羅定電廠無輔助蒸汽啟動的嘗試

粵瀧發電有限責任公司 吳永財

引言

我廠位于粵西地區云浮羅定市，擁有兩臺135MW煤電機組，汽輪機型號為N135—13.24/535/535型，由上海汽輪機廠設計制造，采用超高壓、中間再熱、雙缸、雙排汽、單軸凝汽式汽輪機。鍋爐型號為DG420/13.7-Ⅱ2型，由東方鍋爐廠設計制造，采用與135MW汽輪發電機組配套的一次中間再熱Π型布置、超高壓自然循環汽包爐。啟動爐試運起壓時發生干燒造成蝸筒損壞，短時間內無法修復，機組啟動無輔助蒸汽，通過采用本機高壓缸排汽至輔助蒸汽母管做為汽輪機沖轉前的軸封汽源，成功實現了#1機組冷態啟動。

1 #1機組啟動前概況及冷態啟動簡況

我廠#1機組輔助蒸汽系統如圖1所示，汽輪機軸封汽分為兩路供汽，分別為輔助蒸汽母管及汽平衡母管來汽。輔助蒸汽母管分三路來汽：啟動爐供汽、#1、2汽輪機三段抽汽以及#1、2機組高壓缸排汽。汽平衡母管則由本機或臨機供汽。當一臺或兩臺機組正常運行時，輔助蒸汽母管的汽源由任意一臺機組的三段抽汽供，再從母管供汽至汽輪機軸封。當兩臺機組全部停運后，輔助蒸汽母管只能由啟動爐供汽。汽平衡母管是在機組冷態啟動時使用的，溫、熱態啟動時則使用輔助蒸汽母管供軸封汽。高壓缸排汽的額定壓力為2.63Mpa，而輔助蒸汽母管的額定壓力為0.7MPa，由于壓差過大，所以正常運行時不宜使用，只有在機組低負荷時方可使用。

現在兩臺機組全停，啟動爐故障，汽平衡母管及輔助蒸汽母管均無汽源，機組啟動將面臨以下兩個問題：汽輪機沖轉前須先送軸封汽，現無汽源可用，只有在鍋爐點火后，打開汽輪機高低壓旁路，主蒸汽排到再熱冷段時才能蒸汽供給輔助蒸汽母管；鍋爐上水需要加熱到60~100℃，水溫與汽包壁溫差值不大于40℃，上水時間視環境溫度而定。通過控制上水速度，使壁溫差過大造成的應力不超限，從而達到保證汽包安全的目的。鍋爐給水需通過除氧器加熱后再由給水泵打到汽包，而除氧器在沒有投入三抽前是由輔助蒸汽母管提供加熱汽源的，現在沒有汽源自然無法加熱給水。因為鍋爐給水溫度低，點火后，隨著汽溫逐漸升高汽包上下壁溫差更易拉大，只能降低升溫速度，從而延長了機組的啟動時間，增加了開機成本。

此次啟動，#1機組已停運十天左右，汽包已放水，除氧器未放水，水溫70℃，汽包內壁溫42℃左右，汽輪機高壓內缸下壁溫120℃，按規程標準屬于冷態開機。現將開機過程簡介如下：

3日22:50啟動#2給水泵對#1爐上水，此時常溫除鹽水溫度為27℃，與除氧器70℃存水混合后，平均上水溫度為45℃。4日0:45，經過2個小時汽包水位-50mm，達到點火水位；0:48啟動#1射水泵抽真空。1:00汽輪機凝汽器真空達-20kPa。1:15成功投入A角下層油槍，鍋爐點火成功后全開過熱器、再熱器對空排汽電動門及汽機高低壓旁路電動門、調整門。1:40增投C角下層油槍。

由于上水溫度低，經過3個半小時鍋爐起壓，稍微打開主、再熱蒸汽管道疏水門對管道進行疏水。5:25主蒸汽壓力升至0.5MPa后，全開#1機高壓缸排汽至輔助蒸汽電動門及調整門，并打開兩個門前后疏水門及輔助蒸汽至#1機軸封電動門前疏水門，開始管道疏水工作。

7:23#1機達到了沖轉參數：主/再熱汽壓力2.5MPa/0.4Mpa、主/再熱汽溫度311℃/288℃。此時全開汽機高壓旁路電動門、調整門，通過調整汽機低壓旁路調整門，保持輔助蒸汽母管壓力在0.4MPa左右，溫度250℃以上。啟動軸加風機，維持壓力-5~-6kPa，打開#1機軸封電動門，通過軸封調整門維持軸封進汽母管壓力在0.02~0.03MPa，向汽輪機軸封送汽。

