135MW機(jī)組汽輪機(jī)啟動(dòng)優(yōu)化研究

摘要：自2012年2月起，中煤大屯公司發(fā)電廠生產(chǎn)有關(guān)部門(mén)在各機(jī)組開(kāi)機(jī)過(guò)程中對(duì)運(yùn)行基層班組進(jìn)行指導(dǎo)，對(duì)暖管時(shí)間、開(kāi)機(jī)時(shí)間及汽耗量進(jìn)行量化。經(jīng)過(guò)對(duì)上半年開(kāi)機(jī)情況進(jìn)行總結(jié)對(duì)比，找出啟動(dòng)過(guò)程中的關(guān)鍵因素，在確保安全的情況下縮短了啟動(dòng)時(shí)間，減少了燃油消耗，節(jié)約了啟動(dòng)成本，使汽輪機(jī)響應(yīng)負(fù)荷速度增加，減少大屯電網(wǎng)受進(jìn)電量。

關(guān)鍵詞：135MW;汽輪機(jī);啟動(dòng)過(guò)程;優(yōu)化方案;暖管時(shí)間;開(kāi)機(jī)時(shí)間;汽耗量 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM311 文章編號(hào)：1009-2374（2015）02-0050-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0123

1 問(wèn)題提出

發(fā)電廠#6、#7汽輪機(jī)組為上海汽輪機(jī)有限公司利用日本三菱公司的技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究的D151型機(jī)組，型號(hào)N135-13.24/535/535，為超高壓、中間再熱、雙排汽單軸布置的反動(dòng)式凝汽機(jī)組。與東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG440/13.7-Ⅱ2型循環(huán)流化床鍋爐及山東濟(jì)南發(fā)電設(shè)備廠生產(chǎn)的WX21Z-073LLT型空冷汽輪發(fā)電機(jī)配套組成單元制汽輪發(fā)電機(jī)組，并配有30%B-MCR的高低兩級(jí)串聯(lián)旁路。汽輪機(jī)冷卻方式為單元制自然通風(fēng)冷卻、二次循環(huán)，淡水冷卻器。

發(fā)電廠#6、#7機(jī)組在開(kāi)機(jī)過(guò)程中，沖參數(shù)的選擇、暖管速度、疏水閥門(mén)開(kāi)度大小、旁路系統(tǒng)的投用、機(jī)爐配合等問(wèn)題決定了機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間及開(kāi)機(jī)成本，由于這些人為干涉因素所占比例較大，每次開(kāi)機(jī)由于班組不同人員不同，所以開(kāi)機(jī)時(shí)間及蒸汽汽耗量差別很大。本著從小處細(xì)處著手的工作思路或方法，依據(jù)一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論判斷，從合理縮短啟動(dòng)時(shí)間、避免啟動(dòng)過(guò)程中的不安全狀況、提高機(jī)組啟動(dòng)的經(jīng)濟(jì)性等方面著手，對(duì)如何優(yōu)化汽輪機(jī)啟動(dòng)操作，特別是對(duì)啟動(dòng)過(guò)程中暖管、沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)以及加負(fù)荷等各階段參數(shù)控制，輔助設(shè)備的合理使用等問(wèn)題進(jìn)行較為廣泛的論證。

2 方法與措施

汽輪機(jī)的升速、接帶負(fù)荷過(guò)程是一個(gè)對(duì)汽輪機(jī)汽缸、轉(zhuǎn)子等部件加熱升溫的過(guò)程。汽輪機(jī)暖機(jī)的目的是使汽輪機(jī)各部件在帶額定負(fù)荷前得到提前預(yù)熱，減少汽缸上下缸、汽缸內(nèi)外壁溫差，減少汽缸法蘭與螺栓、轉(zhuǎn)子內(nèi)壁與中心孔溫差，使法蘭相對(duì)膨脹及溫升、溫差等數(shù)據(jù)在允許范圍內(nèi)，避免動(dòng)靜間隙磨擦，縮短啟動(dòng)和接帶負(fù)荷至額定負(fù)荷的時(shí)間，以利于節(jié)能源降耗。

在汽輪機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，由于鍋爐燃燒工況、汽機(jī)運(yùn)行人員技術(shù)水平等因素的影響，造成汽輪機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中汽缸金屬溫升過(guò)快和過(guò)慢現(xiàn)象，造成上下缸溫差大、汽輪機(jī)軸承振動(dòng)大、軸振超限、脹差超限等危及汽輪機(jī)安全的狀況發(fā)生，從而影響機(jī)組的接帶負(fù)荷速度，甚至發(fā)生安全事故。

