張超

【摘 要】汽輪機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)由于缸溫較低，低于金屬脆性轉(zhuǎn)變溫度，在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)往往需要長(zhǎng)時(shí)間的暖機(jī)來保證汽輪機(jī)的安全啟動(dòng)。在采用汽輪機(jī)汽缸預(yù)暖技術(shù)后，將汽缸及轉(zhuǎn)子溫度加熱至150℃以上，沖轉(zhuǎn)時(shí)可取消汽輪機(jī)的低速暖機(jī)，縮短高速暖機(jī)時(shí)間。本文介紹了汽輪機(jī)汽缸預(yù)暖技術(shù)在大唐安陽發(fā)電廠300MW供熱機(jī)組上的應(yīng)用。通過機(jī)組實(shí)際啟動(dòng)過程表明：采用汽缸預(yù)暖技術(shù)后，在保證設(shè)備安全的前提下，加快了機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)速度，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī)；汽缸預(yù)暖；快速啟動(dòng)；節(jié)能降耗

0.引言

隨著我國(guó)電力市場(chǎng)化的不斷深入，電網(wǎng)對(duì)發(fā)電企業(yè)的汽輪發(fā)電機(jī)組的快速啟動(dòng)提出了更高的要求。同時(shí)，各發(fā)電企業(yè)為了降低發(fā)電成本，自身也有節(jié)能降耗的要求。

我廠#1機(jī)組采用東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的C300/235-16.7/0.343/537/537型（合缸）亞臨界中間再熱兩排汽采暖抽汽凝汽式汽輪機(jī)，汽輪機(jī)設(shè)置了盤車狀態(tài)下汽缸預(yù)暖功能。在我廠以往的機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)中，并未有效利用該預(yù)暖系統(tǒng)，導(dǎo)致機(jī)組啟動(dòng)過程會(huì)耗用大量的燃油及部分廠用電。為了加快機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)速度，降低能耗，結(jié)合汽輪機(jī)汽缸預(yù)暖系統(tǒng)的設(shè)置，并根據(jù)汽輪機(jī)汽缸預(yù)暖的原理及參數(shù)要求，通過合理有效的利用汽缸預(yù)暖裝置，大大縮短了機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間、降低了油耗，為我廠帶來了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

1.汽缸預(yù)暖系統(tǒng)設(shè)置

1.1汽缸預(yù)暖的要求

在機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過程中，當(dāng)汽輪機(jī)高壓內(nèi)缸上半內(nèi)壁金屬壁溫溫度低于150℃時(shí)需要進(jìn)行預(yù)暖，其過程為：機(jī)組啟動(dòng)并網(wǎng)前24小時(shí)投入環(huán)水及開式水，啟動(dòng)真空泵在凝汽器建立真空，投入主機(jī)軸封，投入汽缸預(yù)暖，對(duì)高壓和中壓部分的轉(zhuǎn)子及汽缸進(jìn)行預(yù)熱，將汽機(jī)轉(zhuǎn)子中心孔溫度逐步加熱到150℃以上，然后再進(jìn)行汽輪機(jī)的沖轉(zhuǎn)。

1.2預(yù)暖的汽源

預(yù)暖汽源為輔汽，壓力0.4～0.8MPa，供汽溫度為210～250℃，預(yù)暖汽溫最高不超過300℃。

1.3預(yù)暖系統(tǒng)的布置

由機(jī)組輔汽母管上引出一路蒸汽管道，接至高排逆止門前，該管路中裝設(shè)了兩個(gè)電動(dòng)閥門，用來控制汽缸預(yù)暖的進(jìn)汽量和速率，機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)在汽機(jī)盤車狀態(tài)下利用鄰機(jī)輔汽對(duì)高壓轉(zhuǎn)子及汽缸進(jìn)行預(yù)暖。輔汽暖機(jī)系統(tǒng)圖見圖1。

1.4預(yù)暖的流程

以#1機(jī)組為例，預(yù)暖的流程如下所述。

（1）打開位于汽輪機(jī)后的汽輪機(jī)側(cè)的所有閥殼、汽缸、管道的疏水門和所有抽汽管道的疏水門。

（2）關(guān)閉各抽汽管道的逆止門、高排逆止門。

（3）機(jī)組投盤車，凝結(jié)水系統(tǒng)已投運(yùn)。

（4）凝汽器通循環(huán)水后，啟動(dòng)真空泵建立真空。

（5）軸封系統(tǒng)疏水暖管后投入軸封系統(tǒng)，真空維持在50～55kPa。

（6）預(yù)暖母管經(jīng)充分疏水后，向汽輪機(jī)投入預(yù)暖蒸汽，氣流從高壓缸排汽口逆行進(jìn)入高中壓缸的高壓通流部分和內(nèi)外缸夾層，然后，部分汽流經(jīng)疏水口進(jìn)入疏水系統(tǒng)，另一部分汽流經(jīng)高中壓間軸封漏入中壓部分，經(jīng)連通管、低壓缸去凝汽器。

