中壓缸啟動與汽機旁路系統研究

仲勇新

摘 要：本文首先對中、高壓缸啟動的優缺點進行了簡要分析，指出了中壓缸啟動的主要問題，最后繪制了啟動曲線，望能經此研究，為此領域實踐有所借鑒。

關鍵詞：中壓缸；汽機旁路系；啟動

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.190

汽輪機的啟動方式依據進氣方式的差異，可劃分為兩種，其一為高壓缸啟動，其二是中壓缸啟動。國內大多數300～600MW汽機，都運用的是高壓缸啟動，而也有許多企業運用的是中壓缸啟動，因此，究竟選擇何種啟動方式，需要根據實際情況來決定，最終目的都是實現系統效率的最大程度提升。

1 兩種啟動方式對比

1.1 高壓缸啟動

（1）優點。①針對高中壓缸來講，其加熱較為均勻，在啟動過程中，蒸汽能夠同時輸送至高壓缸沖動轉子，所以，高中壓缸有著比較均勻的進氣，而且在分缸處加熱也均勻。②可根據實際需要，排除汽機旁路，能夠利用鍋爐5%容量的鍋爐疏水旁路，來最大程度滿足各種工況的啟動要求，但需要指出的是，其有著比較長的啟動時間。對于火電機組而言，其大多數沒有汽機旁路，而是采取的停機即停爐的方式來維持運行。③對于那些帶基本負荷的機組比較實用，也就是機組無需頻繁性啟動與關閉，也不需要頻繁性的調峰或者是帶電運行。所以，其有著比較簡單的操作與運行要求。（2）缺點。第一，啟動慢；第二，受汽機高壓缸脹差的影響與限制，汽機帶廠用電的運行時間，通常情況下，小于30～60min。第三，為了能夠將各種工況解決掉，尤其是FCB工況時所出現的高壓排氣過熱情況，需要對高壓缸排汽溫度加以控制，使其小于450℃。

1.2 中壓缸啟動

（1）優點。①高壓缸有著比較小的熱應力。當中壓缸處于沖轉階段時，高壓缸排汽溫度僅為10℃，所以，有著比較小的高壓缸熱應力，究其原因，可能是沖轉階段高壓缸進汽少或不進汽所致；為了能夠最大程度預防高壓缸由于鼓風磨損所造成的發熱情況，高壓缸需進行抽真空處理，或者是通風冷卻。在高壓缸沖轉過程中，比如熱態啟動，汽機自沖轉至并網，高壓缸的排汽溫度能夠從之前的320℃升至450℃，雖然在相關標準的準許范圍內，但仍存在比較大溫度變化。②啟動快。究其原因，可能因為中壓缸的缸壁比較薄，升溫速度快，與上述高壓缸熱應力比較小之間，有著緊密關聯。（2）缺點。須要安裝高壓缸排汽通風閥與汽機旁路；前者用作汽機冷態沖轉之前，正常建立凝汽器真空狀態后，開展高壓缸倒暖，從而達到縮短啟動時間，保障汽機加熱均勻的目的。

2 中壓缸啟動的若干問題

（1）汽機旁路。之所以要裝設汽機旁路，主要是因為其乃是中壓缸沖轉的基本條件，且有著比較合適的旁路容量，如果存在比較小的旁路容量，汽機沖轉之后，為了能夠確保汽機聲速的蒸汽流量，旁路便會自動關小，直至完全關閉；受此影響，可能會造成旁路退出，造成中亞缸啟動以失敗而告終。如果存在比較大的旁路容量，且高中壓缸進氣閥切換之后，出現負荷升高情況，便會擾動蒸汽參數，造成汽包水位有比較大的波動。（2）避免高壓缸末級葉片過熱。從高壓缸完成暖缸，到高壓缸進汽閥切換前，高壓缸排汽逆止閥始終處在關閉狀態。此時，需要將高壓缸的疏水閥打開，并且還需要將排汽通風閥一并打來，此閥與冷凝器連通，此階段的高壓缸便會被隔離，而呈現真空狀態，預防過長的暖缸時間，高壓缸僅產生較少蒸汽，或者是無蒸汽流動，而造成末級葉片由于鼓風情況而太熱。（3）沖轉前高壓缸倒暖。在啟動中壓缸之后，因高壓缸僅少量甚至不進汽，因此，針對此時的高壓缸來講，無法獲得足夠的熱量，外加高壓缸體積大于中壓缸，缸壁也比較后，因此，高壓缸加熱相比中壓缸，要明顯滯后，如果在啟動之前，并沒有充分加熱，未使其溫度超過150℃，那么汽機沖轉之后，會由于高壓缸加熱之后，而對啟動造成影響。所以，在對汽機沖轉冷態啟動前，需要將中壓調節門開啟，促使再熱器當中的蒸汽互通于高壓缸內部的蒸汽，此外，還需要使蒸汽從高壓缸排汽口，以一種倒流的方式進入到高壓缸，并自軸射處抽出，以此達到悶缸暖機的目的。

3 繪制啟動曲線

針對機組的啟動曲線來講，可將其劃分為兩塊，自點火值沖轉前，由于汽機還沒有進汽，此段的啟動速度快慢，會對鍋爐的許可升壓速率起到決定作用，但與汽機之間沒有直接關聯，所以，此段的啟動曲線需要由鍋爐廠來負責。自開始沖轉，值汽機帶滿負荷所需要的總體時間，即汽機沖轉階段，當完成同步之后，于5%最低負荷的停留時間，以及從5%至100%負荷所需時間相加之和。上面所提到的各階段所需要的時間，就是加熱企業，用于各個階段中蒸汽溫度與轉子金屬間所存在溫差的消除。此段的鍋爐啟動趨向，需要依據汽機的啟動曲線、因汽機無論在許可升溫上，還是在升壓速率上，均相比鍋爐在沖轉之后的許可升壓、升溫速率偏低。所以，僅需滿足汽機的啟動曲線，便能夠較好的滿足鍋爐啟動的安全性。在對鍋爐啟動曲線進行編制時，需要收集如下資料：（1）機組停機曲線，若無，可以借助鍋爐點火之前的溫度、蒸汽壓力來明確，或者是結合既往經驗來斷定；（2）各種工況下的汽機啟動曲線；（3）鍋爐標書的基本要求，包含鍋爐的蒸汽參數、循環方式以及汽機旁路的容量等。

4 結語

綜上，伴隨社會經濟持續發展，科學技術的日漸提升，中壓缸啟動與汽機旁路系統在此背景下，越發完善，功能也日趨強大；本文就中壓缸啟動與高壓缸啟動的優缺點作一探討，指出了中壓缸啟動所存在的突出問題，最后探討了啟動曲線的繪制思路，經研究發現，通過合理設定各環節，使其良性運轉，能夠實現系統的高效運轉。

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