡介:

于占志(1970-),男,遼寧朝陽人,工程師,就職于國電電力朝陽發(fā)電廠。