利用真空法同步進行汽輪機快冷與鍋爐保養(yǎng)

吳春潮，諶麗

(神華神東電力重慶萬州港電有限責任公司，重慶 404000)

0 引言

某電廠汽輪機是引進德國西門子(Siemens)公司技術生產的1000 MW超超臨界汽輪機，型號為N1000－26.25/600/600。西門子公司原汽輪機設計有快冷模塊，即在高、中壓主汽門閥體上各設置1個快冷接口，但某電廠由于基建安裝時沒有配套快冷閥門，所以無法通過開啟快冷閥門來實現(xiàn)汽輪機快冷功能。

某電廠鍋爐是引進法國阿爾斯通(Alstom)公司技術生產的超超臨界變壓直流煤粉爐。在鍋爐停用時間少于2 d時，不采取任何保護方法;停用3～5 d時，需對省煤器、水冷壁和啟動分離器采取加藥濕態(tài)保養(yǎng)，對過熱器部分采取干燥保護;停用時間長于5 d時，需對省煤器、水冷壁、過熱器及再熱器等采取熱爐放水、余熱烘干、充氣加緩蝕劑保護等措施。

如何在現(xiàn)有系統(tǒng)條件下探索出同步進行汽輪機快冷、鍋爐保養(yǎng)的新方法，是本文需要探索的一個新課題。

1 傳統(tǒng)汽輪機快冷及鍋爐保養(yǎng)方法

1.1 常用鍋爐保養(yǎng)方法

鍋爐停爐常用的保養(yǎng)方法有熱爐放水余熱烘干法、鍋爐省煤器、水冷壁及過熱器充氮保養(yǎng)法、氨及聯(lián)氨鈍化烘干法、氣相緩蝕劑法、成膜胺法等。在這幾種停爐保養(yǎng)方法中，熱爐放水余熱烘干法廣為采用，其他保養(yǎng)方法由于操作、控制難度較大，一般較少同步采用。

1.2 常用汽輪機空氣快冷方法

圖1 傳統(tǒng)汽輪機空氣快冷系統(tǒng)

傳統(tǒng)空氣快冷系統(tǒng)設計有4套快冷管系，如圖1所示。壓縮空氣經凈化、加熱后，分別由高壓導汽管、#1抽/疏水管道、#3抽/疏水管道以及中聯(lián)門下閥座疏水管道進入汽輪機的通流部分，換熱后，高壓缸部分由高壓缸排氣管道上的VV閥排入凝汽器或直接排出至大氣，中壓缸部分排入低壓缸，由真空破壞門排出?？諝饪炖錅亟德实目刂仆ㄟ^改變各快冷管系壓縮空氣進口氣量和溫度來實現(xiàn)。

2 真空法同步進行汽輪機快冷與鍋爐保養(yǎng)

2.1 電廠同步進行汽輪機快冷與鍋爐保養(yǎng)流程

某電廠1000 MW汽輪機只有快冷接口，沒有配套的快冷閥門，同步進行汽輪機快冷、鍋爐保養(yǎng)通過采用真空法和汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)以及高、低壓旁路控制系統(tǒng)的配合來實現(xiàn)。機組停機后維持機組真空度，空氣從80 m高空引入擴容器后，通過鍋爐汽水分離器儲水箱進入鍋爐過熱器管屏被加熱，然后分別通過汽輪機高、中壓調節(jié)門進入凝汽器，電廠同步進行汽輪機快冷與鍋爐保養(yǎng)流程如圖2所示。通過調節(jié)高壓及中壓調節(jié)門的開度、增減真空泵運行臺數(shù)來控制進入汽輪機的空氣量，使汽輪機內部各部件金屬溫度下降到允許的范圍內。

2.2 保養(yǎng)流程的實施

機組滑參數(shù)停機后，維持循環(huán)水、凝結水、軸封以及真空系統(tǒng)的運行，開啟機組高、低旁路控制系統(tǒng)，對主再熱蒸汽系統(tǒng)進行降壓，控制壓降速度小于0.30 MPa/min。待機組主汽壓降至0.80～1.00 MPa后，鍋爐帶壓放水、余熱烘干。待機組主汽壓降至0.05 MPa以下后，關閉鍋爐各放空氣門、疏水門。

聯(lián)系熱控人員在工程師站強制邏輯，將鍋爐分離器儲水箱出口高水位控制(HWL)閥、高壓旁路閥開至50%。運行人員控制凝汽器真空度至－40～－30 kPa后，手動掛閘，開啟汽輪機高、中壓主汽門，高、中壓調節(jié)門開至5%。開啟汽輪機本體疏水門和高排通風閥，觀察高壓主汽門、調節(jié)汽門、汽缸及高、中壓轉子溫度下降速度是否小于5℃/h，高、中壓缸上、下溫差以及高、中壓轉子內外溫差不大于10℃，否則汽輪機立即停機。

