光熱電站汽輪機面臨的問題以及如何實現快速頻繁啟停

郝天明 展堯 謝彥軍

摘 ?要：光熱電站對汽輪機有較高的技術要求，包括多工況、寬負荷條件下均能保持較高的效率，適應快速、大幅度負荷變化以及適應頻繁啟停等。為了確保達到以上條件對汽輪機的標準提出了更高的要求。一般來講，頻繁啟停會產生轉子應力，引起汽輪機金屬疲勞，降低機組的安全性和使用壽命。每次啟動都是一個加熱過程，對葉片等各個承壓部件會造成較大壓力。這就需要光熱發電用的汽輪機組件具備更好的性能。傳統火電的汽輪機可以在穩定的蒸汽流量下維持連續性滿負荷運轉長達數月，而光熱電站由于受到太陽輻照強度的影響，蒸汽流量時有變化，汽輪機需要具備應對蒸汽流量波動對其造成的影響。

關鍵詞：光熱電站 ?快速啟停 ?頻繁啟停 ?多工況 ?寬負荷

中圖分類號：TK24 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）12（b）-0073-02

Abstract： The Solar-thermal power station also has high technical requirements for steam turbines， including the ability to maintain high efficiency under multiple working conditions and wide load conditions， adapt to rapid and large load changes， and adapt to frequent start and stop.In order to ensure the above conditions to meet the standards of steam turbine put forward higher requirements.Generally speaking， frequent start and stop will produce rotor stress， cause metal fatigue of steam turbine， reduce the safety and service life of the unit.Each start is a heating process， the blade and other pressure components will cause greater pressure.This requires better performance of steam turbine components for Solar-thermal power generation.The steam turbine of traditional thermal power can maintain continuous full load operation for several months at a stable steam flow rate. However， due to the influence of solar radiation intensity on the steam flow rate of Solar-thermal power station， steam flow rate changes from time to time， and steam turbine needs to be able to cope with the impact of steam flow fluctuation on it.

Key Words： Solar-thermal power station;Quick start and stop;Frequent start and stop;Multiple workimg conditions;Wideload

1 ?光熱電站汽輪機面臨的主要問題

光熱電站一般在夜間需要停機，除非是配儲熱24h可運轉的電站。這需要每天至少進行一次啟停操作。

（1）光熱電站汽輪機發電機快速頻繁啟停，汽輪發電機組及其附屬系統的設計與安裝需要考慮太陽能電站運行工況。不同于其他電廠，而是需要快速、頻發啟停、設計需要考慮啟動時間最小化以及運行模式更換的需求。

（2）汽輪發電機組使用過熱蒸汽，在高壓缸中局部膨脹后，蒸汽將被再熱，然后在中低壓缸中再次膨脹做功。汽輪發電機組設計時需要考慮最低的蒸汽參數（溫度、壓力、流量等），滿足可能的最惡劣運行環境。包含最大連續運行負荷、最小連續運行負荷，不同負荷工況以及偏離設計的工況等。

（3）汽輪機必須提供子系統，以防止汽輪機停機的情況下，汽輪機轉子的損壞。汽輪機設計時需要考慮到再熱部分壓力突降的緊急情況，需要考慮到安全保護措施。

（4）汽輪機高壓缸和中低壓缸的最后級的葉片應該能夠在帶有一定含量水分的條件下運行。汽輪機低壓部分葉片工作在含有水滴的濕蒸汽中，在水滴的作用下葉片產生水蝕，特別是低壓末級葉片，由于蒸汽濕度大，且圓周速度又高，使葉片極易遭到水蝕。一般情況下。葉片發生水蝕的區域為頂部進汽邊和根部出汽邊，葉片的水蝕會導致葉片出現蜂窩狀組織，嚴重者使葉片進出汽邊緣呈現鋸齒狀，形成很多細小的裂紋

2 ?如何滿足光熱電站汽輪機快速啟停

（1）由于光熱電站汽輪機頻繁啟停因此汽輪機設計需要滿足機組啟停自動疏水的要求，以減少運行人員的頻發操作。破裂盤膜片或類似的設備將防止渦輪承受高壓，這些裝置位于空冷凝汽器的導管上或在低壓缸排汽部分。

（2）為了減少頻繁啟停對汽輪發電機造成的損害需要在汽輪機外側設計伴熱電纜。將汽輪機缸體分成若干區域每一個區域鋪設的伴熱電纜相互獨立，這樣就可以獨立的對缸體的各個部位進行加熱，確保汽輪機缸體保持適當的溫度以滿足機組快速啟停。如若沒有伴熱電纜汽輪機每次啟動前都需要花費大量的時間預熱。

（3）為了達到快速啟停的目的光熱電站汽輪機設計相比較常規火電站來說一般比較小巧。但這樣會減小了葉片的長度和級數從而會從而減小汽輪機的出力。為了克服這個問題可以將汽輪機轉速提高然后通過變速箱將轉速調至與發電機同步。

（4）汽輪機盤車系統需要保證汽輪機在每天晚間停機時維持汽輪機最低速運轉的要求。為了達到這個要求汽輪機潤滑油系統、頂軸油以及控制油系統在夜間也要保持運行狀態。

3 ?結語

為提高電站效率，汽輪機需要耐高溫高壓，伴隨光熱電站的運行溫度的提升，汽輪機也需要同時進行一些改進。另外，伴隨成熟儲熱技術的應用，光熱電站的日運行小時數將增加，蒸汽流量將更加趨于穩定，汽輪機的運行環境將更好。

太陽能光熱發電出力特性優于光伏發電。太陽能資源具有間歇性和不穩定性的特點，太陽能熱電站配置技術相對成熟的大容量儲熱裝置，可顯著平滑發電出力，減小出力波動，實現發電功率的穩定。

以上的優點奠定了光熱電站在未來的廣闊發展前景。

參考文獻

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