唐 峰，王文青，韓 江，陳志新，楊 樂(lè)

（山東中實(shí)易通集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250002）

0 引言

現(xiàn)有運(yùn)行機(jī)組集中供熱系統(tǒng)需要在汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的情況下才能滿足正常的供熱要求，熱電廠汽輪發(fā)電機(jī)組一旦發(fā)生故障，整個(gè)集中供熱系統(tǒng)就會(huì)癱瘓，給供熱區(qū)的企業(yè)生產(chǎn)和人民生活帶來(lái)極大不便，也給發(fā)電企業(yè)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。本文介紹一種汽輪發(fā)電機(jī)組不可用工況下的可靠供汽系統(tǒng)，隔離汽輪發(fā)電機(jī)組，通過(guò)旁路供汽滿足熱電廠的供汽需求，并能在機(jī)組檢修完成后的供汽工況下快速啟動(dòng)。

1 現(xiàn)有供熱方案介紹

1.1 抽汽供熱

汽輪機(jī)抽汽供熱工作流程為凝結(jié)水在除氧器中加熱除氧后通過(guò)鍋爐給水泵輸送至鍋爐，給水在鍋爐水冷壁定壓吸熱汽化為飽和蒸汽，并在過(guò)熱器中繼續(xù)吸熱形成過(guò)熱蒸汽，過(guò)熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)高壓缸絕熱膨脹做功，做完功的蒸汽進(jìn)入再熱器加熱，熱再熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)中壓缸繼續(xù)做功，中壓缸排汽一部分進(jìn)入汽輪機(jī)低壓缸繼續(xù)做功，一部分進(jìn)入熱網(wǎng)加熱系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 汽輪機(jī)抽汽供熱系統(tǒng)示意圖

1.2 高低壓旁路聯(lián)合供熱

針對(duì)供熱機(jī)組熱電耦合、對(duì)電網(wǎng)深度調(diào)峰適應(yīng)性差的問(wèn)題，在機(jī)組低負(fù)荷工況時(shí)，汽輪機(jī)設(shè)計(jì)抽汽流量一定的情況下，通過(guò)采用汽輪機(jī)高低壓旁路聯(lián)合供熱方案［1］，經(jīng)高壓旁路將部分主蒸汽旁路至高壓缸排汽，低壓旁路作為供熱的補(bǔ)充汽源，提高機(jī)組在低負(fù)荷時(shí)的供熱能力，如圖2所示。

圖2 高低壓旁路聯(lián)合供熱系統(tǒng)示意圖

1.3 高背壓供熱

在采暖供熱季，機(jī)組高背壓側(cè)凝汽器循環(huán)水采用熱網(wǎng)循環(huán)水回水［2］，通過(guò)調(diào)節(jié)中壓缸至低壓缸排汽液動(dòng)調(diào)節(jié)閥減少中壓缸至低壓缸排汽量，增加汽輪機(jī)中壓缸排汽至熱網(wǎng)供汽量，通過(guò)低壓缸排汽加熱熱網(wǎng)循環(huán)水將冷源損失降低，同時(shí)提高機(jī)組供熱能力并保證機(jī)組的循環(huán)熱效率，如圖3所示。

圖3 高背壓供熱系統(tǒng)示意圖

1.4 中壓缸排汽供熱

純凝機(jī)組為了供熱改造為抽凝機(jī)組，在中壓缸排汽至低壓缸管路增設(shè)一路三通管道［3］，引出一路為熱網(wǎng)提供熱源，在中壓缸排汽至低壓缸管路上加裝抽汽壓力液動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥來(lái)控制抽汽參數(shù)。此液動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥在全關(guān)位置仍然能保證低壓缸最小安全流量，保證低壓缸的安全運(yùn)行，如圖4所示。

