王文秀 劉 喜 桂宏橋 李德豐

（1、光大環(huán)保能源（江陰）有限公司，江蘇 江陰 214400 2、光大環(huán)保（中國）有限公司，廣東 深圳 518000）

隨著我國人民生活質量和城市化率的提高，日常生活中產(chǎn)生的垃圾越來越多。當前垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)競爭越來越激烈，垃圾處理費越來越低，同時國家環(huán)保排放要求越來越嚴，導致運行成本越來越高，垃圾焚燒發(fā)電企業(yè)利潤空間越來越低。提高電廠循環(huán)熱效率是提高電廠經(jīng)濟效益的關鍵措施之一。

江蘇某項目在國內率先采用兩爐一機母管制中間再熱工藝，將全廠熱效率提高至28.69%，平均噸垃圾入爐發(fā)電量高達595kw·h/t。雖然中間再熱機組熱效率較高，但該類型機組操控難度大，在正常減負荷和熱態(tài)啟機期間易發(fā)生振動超標跳機事故。

1 機組運行概況

該項目在國內首次使用中溫次高壓（6.3 MPa/445℃）、中間再熱425℃）兩爐一機母管制再熱技術。項目投運后整體運行小時數(shù)較高，滿負荷運行期間機組各參數(shù)正常，機組軸振評定為優(yōu)秀。但機組在減50%負荷左右以及熱態(tài)啟機并網(wǎng)后出現(xiàn)軸振超限跳機事故。

1.1 正常減負期間振動超標跳機

圖1 減負荷后軸振變化DCS畫面截圖

（1）2020年1月23日該項目#4、5爐帶#3中間再熱機組運行，主蒸汽、再熱蒸汽維持在額定參數(shù)，主輔機其他各參數(shù)均在正常范圍內，機組運行穩(wěn)定，汽輪機負荷23MW。

（2）13:00開始降低#4爐負荷準備停#4爐，汽輪機負荷由23MW開始下降，均壓箱輔助汽源由一抽汽源切至主蒸汽供給。

（3）13:46:03 #3機電負荷10MW，汽輪機軸瓦最大軸振25um。

（4）13:55 #1瓦振動開始緩慢上升，期間對機組的各種調整無法改變振動上升趨勢。

（5）15:16機組軸振上升至200um，振動大保護動作跳機。

1.2 熱態(tài)啟機跳機

（1）20:26機組高壓缸缸溫377℃，開始熱態(tài)沖轉。

（2）21:04機組轉速升至全速，并網(wǎng)后開始增加機組負荷。

（3）21:27機組負荷至10MW（單臺鍋爐至滿負荷）。

（4）22:25機組前軸承振動的軸振由29um開始上升。

（5）22:40機組軸振達173um，運行人員打閘停機。

（6）機組轉速到零后進行盤車，缸溫降至150℃后進行冷態(tài)啟動正常。

2 原因分析

該項目選用東汽N25-6.3/445/425型中溫、次高壓，非調整抽汽，凝汽式高轉速一次再熱汽輪機，結構型式為高、中、低壓合缸單排汽。汽輪機共26級，其中高壓缸I單列調節(jié)級＋14壓力級，反動式設計，中低壓缸11壓力級，沖動式設計，額定轉速為5000rpm，機組采用自密封軸封系統(tǒng)。

合缸中間再熱汽輪機在正常減負期間高壓缸排汽壓力隨負荷下降而降低，前軸封漏汽量和漏汽壓力也隨之下降，此時易發(fā)生均壓箱壓力高于前汽封出漏汽壓力，出現(xiàn)均壓箱內高溫蒸汽反供至前汽封對此處軸頸進行加熱。由于軸封供汽直接與汽輪機大軸接觸,它的溫度直接影響大軸的伸縮。汽輪機在穩(wěn)定運行和熱態(tài)啟動時相應轉子的溫度很高,如果軸封供汽溫度過低,大量的低溫蒸汽通過軸封進入汽缸,它不僅將在轉子上引起較大的熱應力,而且會造成前段軸封大軸的急劇冷卻收縮,破壞機組平衡導致強烈的振動。當收縮量過大時,將有可能導致動靜摩擦。這種局部段大軸收縮造成的相對位移的變化,其潛在的危害是很大的。軸封處軸頸發(fā)生熱變形引起動靜摩擦而導致機組異常振動；熱態(tài)啟動機組并網(wǎng)初期負荷較低，高壓缸排汽壓力低，前汽封易發(fā)生反供汽現(xiàn)象，從而使前汽封處轉子發(fā)生熱變形而振動超限跳機[1，2，3]。

表1 熱態(tài)啟機期間DCS數(shù)據(jù)表

綜上所述，正常運行期間均壓箱內蒸汽反供至前汽封引起轉子熱變形是機組振動的主要原因。

3 解決辦法

保證正常運行期間不發(fā)生均壓箱對前汽封反供汽，即可解決正常減負荷和熱態(tài)啟機期間出現(xiàn)的振動問題[4，5]。該公司對軸封系統(tǒng)進行了如下技改：

（1）在均壓箱至前汽封的供汽管道上加裝一道止回閥，機組運行期間能有效地阻止均壓箱內蒸汽反供至前汽封。

（2）在新加裝的止回閥處，增加旁路氣動閥，并增加DCS控制邏輯，確保機組啟動、停機以及其他需要對前汽封供汽時，DCS系統(tǒng)自動控制旁路氣動閥開啟對前汽封供汽。汽輪機正常運行期間在電負荷大于1MW后，DCS系統(tǒng)自動控制氣動閥在關閉狀態(tài)。

圖2 防軸封反供汽流程圖

4 結論

圖3 防軸封反供汽邏輯方框圖

該項目在國內垃圾發(fā)電行業(yè)首次運用兩爐一機母管制中間再熱技術，在商業(yè)運行期間遇到了軸振異常升高跳機問題。針對合缸中間再熱機組軸振異常升高問題，該公司進行了深入分析研究后對軸封系統(tǒng)進行了技改，增加了一套“防前汽封反供汽裝置”，保證機組運行期間不發(fā)生軸封反供汽現(xiàn)象，并保證機組啟停機期間均壓箱正常對前汽封提供密封汽。技改完成后立即對機組進行了降低50%負荷試驗以及熱態(tài)啟機試驗，試驗期間機組振動正常。在以后的歷次單臺鍋爐停運減負荷過程中，機組軸振穩(wěn)定未出現(xiàn)任何異常情況；在突發(fā)的汽輪機滿負荷跳機時，“防前汽封反供汽裝置”氣動旁路閥自動開啟，前汽封密封汽能正常供給，并能在機組熱態(tài)工況下啟動成功。

該項目成功地解決了合缸中間再熱機組減負荷以及熱態(tài)啟動期間振動異常問題，為該類型機組在垃圾發(fā)電行業(yè)推廣奠定了基礎。