張超

【摘 要】汽輪機組冷態(tài)啟動時由于缸溫較低，低于金屬脆性轉變溫度，在機組啟動時往往需要長時間的暖機來保證汽輪機的安全啟動。在采用汽輪機汽缸預暖技術后，將汽缸及轉子溫度加熱至150℃以上，沖轉時可取消汽輪機的低速暖機，縮短高速暖機時間。本文介紹了汽輪機汽缸預暖技術在大唐安陽發(fā)電廠300MW供熱機組上的應用。通過機組實際啟動過程表明：采用汽缸預暖技術后，在保證設備安全的前提下，加快了機組冷態(tài)啟動速度，達到了節(jié)能降耗的目的。

【關鍵詞】汽輪機；汽缸預暖；快速啟動；節(jié)能降耗

0.引言

隨著我國電力市場化的不斷深入，電網(wǎng)對發(fā)電企業(yè)的汽輪發(fā)電機組的快速啟動提出了更高的要求。同時，各發(fā)電企業(yè)為了降低發(fā)電成本，自身也有節(jié)能降耗的要求。

我廠#1機組采用東方汽輪機廠生產(chǎn)的C300/235-16.7/0.343/537/537型（合缸）亞臨界中間再熱兩排汽采暖抽汽凝汽式汽輪機，汽輪機設置了盤車狀態(tài)下汽缸預暖功能。在我廠以往的機組冷態(tài)啟動中，并未有效利用該預暖系統(tǒng)，導致機組啟動過程會耗用大量的燃油及部分廠用電。為了加快機組冷態(tài)啟動速度，降低能耗，結合汽輪機汽缸預暖系統(tǒng)的設置，并根據(jù)汽輪機汽缸預暖的原理及參數(shù)要求，通過合理有效的利用汽缸預暖裝置，大大縮短了機組啟動時間、降低了油耗，為我廠帶來了較好的經(jīng)濟效益。

1.汽缸預暖系統(tǒng)設置

1.1汽缸預暖的要求

在機組冷態(tài)啟動過程中，當汽輪機高壓內(nèi)缸上半內(nèi)壁金屬壁溫溫度低于150℃時需要進行預暖，其過程為：機組啟動并網(wǎng)前24小時投入環(huán)水及開式水，啟動真空泵在凝汽器建立真空，投入主機軸封，投入汽缸預暖，對高壓和中壓部分的轉子及汽缸進行預熱，將汽機轉子中心孔溫度逐步加熱到150℃以上，然后再進行汽輪機的沖轉。

1.2預暖的汽源

預暖汽源為輔汽，壓力0.4～0.8MPa，供汽溫度為210～250℃，預暖汽溫最高不超過300℃。

1.3預暖系統(tǒng)的布置

由機組輔汽母管上引出一路蒸汽管道，接至高排逆止門前，該管路中裝設了兩個電動閥門，用來控制汽缸預暖的進汽量和速率，機組冷態(tài)啟動時在汽機盤車狀態(tài)下利用鄰機輔汽對高壓轉子及汽缸進行預暖。輔汽暖機系統(tǒng)圖見圖1。

1.4預暖的流程

以#1機組為例，預暖的流程如下所述。

（1）打開位于汽輪機后的汽輪機側的所有閥殼、汽缸、管道的疏水門和所有抽汽管道的疏水門。

（2）關閉各抽汽管道的逆止門、高排逆止門。

（3）機組投盤車，凝結水系統(tǒng)已投運。

（4）凝汽器通循環(huán)水后，啟動真空泵建立真空。

（5）軸封系統(tǒng)疏水暖管后投入軸封系統(tǒng)，真空維持在50～55kPa。

（6）預暖母管經(jīng)充分疏水后，向汽輪機投入預暖蒸汽，氣流從高壓缸排汽口逆行進入高中壓缸的高壓通流部分和內(nèi)外缸夾層，然后，部分汽流經(jīng)疏水口進入疏水系統(tǒng)，另一部分汽流經(jīng)高中壓間軸封漏入中壓部分，經(jīng)連通管、低壓缸去凝汽器。

（7）當進行預暖時，應根據(jù)汽缸各測點的金屬溫升及時調(diào)整預暖進汽一次門（二次門全開）的開度及凝汽器真空，以便控制溫升率不大于50℃/h，汽缸各壁溫差應在允許范圍內(nèi)。

（8）預暖過程中要保證各疏水管道暢通，并避免冷水冷氣進入汽缸。

（9）應根據(jù)中壓缸進汽處內(nèi)壁溫度值及溫升率及時調(diào)整凝汽器真空值以使中壓缸進汽處內(nèi)壁溫度能較快的達到50℃。

（10）高旁開啟后，經(jīng)過高排逆止門漏入高壓缸內(nèi)的蒸汽與預熱蒸汽的溫度差應保持在±50℃之內(nèi)。

（11）當高壓內(nèi)缸上半內(nèi)壁金屬溫度達到150℃以上并保持2～3小時，中壓缸進汽處上半內(nèi)壁金屬溫度已經(jīng)超過50℃并保持1小時，且高中壓缸總膨脹大于7mm時，預暖即可結束，關閉預暖進汽一次門、二次門；全開汽缸所有的疏水門。使機組達到正常啟動的狀態(tài)。

（12）如果沖轉時的主汽溫度比高壓主汽閥殼體中壁的金屬溫度高出60℃以上時，就有必要對閥體進行預暖。

1.5預暖投運的注意事項

（1）預暖進汽門開啟要緩慢，汽缸進汽后要注意監(jiān)視汽缸溫升率及汽缸各處溫差符合要求，尤其是高壓內(nèi)外缸溫差，當該處溫差超過50℃時應退出預暖，溫差小于35℃再投入。