圖4 中壓缸排汽供熱系統(tǒng)示意圖

1.5 低壓缸零出力供熱

低壓缸零出力技術(shù)是指為了增加中壓缸的抽汽量，在低壓缸高真空條件下［4］將汽輪機(jī)抽凝供汽改為背壓機(jī)組供汽，在中壓缸排汽至低壓缸連通管道上采用關(guān)斷閥代替抽汽液動(dòng)調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)低壓缸零出力，如圖5所示。為了保證低壓轉(zhuǎn)子的運(yùn)行安全，從中壓缸排汽引一路蒸汽經(jīng)過(guò)減溫減壓后對(duì)低壓缸進(jìn)行冷卻，減少低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的鼓風(fēng)熱量，并增加葉片安全監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)保證機(jī)組運(yùn)行安全［5］。

圖5 低壓缸零出力供熱系統(tǒng)示意圖

2 汽輪發(fā)電機(jī)組不可用工況下的可靠供汽系統(tǒng)

現(xiàn)有機(jī)組供汽方案需要在汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行工況下才能滿足正常的供汽要求。本文提出的一種汽輪發(fā)電機(jī)組不可用工況下的可靠供汽系統(tǒng)，保證汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障時(shí)仍能正常供汽，如圖6所示。該系統(tǒng)包括一套隔離汽輪機(jī)旁路熱網(wǎng)供汽系統(tǒng)，一套熱再熱蒸汽管道防超壓和啟動(dòng)系統(tǒng)，一套凝汽器外置疏水?dāng)U容器系統(tǒng)，一套熱網(wǎng)凝結(jié)水回水系統(tǒng)，一套高壓加熱器抽汽及備用疏水系統(tǒng)。

2.1 隔離汽輪機(jī)旁路供汽系統(tǒng)

汽輪發(fā)電機(jī)組故障隔離汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)，在過(guò)熱蒸汽管道與高壓缸之間管道上設(shè)置有過(guò)熱蒸汽至高壓缸的電動(dòng)隔離閥，隔離過(guò)熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)。熱再熱蒸汽管道與中壓缸之間設(shè)置有熱再熱蒸汽至中壓缸電動(dòng)隔離閥，隔離熱再熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)。這樣可滿足機(jī)組安全檢修的需要和隔離汽輪機(jī)運(yùn)行的需要。

熱網(wǎng)用汽汽源在汽輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)取自中壓缸排汽，在汽輪發(fā)電機(jī)組故障時(shí)增設(shè)一路旁路供汽管路，在熱再熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)中壓缸前通過(guò)減溫減壓后接入供熱系統(tǒng)。供汽管道上依次串接有熱再熱蒸汽至熱網(wǎng)供汽氣動(dòng)逆止閥、熱再熱蒸汽至熱網(wǎng)減溫減壓器液動(dòng)調(diào)節(jié)閥和熱再熱蒸汽至熱網(wǎng)供汽電動(dòng)隔離閥。減溫水來(lái)自熱網(wǎng)回水，該管路上依次有熱網(wǎng)回水至減溫減壓器電動(dòng)隔離閥和熱網(wǎng)回水至減溫減壓器減溫水氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。這樣可滿足汽輪發(fā)電機(jī)組故障時(shí)隔離汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)的供汽汽源需要。

2.2 熱再熱蒸汽管道防超壓和啟動(dòng)系統(tǒng)

熱再熱蒸汽管道上還增設(shè)一路蒸汽排放管道，在熱再熱蒸汽管道超壓時(shí)保證熱再熱蒸汽壓力低于安全閥的動(dòng)作值。在凝汽器不可用時(shí)關(guān)閉低壓旁路調(diào)節(jié)閥，通過(guò)此蒸汽排放管道滿足鍋爐的啟動(dòng)需要。蒸汽排放管道與大氣相連通，蒸汽排放管道上設(shè)置有熱再熱蒸汽排汽至大氣電動(dòng)隔離閥和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。

2.3 凝汽器外置疏水?dāng)U容器系統(tǒng)