（7）當(dāng)進(jìn)行預(yù)暖時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽缸各測(cè)點(diǎn)的金屬溫升及時(shí)調(diào)整預(yù)暖進(jìn)汽一次門（二次門全開）的開度及凝汽器真空，以便控制溫升率不大于50℃/h，汽缸各壁溫差應(yīng)在允許范圍內(nèi)。

（8）預(yù)暖過程中要保證各疏水管道暢通，并避免冷水冷氣進(jìn)入汽缸。

（9）應(yīng)根據(jù)中壓缸進(jìn)汽處內(nèi)壁溫度值及溫升率及時(shí)調(diào)整凝汽器真空值以使中壓缸進(jìn)汽處內(nèi)壁溫度能較快的達(dá)到50℃。

（10）高旁開啟后，經(jīng)過高排逆止門漏入高壓缸內(nèi)的蒸汽與預(yù)熱蒸汽的溫度差應(yīng)保持在±50℃之內(nèi)。

（11）當(dāng)高壓內(nèi)缸上半內(nèi)壁金屬溫度達(dá)到150℃以上并保持2～3小時(shí)，中壓缸進(jìn)汽處上半內(nèi)壁金屬溫度已經(jīng)超過50℃并保持1小時(shí)，且高中壓缸總膨脹大于7mm時(shí)，預(yù)暖即可結(jié)束，關(guān)閉預(yù)暖進(jìn)汽一次門、二次門；全開汽缸所有的疏水門。使機(jī)組達(dá)到正常啟動(dòng)的狀態(tài)。

（12）如果沖轉(zhuǎn)時(shí)的主汽溫度比高壓主汽閥殼體中壁的金屬溫度高出60℃以上時(shí)，就有必要對(duì)閥體進(jìn)行預(yù)暖。

1.5預(yù)暖投運(yùn)的注意事項(xiàng)

（1）預(yù)暖進(jìn)汽門開啟要緩慢，汽缸進(jìn)汽后要注意監(jiān)視汽缸溫升率及汽缸各處溫差符合要求，尤其是高壓內(nèi)外缸溫差，當(dāng)該處溫差超過50℃時(shí)應(yīng)退出預(yù)暖，溫差小于35℃再投入。

（2）汽缸進(jìn)汽后要注意盤車運(yùn)行情況，防止盤車脫扣，注意監(jiān)視晃動(dòng)、膨脹、脹差，加強(qiáng)對(duì)盤車聽音檢查。

（3）當(dāng)轉(zhuǎn)子被預(yù)暖蒸汽沖轉(zhuǎn)后，應(yīng)降低預(yù)暖汽壓（通過調(diào)整高、低旁路開度或關(guān)小預(yù)暖閥），待轉(zhuǎn)子靜止后，重新投入盤車。

（4）注意低壓缸噴水的自動(dòng)投入情況，否則手動(dòng)投入連續(xù)噴水。

（5）預(yù)暖過程中要保證各疏水管道暢通，避免冷水冷氣進(jìn)入汽缸。

（6）應(yīng)根據(jù)中壓缸進(jìn)汽處內(nèi)壁溫度值及溫升率及時(shí)調(diào)整凝汽器真空值以使中壓缸進(jìn)汽處內(nèi)壁溫度能較快的達(dá)到50℃。

（7）高旁開啟后，經(jīng)過高排逆止門漏入高壓缸內(nèi)的蒸汽與預(yù)熱蒸汽溫度差應(yīng)保持在±50℃之內(nèi)。

（8）當(dāng)預(yù)暖時(shí)間充足是，盡可能將汽缸溫度提高到230℃以上。

（9）預(yù)暖時(shí)如有異常要及時(shí)處理，危及設(shè)備安全時(shí)要立即停止預(yù)暖。

（10）預(yù)暖過程中要重點(diǎn)控制高中壓缸脹差≯4.5mm，高中壓脹差>4.5mm時(shí)應(yīng)退出預(yù)暖，當(dāng)高中壓脹差<3mm時(shí)繼續(xù)投入預(yù)暖。

（11）預(yù)暖過程應(yīng)控制預(yù)暖進(jìn)汽壓力≯0.3MPa、真空≯60KPa，防止盤車脫扣。

2.采用預(yù)暖后機(jī)組的冷態(tài)啟動(dòng)

