600MW超臨界汽輪機(jī)冷態(tài)啟動暖機(jī)方式優(yōu)化

張強(qiáng)++黃常城

摘 要：通常情況下燃煤機(jī)組啟動用時(shí)越短，鍋爐投油時(shí)間縮短，啟動油耗隨之減少，機(jī)組可以提前帶至預(yù)期負(fù)荷，發(fā)電量增加，啟動成本將降低。由于機(jī)組啟動過程變短，機(jī)組處于不穩(wěn)定的工況時(shí)間變短，風(fēng)險(xiǎn)也將大幅減少。根據(jù)高中壓缸內(nèi)缸內(nèi)壁溫度劃分，機(jī)組啟動狀態(tài)分為冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)、極熱態(tài)四種啟動狀態(tài)，期中冷態(tài)啟動耗時(shí)最長，啟動消耗和安全風(fēng)險(xiǎn)均為最高，因此對機(jī)組冷態(tài)啟動操作進(jìn)行優(yōu)化，縮短啟機(jī)時(shí)間，對節(jié)能降耗促進(jìn)安全生產(chǎn)工作意義重大。為實(shí)現(xiàn)機(jī)組冷態(tài)啟動過程安全、經(jīng)濟(jì)，云南能投威信能源有限公司對汽機(jī)冷態(tài)啟動暖機(jī)方式進(jìn)行了優(yōu)化，通過和傳統(tǒng)啟動方式進(jìn)行對比分析，證明采用優(yōu)化后暖機(jī)方式開機(jī)，安全、經(jīng)濟(jì)效益提高顯著。

關(guān)鍵詞：超臨界；汽輪機(jī)；暖機(jī)；600MW

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.014

1 概述

云南能投威信能源有限公司一期2×600MW超臨界機(jī)組汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的超臨界、中間一次再熱、三缸四排汽、單軸、雙背壓、凝汽式、八級回?zé)崞啓C(jī)，型號為：N600-24.2/566/566，額定出力600MW，額定轉(zhuǎn)速3000r/min。機(jī)組采用定—滑—定方式，帶基本負(fù)荷并調(diào)峰運(yùn)行。從汽機(jī)端向發(fā)電機(jī)端看轉(zhuǎn)子為逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。汽輪機(jī)推薦采用中壓缸啟動方式，亦可采用高中壓缸聯(lián)合啟動，現(xiàn)本項(xiàng)目汽輪機(jī)采用的是中壓缸啟動方式。

主再熱蒸汽管道采用2-1-2布置方式。由鍋爐高溫過熱器出口來的兩路主蒸汽匯成一路主蒸汽，至汽機(jī)側(cè)再分為兩路，經(jīng)兩個(gè)主汽閥、四個(gè)處于同一腔室高壓調(diào)節(jié)閥后經(jīng)過導(dǎo)汽管進(jìn)入汽輪機(jī)高壓缸，膨脹做功后由外下缸兩側(cè)排出后，匯合成一路經(jīng)高排逆止門由冷再蒸汽管進(jìn)入鍋爐低溫再熱器；由鍋爐高溫再熱器出口來的兩路再熱蒸汽匯成一路熱再蒸汽，至汽機(jī)側(cè)分成兩路，經(jīng)汽輪機(jī)兩側(cè)的中壓聯(lián)合汽閥，從四根導(dǎo)管進(jìn)入汽輪機(jī)中壓缸膨脹做功，中壓缸作功后的蒸汽，經(jīng)一根異徑連通管分別進(jìn)入兩個(gè)低壓缸，兩個(gè)低壓缸均為雙分流結(jié)構(gòu)，蒸汽從通流部分的中部流入，作功后的乏汽分別流入安裝在每一個(gè)低壓缸下部的凝汽器。

2 兩種暖機(jī)方式效果

2.1 傳統(tǒng)暖機(jī)方式操作

（1）根據(jù)廠家提供的汽輪機(jī)說明書，機(jī)組冷態(tài)啟動時(shí)，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級后高壓缸內(nèi)壁金屬溫度小于150℃，汽輪機(jī)需進(jìn)行高壓缸預(yù)暖。待調(diào)節(jié)級后高壓缸內(nèi)壁金屬溫度大于150℃時(shí)，進(jìn)行悶缸處理，悶缸時(shí)間不少于4小時(shí)。在傳統(tǒng)冷態(tài)開機(jī)過程中，為了不影響后續(xù)開機(jī)操作，通常情況下我們提前6小時(shí)進(jìn)行高壓缸預(yù)暖操作。

（2）汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前主蒸汽壓力維持6-8MPa，汽輪機(jī)打閘摩擦檢查結(jié)束后，將汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速升至400r/min左右，此時(shí)高調(diào)閥開度為18%-19%，待高調(diào)閥鎖住，繼續(xù)升速至1500r/min，進(jìn)行不少于4小時(shí)中速暖機(jī)。當(dāng)高壓調(diào)節(jié)級內(nèi)壁溫度和中壓缸進(jìn)汽室溫度均大于320℃，此時(shí)相應(yīng)中壓缸排汽溫度達(dá)240℃，檢查高中壓缸膨脹正常，中速暖機(jī)結(jié)束。

中速暖機(jī)結(jié)束參數(shù)：

（3）中速暖機(jī)結(jié)束后，將汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速升至3000r/min，暖機(jī)時(shí)間約1.5小時(shí)。

（4）從機(jī)組并網(wǎng)到機(jī)組帶負(fù)荷至360MW，汽輪機(jī)在低負(fù)荷階段暖機(jī)時(shí)間約2.5小時(shí)。