2.1 暖管過(guò)程

暖管的目的是為了對(duì)主蒸汽管道內(nèi)外壁加熱，利用疏水和旁路系統(tǒng)提升主蒸汽參數(shù)，在保證金屬部件安全的情況下盡快達(dá)到汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)參數(shù)。所以暖管過(guò)程中，既要保證主蒸汽管道運(yùn)行安全，防止升溫過(guò)快而造成管道產(chǎn)生熱應(yīng)力，防止出現(xiàn)裂紋或變形現(xiàn)象的發(fā)生，又要保證暖管時(shí)間，避免升溫速度過(guò)慢，造成鍋爐點(diǎn)火過(guò)程中的能源消耗。怎樣控制合理的暖管速度，是暖管的決定因素。一般應(yīng)嚴(yán)格按照制造廠給定曲線控制升溫、升壓速度，一方面控制鍋爐出口溫度和壓力，另一方面控制疏水和旁路開(kāi)度，機(jī)爐配合，共同完成暖管工作。

2.2 沖轉(zhuǎn)過(guò)程

2.2.1 135MW汽輪機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)的沖轉(zhuǎn)參數(shù)為：主汽壓力為1.6～1.7MPa;主蒸汽溫度在360℃左右，凝汽器真空在-0.06～0.066MPa之間。故啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)啟動(dòng)命令時(shí)間開(kāi)始抽真空，凝汽器真空達(dá)到200mmHg以上及時(shí)進(jìn)行鍋爐點(diǎn)火，不宜過(guò)早也不要過(guò)遲，因?yàn)檫^(guò)早會(huì)增加射水泵的運(yùn)行時(shí)間，而過(guò)遲則會(huì)延誤鍋爐點(diǎn)火。此時(shí)軸封來(lái)汽管道可進(jìn)行同步暖管，這樣可在沖轉(zhuǎn)前及時(shí)投入軸封以使沖轉(zhuǎn)時(shí)凝汽器真空也達(dá)到要求值。

2.2.2 機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，一般在沖轉(zhuǎn)前半小時(shí)向軸封供汽。向軸封供汽過(guò)早，使汽輪機(jī)正脹差增大，向軸封供汽過(guò)晚，影響真空的進(jìn)一步提升，達(dá)不到啟動(dòng)時(shí)的真空要求。

2.2.3 沖轉(zhuǎn)過(guò)程中，汽輪機(jī)凝汽器真空應(yīng)在-0.06～0.07MPa之間，以增加汽輪機(jī)進(jìn)汽量，利于暖機(jī)，機(jī)組中速暖機(jī)結(jié)束后可提高凝汽器真空。

2.2.4 鍋爐點(diǎn)火后升溫升壓速度不宜過(guò)快也不宜過(guò)慢，過(guò)快會(huì)使金屬溫度上升快而造成管道內(nèi)外壁，特別是閥門(mén)三通等部件產(chǎn)生相當(dāng)大的熱應(yīng)力，使管道及其附件產(chǎn)生裂紋或出現(xiàn)變形;而過(guò)慢則會(huì)延長(zhǎng)機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間，對(duì)指標(biāo)控制不利。

2.2.5 沖轉(zhuǎn)時(shí)主蒸汽壓力選擇應(yīng)綜合機(jī)爐兩方面及旁路系統(tǒng)的因素來(lái)考慮，要從便于維持啟動(dòng)參數(shù)的穩(wěn)定出發(fā)，進(jìn)入汽缸的蒸汽流量應(yīng)能滿足汽輪機(jī)順利通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速和初負(fù)荷的需要。我廠135MW機(jī)組的沖轉(zhuǎn)參數(shù)要求是：主汽壓力為1.6～1.7MPa;主蒸汽溫度在360℃左右（保持50℃～80℃的過(guò)熱度），再熱蒸汽溫度不低于300℃（保持50℃的過(guò)熱度），真空度在60～67kPa之間。我們?cè)诒ＷC安全的前提下應(yīng)盡可能地選擇下線，以降低燃油的消耗以及減小熱蒸汽對(duì)汽缸、轉(zhuǎn)子金屬表面的熱沖擊，而且對(duì)控制脹差有利，從而縮短了機(jī)組整體啟動(dòng)時(shí)間。

2.2.6 鍋爐點(diǎn)火后機(jī)側(cè)疏水也應(yīng)盡可能地疏至疏水?dāng)U容器，以降低機(jī)組的汽水損失。在汽溫汽壓逐漸升高后可利用投入疏水?dāng)U容器減溫水來(lái)控制擴(kuò)容器不