7:30汽輪機沖轉，#1機升速至500r/min，打閘檢查無異常后繼續掛閘沖至1600r/min，進行中速暖機1小時。8:50汽輪機定速，切換油泵后成功并網；并網后逐漸關閉汽機高低壓旁路，稍開調速汽門，帶5~10MW負荷進行低負荷暖機。此時只能用#1機高壓缸排汽至輔助蒸汽調整門調節輔助蒸汽母管壓力，適時投入除氧器再沸騰，汽源來自輔助蒸汽母管，一方面加熱給水、另一方面可起到調節輔助蒸汽母管壓力作用。

15:00負荷60MW、除氧器溫度135℃、壓力0.28MPa，切換除氧器加熱汽源為本機三段抽汽供；15:40除氧器溫度138℃、壓力0.31MPa，切換汽輪機軸封汽源為本機汽平衡供。15:45全關#1機高壓缸排汽至輔助蒸汽電動門、調整門，將輔助蒸汽母管汽源切換為本機三段抽汽供。

2 #1機組冷態開機過程控制及分析

正常冷態啟動、無輔助蒸汽冷態啟動的主要參數對比如下：鍋爐上水溫度（℃）：60~90/常溫，汽包內飽和溫度上升速度（℃/min）1.5/0.5，鍋爐點火至起壓時間（h）1.5/3.5；沖轉參數對比如下：主汽壓力（MPa）1.5~2.0/2.5~3.0，再熱汽壓力（MPa）0.2/0.4，主汽溫度（℃）250~300/280~300，再熱汽溫度（℃）200~250/260~280；軸封汽源對比如下：鄰機三抽、鄰機汽平衡、啟動爐來汽/本機高壓缸排汽。為滿足相關參數，提高了控制難度，主要表現為以下幾點：

2.1 汽包上下壁溫差的控制

汽包的初始壁溫42℃，為控制壁溫差拉得過大，常規的辦法是適當提高水位、加強定排，以達到加快換水提高汽包下壁溫，但由于鍋爐上的水平均溫度只有45℃，此方法無法起到效果。甚至需要適當降低汽包水位，防止鍋爐升溫升壓過程中，爐水受熱后膨脹、汽化，體積大增導致汽包水位過高，保護動作放水，造成工質和熱量的損失，只能采取減弱燃燒的辦法來降緩升壓速度。通過手動調整油槍進油閥，降低燃油壓力，并將二次風量調小至25%左右，溫升控制在＜0.5℃/min。

2.2 暖管操作的控制

鍋爐點火后及時聯系化學加藥，保證汽水品質合格。全開過熱器、再熱器對空排汽電動門及汽機高低壓旁路電動門、調整門，稍微打開主、再熱蒸汽管道疏水手動門對管道進行疏水，保持凝汽器真空不低于-14kPa，注意低壓缸排汽溫度，適時投入低壓缸噴水。主蒸汽壓力升至0.5MPa后，全開#1機高壓缸排汽至輔助蒸汽電動門及調整門，并打開兩個門前后疏水門及輔助蒸汽至#1機軸封電動門前疏水門，開始暖軸封供汽管道。在暖管過程中應嚴格按照操作票步驟逐條執行，經常檢查各管道無振動或沖擊響聲，嚴格控制好升溫升壓速度。

2.3 合理的沖轉參數選擇及控制

正常冷態開機參數：主蒸汽壓力1.5~2.0Mpa，再熱蒸汽壓力0.2Mpa，主蒸汽溫度250~300℃，再熱蒸汽溫度200~250℃。而此次開機還需考慮軸封汽源的參數問題，為保證軸封汽源的穩定性，適當提高了沖轉壓力及溫度。避免因沖轉時溫度、壓力的下降導致軸封斷汽。

2.4 輔助蒸汽母管壓力的控制及軸封汽源的合理切換

為了保證汽輪機軸封供汽的穩定，必須保證作為汽源的輔助蒸汽母管壓力穩定。沖轉前后，通過調節汽機低壓旁路調整門，或者高壓缸排汽至輔助蒸汽調整門，保持輔助蒸汽母管壓力在0.4MPa左右。并網后，汽機高低壓旁路逐漸關閉，隨著負荷的升高，高壓缸排汽壓力逐漸高于輔助蒸汽母管的額定壓力，開始時通過高壓缸排汽至輔助蒸汽調整門調節壓力是最方便的，后期調節困難時，可以通過手動節流高壓缸排汽至輔助蒸汽電動門的辦法進行調節，或者適時投入除氧器再沸騰，既達到降低母管壓力的效果，又能加熱除氧器給水，提高鍋爐給水溫度。

當三段抽氣的溫度及壓力高壓除氧器，達到額定參數后及時切換除氧器加熱汽源為本機三段抽汽供。當除氧器溫度達135℃以上、壓力穩定在0.3MPa以上，切換汽輪機軸封汽源為本機汽平衡供。此時輔助蒸汽母管暫無用汽，可關閉#1機高壓缸排汽至輔助蒸汽電動門、調整門，切換輔助蒸汽母管汽源為本機三段抽汽供。