2.2 優(yōu)化后暖機(jī)方式操作

（1）機(jī)組冷態(tài)啟動時(shí)，汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前8小時(shí)進(jìn)行汽輪機(jī)高壓缸預(yù)暖，將調(diào)節(jié)級后高壓缸內(nèi)壁金屬溫度升至200℃后，進(jìn)行悶缸處理，沖轉(zhuǎn)前調(diào)節(jié)級后高壓缸內(nèi)壁金屬溫度達(dá)190℃左右。

高壓缸預(yù)暖結(jié)束參數(shù)：

悶缸結(jié)束參數(shù)：

（2）汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前主蒸汽壓力維持8-9MPa，汽輪機(jī)打閘摩擦檢查結(jié)束后，待汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降至99r/min時(shí)及時(shí)投入暖機(jī)模式，升速至400r/min左右，此時(shí)高調(diào)閥開度為16%，待高調(diào)閥鎖住，繼續(xù)升速至1500r/min，進(jìn)行一小時(shí)中速暖機(jī)，汽輪機(jī)全面檢查正常后將其升速至2000r/min，進(jìn)行兩小時(shí)中高速暖機(jī)，最后汽輪機(jī)升速至3000r/min，進(jìn)行一小時(shí)高速暖機(jī)。采取優(yōu)化后暖機(jī)方式開機(jī)，中壓缸溫度提升明顯，由傳統(tǒng)暖機(jī)方式的220℃提升至優(yōu)化后暖機(jī)方式的280℃以上，由于暖機(jī)充分，缸脹充分，高中壓缸脹差維持在7mm以下，整個(gè)啟動過程中汽輪機(jī)軸系振動均在正常范圍內(nèi)，大大縮短了后續(xù)低負(fù)荷暖機(jī)時(shí)間，使機(jī)組可以盡快帶到預(yù)期負(fù)荷。

機(jī)組啟動暖機(jī)過程數(shù)據(jù)：

（3）整個(gè)機(jī)組冷態(tài)啟動過程中，機(jī)組維持高真空（-82KPa）。

（4）從機(jī)組并網(wǎng)到機(jī)組帶負(fù)荷至360MW，汽輪機(jī)在低負(fù)荷階段暖機(jī)時(shí)間約1.5小時(shí)。

3 兩種暖機(jī)方式對比

兩種暖機(jī)方式過程參數(shù)：

參數(shù)對比分析：

（1）采用優(yōu)化暖機(jī)方式后機(jī)組沖轉(zhuǎn)缸溫提升了40℃，在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前高缸溫度較高，高壓缸預(yù)暖充分，確保機(jī)組在1500r/min，2000r/min，3000r/min這三個(gè)階段暖機(jī)時(shí)間可以達(dá)到預(yù)期效果。

（2）優(yōu)化暖機(jī)方式后高調(diào)閥鎖定閥位比傳統(tǒng)暖機(jī)方式減少2-3%，中缸進(jìn)汽量明顯增加，大大改善暖機(jī)期間中缸預(yù)暖效果，為縮短暖機(jī)時(shí)間奠定了基礎(chǔ)。

（3）再熱蒸汽參數(shù)不變的情況下，2000r/min中高速暖機(jī)中調(diào)閥開度增加了3%，低旁平均開度減少10%，機(jī)組中缸進(jìn)汽量大幅增加，暖機(jī)效果有明顯的改善，暖機(jī)結(jié)束后中缸溫度提升30℃，同時(shí)冷源損失也大幅減少。

（4）采用優(yōu)化暖機(jī)方式后，沖轉(zhuǎn)前高壓缸膨脹值達(dá)9mm左右，后續(xù)沖轉(zhuǎn)及低負(fù)荷時(shí)可以保證高中壓缸脹差最高控制在7mm左右，大大縮短低負(fù)荷每個(gè)階段汽輪機(jī)暖機(jī)時(shí)間，同時(shí)大大改善汽輪機(jī)啟動過程中運(yùn)行工況，可以很好解決汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過程中經(jīng)常會出現(xiàn)因暖機(jī)不充分汽輪機(jī)振動大延長機(jī)組啟動時(shí)間的難題，降低了機(jī)組冷態(tài)啟動的風(fēng)險(xiǎn)。

（5）提前8小時(shí)進(jìn)行高壓缸預(yù)暖，汽輪機(jī)總膨脹值可以達(dá)到13mm左右，可以提前預(yù)判汽輪機(jī)滑銷系統(tǒng)工作是否正常，確認(rèn)汽輪機(jī)本體膨脹未受阻，對后續(xù)開機(jī)工作不會造成影響。

（6）整個(gè)機(jī)組啟動過程縮短約2.5小時(shí)，大大降低機(jī)組啟動燃油成本，同時(shí)機(jī)組提前并網(wǎng)，增加了2.5小時(shí)發(fā)電量，此種暖機(jī)方式在降本增效方面成效顯著。

4 小結(jié)

燃煤機(jī)組冷態(tài)啟動耗時(shí)最長，啟動過程中需要消耗大量燃油，操作復(fù)雜，風(fēng)險(xiǎn)較高，通過在實(shí)踐中不斷摸索改進(jìn)，形成一套汽輪機(jī)冷態(tài)啟動下暖機(jī)行之有效操作方法，縮短了機(jī)組冷態(tài)啟動的時(shí)間約2.5小時(shí)，大大降低了開機(jī)過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也減少了冷態(tài)開機(jī)的成本，對節(jié)能降耗，促進(jìn)安全生產(chǎn)工作意義重大。

參考文獻(xiàn)：

[1]李建剛.汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行[M].動力工程學(xué)報(bào)，北京：中國電力出版社.

[2]集控運(yùn)行規(guī)程[M].

作者簡介：張強(qiáng)（1985-），男，江蘇宿遷人，本科，助理工程師，主要從事火力發(fā)電企業(yè)集控運(yùn)行及技術(shù)管理工作。