超壓。

為了節(jié)約廠用電，在啟動(dòng)過(guò)程中應(yīng)盡量推遲啟泵時(shí)間并使各項(xiàng)工作銜接緊湊。

2.3 輔助設(shè)備啟停

2.3.1 循環(huán)水泵作為主要冷卻水源的提供者，應(yīng)盡量放在給水泵啟動(dòng)前適時(shí)啟用，并及時(shí)投入甲乙側(cè)濾水器供各輔機(jī)冷卻水，根據(jù)需要及時(shí)停用工業(yè)水泵運(yùn)行，此項(xiàng)措施不但節(jié)約了廠用電，還可節(jié)約原水指標(biāo)。

2.3.2 為了保護(hù)軸封加熱器安全運(yùn)行，凝結(jié)水泵應(yīng)在向軸封送汽前啟動(dòng)，以減少凝結(jié)水泵電能消耗。為節(jié)能降耗，我廠已在各機(jī)改造了一臺(tái)凝結(jié)水泵為變

頻泵。

2.3.3 給水泵作為機(jī)側(cè)最大廠用電消耗設(shè)備，應(yīng)把握好啟動(dòng)時(shí)間，一般根據(jù)爐側(cè)點(diǎn)火準(zhǔn)備工作做好暖泵備用，在爐點(diǎn)火前啟動(dòng)，盡量節(jié)約廠用電;同時(shí)也應(yīng)把握好暖泵時(shí)間，以防止由于正暖泵而造成汽水的大量

損失。

2.3.4 高壓調(diào)速油泵也是大功率轉(zhuǎn)機(jī)，因此也不宜啟動(dòng)過(guò)早，只需要在機(jī)組掛閘暖管前啟動(dòng)就可以了，但必須控制好時(shí)間，不能因此而延誤機(jī)組啟動(dòng)。

2.4 加負(fù)荷階段的控制

機(jī)組在加負(fù)荷階段應(yīng)在有力地控制了脹差及各項(xiàng)參數(shù)后快而平穩(wěn)地加負(fù)荷，使機(jī)組盡快達(dá)到額定出力，減少燃油消耗，降低廠用電率，減少汽水損耗，縮短啟動(dòng)時(shí)間。過(guò)程中如果脹差小而穩(wěn)定，即可加快升負(fù)荷速度。監(jiān)視和調(diào)整脹差，是機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行中的重要內(nèi)容，控制汽輪機(jī)脹差的主要措施是：嚴(yán)格控制蒸汽的溫度變化率在規(guī)定的范圍內(nèi)。蒸汽溫度的劇增或劇減，將直接明顯地影響到脹差的變化。如果脹差已接近報(bào)警值，應(yīng)停止升溫升壓，在穩(wěn)定的參數(shù)、負(fù)荷下暖機(jī)，直到脹差穩(wěn)定并回復(fù)，這是控制脹差正、負(fù)向增長(zhǎng)的有效措施之一。必要時(shí)，臨時(shí)進(jìn)行反方向的升溫或降溫，可以作為應(yīng)急手段。

3 效果比較

尋求汽輪機(jī)的合理啟動(dòng)方式，是一個(gè)不斷摸索、改進(jìn)的過(guò)程，合理縮短啟動(dòng)時(shí)間，減少機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中的不安全狀況，同時(shí)兼顧啟動(dòng)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。實(shí)踐證明這些方法是行之有效的。通過(guò)對(duì)此項(xiàng)目的開(kāi)展，縮短啟動(dòng)時(shí)間，減少燃油消耗、減少汽耗，鍛煉了運(yùn)行隊(duì)伍，提高了運(yùn)行人員的安全、成本意識(shí)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李三軍.優(yōu)化汽輪機(jī)開(kāi)停操作的探討[J].能源技術(shù)，2005，26（1）.

[2] 歐陽(yáng)安.火電廠汽輪機(jī)故障診斷分析處理與技術(shù)改造[M].長(zhǎng)春：銀聲音像出版社，2005.

[3] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)先進(jìn)動(dòng)力控制與可靠性研究所，哈爾濱工業(yè)大學(xué).汽輪機(jī)配汽優(yōu)化調(diào)研報(bào)告[R].2010.

作者簡(jiǎn)介：朱廣沛（1963-），男，江蘇沛縣人，中煤大屯公司發(fā)電廠運(yùn)行分場(chǎng)主任，工程師，研究方向：汽輪機(jī)節(jié)能降耗、汽輪機(jī)運(yùn)行調(diào)整及系統(tǒng)優(yōu)化。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）