該供汽系統(tǒng)設(shè)置一套凝汽器外置疏水?dāng)U容器系統(tǒng)。在機(jī)組啟動(dòng)和運(yùn)行期間，過(guò)熱蒸汽管道疏水、熱再熱蒸汽管道疏水、冷再熱蒸汽管道疏水、輔助蒸汽系統(tǒng)疏水、熱網(wǎng)供汽管道疏水以及2號(hào)高壓加熱器的備用危急疏水排至凝汽器外置疏水?dāng)U容器。凝汽器外置疏水?dāng)U容器減溫水來(lái)自除鹽水。當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)組故障隔離汽輪機(jī)時(shí)，通過(guò)疏水泵將疏水輸送至機(jī)組排水槽；當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)，通過(guò)疏水泵將疏水輸送至凝汽器。

凝汽器外置疏水?dāng)U容器系統(tǒng)包括外置疏水?dāng)U容器，該外置疏水?dāng)U容器與疏水管道和排水管道分別相連，疏水管道用于接收系統(tǒng)疏水并輸送至外置疏水?dāng)U容器，外置疏水?dāng)U容器輸出端與凝汽器和機(jī)組排水槽相連通，減溫水取自除鹽水。保證汽輪發(fā)電機(jī)組不可用時(shí)，汽輪發(fā)電機(jī)組的疏水系統(tǒng)能正常運(yùn)行。

圖6 汽輪發(fā)電機(jī)組不可用工況下的可靠供汽系統(tǒng)示意圖

2.4 熱網(wǎng)凝結(jié)水回水系統(tǒng)

熱網(wǎng)凝結(jié)水回水系統(tǒng)設(shè)置有一路高壓除鹽水補(bǔ)水管道，高壓除鹽水補(bǔ)水管道上設(shè)置有高壓除鹽水至熱網(wǎng)回水補(bǔ)水電動(dòng)隔離閥、調(diào)節(jié)閥和逆止閥。熱網(wǎng)凝結(jié)水回水系統(tǒng)設(shè)置有回水增壓泵，并聯(lián)管道上還設(shè)置有熱網(wǎng)回水增壓泵旁路電動(dòng)閥。熱網(wǎng)凝結(jié)水回水管道與凝汽器之間連通的管道上設(shè)置熱網(wǎng)回水至凝汽器的電動(dòng)隔離和調(diào)節(jié)閥。熱網(wǎng)凝結(jié)水回水管道與除氧器之間連通的管道上設(shè)置熱網(wǎng)回水至除氧器的電動(dòng)隔離和調(diào)節(jié)閥。

汽輪發(fā)電機(jī)組故障隔離汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)，熱網(wǎng)凝結(jié)水回水系統(tǒng)將高壓除鹽水補(bǔ)水輸送至除氧器。當(dāng)旁路供汽系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，熱網(wǎng)回水通過(guò)增壓泵將回水送至除氧器；當(dāng)旁路供汽系統(tǒng)正常運(yùn)行并且凝汽器和凝結(jié)水泵可用時(shí)，熱網(wǎng)回水通過(guò)回水旁路電動(dòng)閥將回水送至凝汽器，然后經(jīng)凝結(jié)水泵輸送至除氧器。

當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，熱網(wǎng)凝結(jié)水回水經(jīng)增壓泵旁路電動(dòng)閥、熱網(wǎng)回水至凝汽器電動(dòng)隔離和調(diào)節(jié)閥后直接輸送至凝汽器。

2.5 高壓加熱器回?zé)岢槠到y(tǒng)

高壓加熱器利用汽輪機(jī)抽汽來(lái)加熱鍋爐給水，使鍋爐給水溫度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從而提高電廠的熱效率并保證機(jī)組出力。高壓加熱器疏水通過(guò)逐級(jí)自流至除氧器，每臺(tái)高壓加熱器單獨(dú)設(shè)置一路危急疏水管道至凝汽器。