如高壓主汽門、調節(jié)門、汽缸溫度及高、中壓轉子下降速度小于3℃/h，可通過開大高壓調節(jié)門的方法提高溫降速度。當高、中壓缸進汽側溫度均小于200℃時，如高壓調節(jié)門全開后仍不能保證高、中壓轉子溫度下降速度達到3℃/h，則啟動第2臺真空泵。在汽輪機快冷期間，要密切監(jiān)視盤車轉速變化，如有明顯下降趨勢，應立即關閉高壓主汽門和調節(jié)門，破壞凝汽器真空系統(tǒng)。

3 效果說明

某電廠每次計劃停機均同步進行汽輪機快冷、鍋爐保養(yǎng)工作，停爐前將爐水pH值調至9.4～10.0，停爐后利用真空系統(tǒng)將鍋爐受熱面管屏內濕蒸汽抽出，機組停爐前后采用氨水堿化烘干法、負壓余熱烘干法。根據DL/T 925—2005《火力發(fā)電廠停(備)用熱力設備防銹蝕導則》，鍋爐停爐后可維持停用3個月，采用此方法后鍋爐可不按鍋爐廠要求進行充氣加緩蝕劑保護，減少了現(xiàn)場操作量，避免了采用緩蝕劑后鍋爐內部鐵銹的脫落。由于鍋爐采用了2種干法防銹蝕保護方法，強化了對鍋爐汽水系統(tǒng)管道的保護，減少了鍋爐省煤器、水冷壁、過熱器以及再熱器的銹蝕，在機組下次啟動過程中，減少了2 h的鍋爐冷、熱態(tài)清洗時間，節(jié)約除鹽水量約500 t，降低了機組啟動損耗。

圖2 電廠同步進行汽輪機快冷與鍋爐保養(yǎng)流程

汽輪機采用真空法快冷時，冷空氣進入鍋爐各過熱器、再熱器受熱面被逐步加熱，在進入汽輪機高、中壓缸時，空氣溫度與缸溫接近，對汽輪機的熱沖擊控制到最小。同時通過調節(jié)高、中壓調節(jié)門的開度以及增減真空泵運行臺數(shù)來控制進入汽輪機的空氣量，汽輪機高、中壓轉子及汽缸溫度下降速度平均為3.5℃/h，達到了快冷的效果。

4 結束語

目前300MW及以上單元集中控制機組，汽輪機快冷采用的方法主要有2種，一種是外加空氣冷卻裝置，另一種是通過軸封抽入少量空氣至缸體內冷卻汽缸、轉子。鍋爐保養(yǎng)方法有很多，實際應用最廣泛的是帶壓放水余熱烘干法，烘干后鍋爐受熱面管道內存有部分濕蒸汽，假如長期停用，會加劇腐蝕。

利用真空法同步進行汽輪機快冷、鍋爐保養(yǎng)有4方面優(yōu)點。一是避免汽輪機在無空氣快冷裝置的情況下，通過軸封抽入少量空氣冷卻汽輪機時，對轉子、汽缸產生巨大的熱沖擊;二是在不增加系統(tǒng)設備改造投資的情況下，保證了汽輪機快冷效果，減少了快冷對汽輪機的熱沖擊;三是冷空氣從大氣擴容器集水箱進入鍋爐水冷壁、頂棚過熱器、低溫過熱器、屏式過熱器及末級過熱器被逐步加熱，然后進入汽輪機，鍋爐受熱面和汽輪機缸體轉子金屬壽命損傷小，系統(tǒng)能耗低;四是通過空氣的流通去除了鍋爐受熱面內的濕蒸汽，避免了鍋爐受熱面濕蒸汽腐蝕。

此方法不改造原有熱力系統(tǒng)，不修改DEH及高、低壓旁路系統(tǒng)原控制內核程序，僅需在DEH上增加1個停機快冷控制子模塊，在高、低壓旁路控制系統(tǒng)上增加1個停機強制操作模塊，在300 MW及以上單元集中控制機組上均能可靠實現(xiàn)。同時，此方法不需要增加汽輪機空氣冷卻裝置的投資，避免了鍋爐充氮加緩蝕劑保養(yǎng)的復雜、繁瑣、不可靠，減少了運行人員的操作量，降低了快冷、啟動時的機組能耗，提高了電廠的經濟性。此方法推廣及應用前景較為廣闊，300 MW及以上單元集中控制火電機組通過優(yōu)化DEH邏輯控制均能實現(xiàn)。

［1］葉紹義，沈琦.玉環(huán)電廠超超臨界1000 MW汽輪機組快冷系統(tǒng)的應用［J］.熱力發(fā)電，2009(8):89－92.

［2］謝學軍，龔洵潔，許崇武，等.熱力設備的腐蝕與防護［M］.北京:中國電力出版社，1998.