660MW機組單機運行增加高壓汽封自供汽站及控制對策

秦海龍（大唐濱州發電有限公司，山東　濱州　256651）

660MW機組單機運行增加高壓汽封自供汽站及控制對策

秦海龍
（大唐濱州發電有限公司，山東濱州256651）

該文針對某電廠660MW超臨界機組由于單機運行而且沒有啟動鍋爐，機組在啟停過程中因汽輪機沒有軸端汽封供汽源而無法運行這一問題，根據機組自身主蒸汽系統設計安裝一套高壓汽封自供汽系統，并闡述了具體控制對策，實現了汽輪機在啟停中軸端汽封自供汽。

660MW汽輪機；單機運行；汽封自供汽

1　前言

火力發電廠汽輪機軸端汽封的作用主要是為了阻止汽缸高壓端蒸汽外漏、汽缸低壓端空氣漏入汽缸，保證凝汽器內真空。汽輪機軸端汽封系統一般設計兩路供汽汽源，分別為輔助蒸汽供汽和再熱器冷段蒸汽供汽。而單機運行沒有啟動爐的發電機組，在啟停機過程中軸端汽封系統因為沒有供汽汽源，機組無法正常啟停。在這種情況下，必須考慮增加第三套軸端汽封供汽系統，實現發電機組單機自啟停。

2　660MW機組汽輪機汽封供汽系統簡介

某電廠機組1×660MW超臨界燃煤發電機組，整體工程是由東北電力設計院設計，汽輪機是由哈爾濱汽輪機廠（以下簡稱哈汽）生產，汽輪機技術數據型號：N660-24.2/566/566型，額定功率：660MW，額定進汽壓力：24.2MPa，主蒸汽溫度：566℃，再熱蒸汽溫度：566℃。汽輪機汽封系統設計有兩套供汽汽源，分別是輔助蒸汽供汽和再熱器冷段蒸汽供汽。汽封母管蒸汽壓力要求維持在0.13～0.135MPa，汽封蒸汽溫度要求控制在150～170℃。

3　660MW機組汽輪機增加高壓汽封自供汽系統的改造

為實現660MW機組單機運行，需增加安裝一套高壓汽封供汽系統，實現機組啟停機時汽封供汽要求，具體改造方案如下：

供汽汽源從660MW機組本身主蒸汽管道上引出。如圖3-1所示，主蒸汽經過電動截止門、氣動壓力調節閥門、手動截止門后，進入汽封母管。為增加高壓供汽站的供汽可靠性和便于檢修設計了電動旁路閥門。其氣動調節門的控制信號取自汽封母管的壓力，在DCS中使用PID運算器實現閉環調節，保證蒸汽控制壓力范圍在0.13～0.135Mpa之間。

圖3-1

為保證高壓汽封供汽汽源的溫度達汽封供汽的要求，設計了一套汽封高壓供汽的減溫裝置，如圖3-1所示，減溫水引自凝結水泵出口，壓力為4.5Mpa，溫度為50℃，經過減溫調節閥門噴至高壓汽封供汽管道中。為增加減溫裝置的可靠性和便于檢修設計了手動旁路閥門。減溫水調節信號取自汽封母管的溫度信號，在DCS中使用PID運算器實現閉環調節，控制汽封供汽溫度在150～170℃之間。其減溫裝置控制參數見表3-1所列。

為保證高壓汽封供汽的蒸汽品質，防止主蒸汽的凝結水進入到汽封蒸汽母管中，在主蒸汽引出管處設置自動疏水裝置。如圖3-1所示，整個疏水裝置由疏水罐、疏水閥、液位控制裝置構成。當疏水罐液位達到高位后，疏水閥自動打開排掉疏水罐中的蒸汽疏水，當水位達到低位后，疏水閥自動關閉。

表3-1　減溫器出、入口蒸汽參數

4　高壓汽封自供汽系統的控制

（1）高壓汽封自供汽系統投入運行后具體運行控制采取如下措施：1）冷態啟動（第一級金屬溫度≤120℃時），投入高壓汽封自供汽系統，要求蒸汽母管壓力維持在0.13～0.135MPa，壓力通過調節高壓供汽站的調節閥來控制壓力；蒸汽母管溫度控制在150～170℃，溫度調節通過調節減溫裝置中的減溫水噴水閥來控制汽封母管蒸汽溫度；2）溫態至極熱態啟動（第一級金屬溫度≥120℃）要求汽封蒸汽母管壓力與冷態啟動時相同。蒸汽母管溫度要求如下：

圖4-1

供向汽輪機汽封的蒸汽應有不低于14℃的過熱度。

在高、中壓汽輪機汽封區的汽封供汽蒸汽溫度與轉子金屬溫度差常期不應超過110℃。

當高壓、中壓汽缸端壁溫度等于或低于205℃時，根據供汽閥進口壓力按圖4-1選擇汽封系統高壓供汽閥進口溫度。

當高壓、中壓汽缸端壁溫度高于205℃時，用圖4-2和圖4-3根據測得的供汽壓力（供汽調節閥上游）和高壓、中壓汽缸端壁金屬溫度確定汽封供汽溫度的最大值和最小值。

3）停機期間，凝汽器真空消失之前，汽封系統繼續運行。當負荷降至25%以下時，中壓缸后汽封已停止供汽，此時用高壓汽封供汽或再熱器冷段汽源供汽。當負荷降至零，汽輪機主、再熱汽閥完全關閉以后，不再有再熱器冷段蒸汽，此時由高壓汽封供汽。待凝器真空消失后，停止所有汽封供汽。

圖4-2

圖4-3

（2）高壓汽封自供汽事故情況下的運行。汽輪機事故脫扣狀態：如果導致汽輪機脫扣的事故與汽封系統無直接關系，則汽封系統的運行與停機期間相同。但必須注意維持蒸汽與金屬表面溫差在最低水平，以防止汽封體及汽封段轉子表面損害。

高壓汽封和/或再熱器冷段汽封供汽調節閥損壞：當系統自密封時，如果汽封供汽調節閥損壞，每個供汽管道上的電動旁路閥能繼續向汽封聯箱供汽并控制聯箱壓力。當汽封母管壓力低于0.121MPa，如果高壓供汽調節閥沒開啟，則關閉兩側手動和電動截止閥，然后高壓供汽旁路閥緩慢開啟，向汽封聯箱供汽。

汽封壓力過高：如果由于汽封系統損壞引起汽封聯箱壓力過高，裝設于汽封母管上的安全閥在壓力達到0.27MPa時開啟，閥門應能在0.78MPa最大壓力下排泄高壓汽封和再熱器冷段汽封供汽調節閥全開時的總流量與低壓供汽量之差。安全閥開啟不是汽輪機脫扣的條件，當汽封聯箱壓力低于0.27MPa時安全閥關閉，系統繼續向汽封供汽。如果壓力超過0.78MPa，則汽封系統不能維持機組運行，引起汽輪機脫扣。

減溫器減溫水調節閥損壞：如果減溫水調節閥損壞，則關閉調節閥前后的截止閥，然后緩慢開啟旁路閥以控制噴水量，維持汽封母管溫度在150～170℃之間。

5　改造后的效果

在完成改造后，對高壓汽封自供汽系統進行了整體試運，各項試驗參數均合格，達到了改造的預期效果，實現了660MW機組單機啟動汽封自供汽。此次改造很好的解決了單機啟動在沒有輔助汽源的情況下汽封供汽問題，為同類型600MW機組單機啟動汽封供汽積累了寶貴經驗。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.187