2.5 高低壓脹差的控制

機組啟動的全過程，汽輪機轉子和汽缸受熱膨脹，兩者的相對膨脹值稱之為脹差。開機及加負荷過程中高低壓脹差都是上升的。影響脹差的因素也是多方面的，除卻設備方面的因素，還包括汽輪機進汽參數、主再熱蒸汽的溫升速度及負荷的變化速度、凝汽器真空、軸封汽溫度的變化等。隨著機組負荷的升高，高壓缸排汽溫度逐漸升高，其作為汽機軸封汽源，越來越高的軸封汽溫度使脹差更快的拉大。此次開機延長了中速暖機的時間，減緩了升溫升壓及加負荷的速度，負荷達到60MW時及時切換軸封供汽汽源為溫度較低的本機汽平衡來汽，高低壓脹差始終保持在正常范圍內。

2.6 廠用電切換及鍋爐退油槍的控制

機組并網后，在10MW低負荷暖機時及時進行廠用電的切換工作，此時切換既安全可靠、又可以減少下網電量。鍋爐助燃油槍的適時退出，需在鍋爐穩定燃燒的工況下進行，撤出油槍過早可能導致鍋爐燃燒不穩，過遲則增加啟動油耗、提高啟動成本。由于此次開機情況特殊，鍋爐上水初始溫度偏低，油槍的撤出應適當的推遲。為此，直到負荷48MW時才將所有油槍逐支退出，每退出一只油槍都需等待一段時間，保證爐膛燃燒穩定的情況下才能退出下一支油槍。

3 完善啟動方案步驟

鍋爐上常溫除鹽水；啟動射水泵抽真空，凝汽器真空維持在-14~-20kPa，避免對缸溫造成過大影響；鍋爐點火，優先投入下層油槍，手動調整油槍進油閥，降低燃油壓力，并將二次風量調小至25%左右，溫升控制在＜0.5℃/min；全開過熱器、再熱器對空排汽電動門及汽機高低壓級旁路電動門、調整門；點火30分鐘后，根據先投后停、對角投入的原則投入對角油槍。及時切換并增投油槍，調整爐膛風量，保證水冷壁受熱均勻。

鍋爐起壓后，稍微打開主、再熱蒸汽管道疏水門對管道進行疏水。當主蒸汽壓力達到0.5MPa后，全開高壓缸排汽至輔助蒸汽電動門以及調整門，并且打開兩個門前后疏水門以及輔助蒸汽至軸封電動門前疏水門，開始管道疏水工作；機組沖轉參數選擇：主/再熱汽壓力2.5~3MPa/0.4Mpa，主/再熱汽溫度280~300℃/260~280℃；全開汽機高壓旁路電動門、調整門，通過調整汽機低壓旁路調整門，保持輔助蒸汽母管壓力在0.4MPa左右、溫度在250℃以上。通過調節軸封調整門來維持軸封進汽壓力在0.02~0.03MPa，向汽輪機軸封送汽，汽輪機沖轉。

汽機定速，發電機并網后逐漸關閉汽機高低壓旁路，稍開調速汽門，帶5~10MW負荷進行低負荷暖機。此時的輔助蒸汽母管壓力用高壓缸排汽至輔助蒸汽調整門調節，維持輔助蒸汽母管壓力在0.4MPa。此時進行廠用電的切換工作；當機組負荷達到20MW時，投入由輔助蒸汽母管供汽的除氧器再沸騰。

機組負荷30MW時開始逐支退出油槍，每退出一只油槍都需等待一段時間，保證爐膛燃燒穩定的情況下才能退出下一支油槍；機組負荷60MW時切換除氧器加熱汽源為本機三段抽汽供。當除氧器溫度138℃、壓力0.30MPa時，切換汽輪機軸封汽源為本機汽平衡供。關閉高壓缸排汽至輔助蒸汽電動門、調整門，將輔助蒸汽母管汽源切換為本機三段抽汽供；機組帶正常負荷，啟動完畢。

4 結語

此次機組啟動，是在機組全停、啟動爐故障，無輔助蒸汽的條件下進行的成功嘗試。鑒于啟動前準備工作充分，啟動方案詳細具體，啟動過程較為順利，機組成功并網，保障了電網安全，但也存在一些問題：首先，鍋爐啟動時間長，從點火到并網帶正常負荷耗時約15小時，同條件下使用輔助蒸汽啟動約10小時，增加了啟動消耗，經濟性差；其次，除氧器給水無法加熱，鍋爐水循環建立緩慢，也不能加強排污，鍋爐水質長時間不合格，對爐管腐蝕大。無論如何，通過此次實踐探索出并完善了機組無輔助蒸汽的啟動方案，為以后出現類似情況積累了經驗。