汽輪發(fā)電機(jī)組故障隔離汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)為了保證鍋爐效率和安全運(yùn)行，用冷再熱蒸汽加熱2號(hào)高壓加熱器使鍋爐給水溫度滿足要求，2號(hào)高壓加熱器疏水增設(shè)一路備用疏水管道和一路備用危急疏水管道。備用疏水管道通過(guò)疏水調(diào)節(jié)閥至除氧器；備用危急疏水管道通過(guò)危急疏水調(diào)節(jié)閥至凝汽器外置疏水?dāng)U容器。在隔離汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，2號(hào)高壓加熱器疏水通過(guò)備用疏水系統(tǒng)運(yùn)行。

2.6 一種汽輪發(fā)電機(jī)組不可用工況下的可靠供汽系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)熱網(wǎng)凝結(jié)水回水系統(tǒng)將高壓除鹽水補(bǔ)水輸送至除氧器。凝結(jié)水在除氧器中加熱除氧后通過(guò)鍋爐給水泵輸送至鍋爐，給水在鍋爐水冷壁定壓吸熱汽化為具有一定過(guò)熱度的飽和蒸汽，并在過(guò)熱器中繼續(xù)吸熱形成過(guò)熱蒸汽，過(guò)熱蒸汽經(jīng)過(guò)高壓旁路氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)入冷再熱蒸汽管道，再進(jìn)入鍋爐再熱器加熱，加熱后的再熱蒸汽通過(guò)熱再熱蒸汽管道供汽減溫減壓后進(jìn)入熱網(wǎng)供汽母管。當(dāng)旁路供汽系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，熱網(wǎng)回水通過(guò)增壓泵將回水送至除氧器；當(dāng)旁路供汽系統(tǒng)正常運(yùn)行并且凝汽器和凝結(jié)水泵可用時(shí)，熱網(wǎng)回水通過(guò)旁路電動(dòng)閥將回水送至凝汽器，然后經(jīng)凝結(jié)水泵輸送至除氧器。

3 汽輪發(fā)電機(jī)組不可用供汽工況下機(jī)組快速啟動(dòng)

汽輪發(fā)電機(jī)的故障消除后，在機(jī)組旁路供汽系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，檢查機(jī)組的盤車、軸封、真空等汽輪發(fā)電機(jī)啟動(dòng)前所有需要投入的系統(tǒng)已正常投入，汽輪發(fā)電機(jī)主要聯(lián)鎖保護(hù)已投入。打開過(guò)熱蒸汽管道與高壓缸之間的電動(dòng)隔離閥，同時(shí)打開熱再熱蒸汽管道與中壓缸之間的電動(dòng)隔離閥。通過(guò)高壓旁路調(diào)節(jié)閥和低壓旁路調(diào)節(jié)閥以及減溫水調(diào)節(jié)閥將主再熱蒸汽參數(shù)控制在啟動(dòng)參數(shù)范圍內(nèi)。啟動(dòng)過(guò)程中嚴(yán)密監(jiān)視汽輪機(jī)的軸向位移、推力軸承金屬溫度及各軸承的振動(dòng)等參數(shù)。在保證鍋爐運(yùn)行并且機(jī)組旁路供汽系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組安全快速啟動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出的汽輪發(fā)電機(jī)組不可用工況下的可靠供汽系統(tǒng)與現(xiàn)有運(yùn)行供熱機(jī)組相比，能在汽輪發(fā)電機(jī)組故障的情況下隔離汽輪機(jī)，通過(guò)旁路供汽滿足對(duì)熱網(wǎng)的供汽需求，機(jī)組檢修完成后在供汽工況下可以快速啟動(dòng)。既能保證供熱區(qū)的企業(yè)生產(chǎn)和人民生活需要，同時(shí)給發(fā)電企業(yè)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)收益，在熱力發(fā)電廠有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。