（2）汽缸進汽后要注意盤車運行情況，防止盤車脫扣，注意監(jiān)視晃動、膨脹、脹差，加強對盤車聽音檢查。

（3）當轉子被預暖蒸汽沖轉后，應降低預暖汽壓（通過調(diào)整高、低旁路開度或關小預暖閥），待轉子靜止后，重新投入盤車。

（4）注意低壓缸噴水的自動投入情況，否則手動投入連續(xù)噴水。

（5）預暖過程中要保證各疏水管道暢通，避免冷水冷氣進入汽缸。

（6）應根據(jù)中壓缸進汽處內(nèi)壁溫度值及溫升率及時調(diào)整凝汽器真空值以使中壓缸進汽處內(nèi)壁溫度能較快的達到50℃。

（7）高旁開啟后，經(jīng)過高排逆止門漏入高壓缸內(nèi)的蒸汽與預熱蒸汽溫度差應保持在±50℃之內(nèi)。

（8）當預暖時間充足是，盡可能將汽缸溫度提高到230℃以上。

（9）預暖時如有異常要及時處理，危及設備安全時要立即停止預暖。

（10）預暖過程中要重點控制高中壓缸脹差≯4.5mm，高中壓脹差>4.5mm時應退出預暖，當高中壓脹差<3mm時繼續(xù)投入預暖。

（11）預暖過程應控制預暖進汽壓力≯0.3MPa、真空≯60KPa，防止盤車脫扣。

2.采用預暖后機組的冷態(tài)啟動

2012年6月20日，#1機組進行了檢修后的冷態(tài)啟動。從#1機組預暖投入的趨勢記錄來看，預暖前汽機高壓缸第一級上/下壁金屬壁溫為33/32℃，至預暖結束汽機高壓缸第一級金屬溫度達173/170℃ ，預暖期間汽機第一級金屬溫度的平均溫升率為 9℃/h，遠低于50℃/h的溫升速率要求。汽輪機啟動過程中高壓第一級金屬溫度能夠與沖轉時主蒸汽參數(shù)相匹配，沖轉時汽機高壓缸第一級金屬溫度為 170/169℃，沖轉時主蒸汽參數(shù)為5.8MPa/355℃。在汽機沖轉過程中高壓缸金屬壁溫也沒有發(fā)生大幅下降的現(xiàn)象，這表明采用輔汽對高壓缸進行返流預暖，汽輪機金屬部件基本不會受交變應力的沖擊，采用輔汽返流預暖對設備是安全和可靠的。另外，汽機上下缸溫差，轉子偏心，汽機差脹，汽輪發(fā)電機組軸系振動，都符合設備規(guī)范的相關要求。

采用輔汽暖機技術后，根據(jù)預計的暖機結束時間，鍋爐可以提前進行點火、升壓、升溫的操作，從而可以縮短整個機組的啟動時間，該次冷態(tài)啟動就比以往正常的冷態(tài)啟動縮短了2～3h。

3.汽缸預暖技術經(jīng)濟性評估

采用輔汽暖機技術后，在縮短整組啟動時間的同時，也達到了節(jié)能降耗的效應。

3.1燃油量估算

采用汽缸預暖技術之前#1機組冷態(tài)啟動時，當鍋爐蒸汽參數(shù)滿足機組沖轉條件時對汽機進行沖轉和暖機。在汽機沖轉暖機過程中，鍋爐維持一定的壓力、溫度通常要保持4支油槍運行，按目前鍋爐每支油槍用油量約 1.2t/h，估算 4支油槍耗用燃油量約 4.8t/h。2011年10月23日#2機組冷態(tài)啟動時，從鍋爐點火到150MW負荷退出全部油槍，累計用時24h，共用燃油量約為 55噸。2012年6月20日#1機組采用汽缸預暖技術冷態(tài)啟動，從鍋爐點火到150MW負荷退出全部油槍累計用時8h，共用燃油量約為9噸。由此估算：采用輔汽暖機技術后，機組冷態(tài)啟動時可節(jié)約燃油約46噸，經(jīng)濟效益顯而易見。

3.2輔機廠用電耗估算

以#1爐為例，送、引風機電動機容量分別為：引風機為2900kW（額定電流326A），送風機為710kW（額定電流79A）。機組啟動期間送風機電流約為20A，引風機電流約80A。則A/B送、吸風機電耗為892 kWh。依舊按2012年6月20日#1機組冷態(tài)啟動過程計算， 縮短啟動時間3h，則節(jié)約送、吸風機總電耗量約為2676kWh?？梢姡捎幂o汽預暖技術后，節(jié)電效應比較明顯，有利于降低廠用電率。

4.結束語

通過我廠#1、2機組多次采用汽缸預暖進行冷態(tài)啟動的實踐經(jīng)驗證明，可以大大縮短機組啟動時間，節(jié)約啟動燃油及廠用電。按每臺機每啟停一次計算，可節(jié)約燃油92噸，廠用電5352kWh。目前該技術也推廣至我廠#9、10機組，#9、10機組原先并沒有設計汽缸預暖系統(tǒng)，在利用機組檢修機會加裝改造了輔汽至汽缸預暖系統(tǒng)，經(jīng)過實踐檢驗也獲得了成功。

【參考文獻】

[1]大唐安陽發(fā)電廠熱電.集控運行主機規(guī)程.

[2]大唐安陽發(fā)電廠熱電.集控運行汽機機系統(tǒng)圖.