2012年6月20日，#1機(jī)組進(jìn)行了檢修后的冷態(tài)啟動(dòng)。從#1機(jī)組預(yù)暖投入的趨勢(shì)記錄來看，預(yù)暖前汽機(jī)高壓缸第一級(jí)上/下壁金屬壁溫為33/32℃，至預(yù)暖結(jié)束汽機(jī)高壓缸第一級(jí)金屬溫度達(dá)173/170℃ ，預(yù)暖期間汽機(jī)第一級(jí)金屬溫度的平均溫升率為 9℃/h，遠(yuǎn)低于50℃/h的溫升速率要求。汽輪機(jī)啟動(dòng)過程中高壓第一級(jí)金屬溫度能夠與沖轉(zhuǎn)時(shí)主蒸汽參數(shù)相匹配，沖轉(zhuǎn)時(shí)汽機(jī)高壓缸第一級(jí)金屬溫度為 170/169℃，沖轉(zhuǎn)時(shí)主蒸汽參數(shù)為5.8MPa/355℃。在汽機(jī)沖轉(zhuǎn)過程中高壓缸金屬壁溫也沒有發(fā)生大幅下降的現(xiàn)象，這表明采用輔汽對(duì)高壓缸進(jìn)行返流預(yù)暖，汽輪機(jī)金屬部件基本不會(huì)受交變應(yīng)力的沖擊，采用輔汽返流預(yù)暖對(duì)設(shè)備是安全和可靠的。另外，汽機(jī)上下缸溫差，轉(zhuǎn)子偏心，汽機(jī)差脹，汽輪發(fā)電機(jī)組軸系振動(dòng)，都符合設(shè)備規(guī)范的相關(guān)要求。

采用輔汽暖機(jī)技術(shù)后，根據(jù)預(yù)計(jì)的暖機(jī)結(jié)束時(shí)間，鍋爐可以提前進(jìn)行點(diǎn)火、升壓、升溫的操作，從而可以縮短整個(gè)機(jī)組的啟動(dòng)時(shí)間，該次冷態(tài)啟動(dòng)就比以往正常的冷態(tài)啟動(dòng)縮短了2～3h。

3.汽缸預(yù)暖技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估

采用輔汽暖機(jī)技術(shù)后，在縮短整組啟動(dòng)時(shí)間的同時(shí)，也達(dá)到了節(jié)能降耗的效應(yīng)。

3.1燃油量估算

采用汽缸預(yù)暖技術(shù)之前#1機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)鍋爐蒸汽參數(shù)滿足機(jī)組沖轉(zhuǎn)條件時(shí)對(duì)汽機(jī)進(jìn)行沖轉(zhuǎn)和暖機(jī)。在汽機(jī)沖轉(zhuǎn)暖機(jī)過程中，鍋爐維持一定的壓力、溫度通常要保持4支油槍運(yùn)行，按目前鍋爐每支油槍用油量約 1.2t/h，估算 4支油槍耗用燃油量約 4.8t/h。2011年10月23日#2機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，從鍋爐點(diǎn)火到150MW負(fù)荷退出全部油槍，累計(jì)用時(shí)24h，共用燃油量約為 55噸。2012年6月20日#1機(jī)組采用汽缸預(yù)暖技術(shù)冷態(tài)啟動(dòng)，從鍋爐點(diǎn)火到150MW負(fù)荷退出全部油槍累計(jì)用時(shí)8h，共用燃油量約為9噸。由此估算：采用輔汽暖機(jī)技術(shù)后，機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)可節(jié)約燃油約46噸，經(jīng)濟(jì)效益顯而易見。

3.2輔機(jī)廠用電耗估算

以#1爐為例，送、引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)容量分別為：引風(fēng)機(jī)為2900kW（額定電流326A），送風(fēng)機(jī)為710kW（額定電流79A）。機(jī)組啟動(dòng)期間送風(fēng)機(jī)電流約為20A，引風(fēng)機(jī)電流約80A。則A/B送、吸風(fēng)機(jī)電耗為892 kWh。依舊按2012年6月20日#1機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過程計(jì)算， 縮短啟動(dòng)時(shí)間3h，則節(jié)約送、吸風(fēng)機(jī)總電耗量約為2676kWh?？梢?，采用輔汽預(yù)暖技術(shù)后，節(jié)電效應(yīng)比較明顯，有利于降低廠用電率。

4.結(jié)束語

通過我廠#1、2機(jī)組多次采用汽缸預(yù)暖進(jìn)行冷態(tài)啟動(dòng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，可以大大縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間，節(jié)約啟動(dòng)燃油及廠用電。按每臺(tái)機(jī)每啟停一次計(jì)算，可節(jié)約燃油92噸，廠用電5352kWh。目前該技術(shù)也推廣至我廠#9、10機(jī)組，#9、10機(jī)組原先并沒有設(shè)計(jì)汽缸預(yù)暖系統(tǒng)，在利用機(jī)組檢修機(jī)會(huì)加裝改造了輔汽至汽缸預(yù)暖系統(tǒng)，經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)也獲得了成功。

【參考文獻(xiàn)】

[1]大唐安陽發(fā)電廠熱電.集控運(yùn)行主機(jī)規(guī)程.

[2]大唐安陽發(fā)電廠熱電.集控運(yùn)行汽機(jī)機(jī)系統(tǒng)圖.