600MW超臨界汽輪機冷態(tài)啟動暖機方式優(yōu)化

張強++黃常城

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

關鍵詞：超臨界；汽輪機；暖機；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超臨界機組汽輪機為東方汽輪機廠生產(chǎn)的超臨界、中間一次再熱、三缸四排汽、單軸、雙背壓、凝汽式、八級回熱汽輪機，型號為：N600-24.2/566/566，額定出力600MW，額定轉(zhuǎn)速3000r/min。機組采用定—滑—定方式，帶基本負荷并調(diào)峰運行。從汽機端向發(fā)電機端看轉(zhuǎn)子為逆時針方向旋轉(zhuǎn)。汽輪機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)本項目汽輪機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，至汽機側再分為兩路，經(jīng)兩個主汽閥、四個處于同一腔室高壓調(diào)節(jié)閥后經(jīng)過導汽管進入汽輪機高壓缸，膨脹做功后由外下缸兩側排出后，匯合成一路經(jīng)高排逆止門由冷再蒸汽管進入鍋爐低溫再熱器；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，至汽機側分成兩路，經(jīng)汽輪機兩側的中壓聯(lián)合汽閥，從四根導管進入汽輪機中壓缸膨脹做功，中壓缸作功后的蒸汽，經(jīng)一根異徑連通管分別進入兩個低壓缸，兩個低壓缸均為雙分流結構，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低壓缸下部的凝汽器。

2 兩種暖機方式效果

2.1 傳統(tǒng)暖機方式操作

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

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

中速暖機結束參數(shù)：

（3）中速暖機結束后，將汽輪機轉(zhuǎn)速升至3000r/min，暖機時間約1.5小時。

（4）從機組并網(wǎng)到機組帶負荷至360MW，汽輪機在低負荷階段暖機時間約2.5小時。

2.2 優(yōu)化后暖機方式操作

（1）機組冷態(tài)啟動時，汽輪機沖轉(zhuǎn)前8小時進行汽輪機高壓缸預暖，將調(diào)節(jié)級后高壓缸內(nèi)壁金屬溫度升至200℃后，進行悶缸處理，沖轉(zhuǎn)前調(diào)節(jié)級后高壓缸內(nèi)壁金屬溫度達190℃左右。

高壓缸預暖結束參數(shù)：

悶缸結束參數(shù)：

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

機組啟動暖機過程數(shù)據(jù)：

（3）整個機組冷態(tài)啟動過程中，機組維持高真空（-82KPa）。

（4）從機組并網(wǎng)到機組帶負荷至360MW，汽輪機在低負荷階段暖機時間約1.5小時。

3 兩種暖機方式對比

兩種暖機方式過程參數(shù)：

參數(shù)對比分析：

（1）采用優(yōu)化暖機方式后機組沖轉(zhuǎn)缸溫提升了40℃，在汽輪機沖轉(zhuǎn)前高缸溫度較高，高壓缸預暖充分，確保機組在1500r/min，2000r/min，3000r/min這三個階段暖機時間可以達到預期效果。

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

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

（4）采用優(yōu)化暖機方式后，沖轉(zhuǎn)前高壓缸膨脹值達9mm左右，后續(xù)沖轉(zhuǎn)及低負荷時可以保證高中壓缸脹差最高控制在7mm左右，大大縮短低負荷每個階段汽輪機暖機時間，同時大大改善汽輪機啟動過程中運行工況，可以很好解決汽輪機沖轉(zhuǎn)過程中經(jīng)常會出現(xiàn)因暖機不充分汽輪機振動大延長機組啟動時間的難題，降低了機組冷態(tài)啟動的風險。

（5）提前8小時進行高壓缸預暖，汽輪機總膨脹值可以達到13mm左右，可以提前預判汽輪機滑銷系統(tǒng)工作是否正常，確認汽輪機本體膨脹未受阻，對后續(xù)開機工作不會造成影響。

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

4 小結

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

參考文獻：

[1]李建剛.汽輪機設備及運行[M].動力工程學報，北京：中國電力出版社.

[2]集控運行規(guī)程[M].

作者簡介：張強（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)集控運行及技術管理工作。