粵瀧發(fā)電有限責(zé)任公司 吳永財(cái)

引言

我廠位于粵西地區(qū)云浮羅定市，擁有兩臺135MW煤電機(jī)組，汽輪機(jī)型號為N135—13.24/535/535型，由上海汽輪機(jī)廠設(shè)計(jì)制造，采用超高壓、中間再熱、雙缸、雙排汽、單軸凝汽式汽輪機(jī)。鍋爐型號為DG420/13.7-Ⅱ2型，由東方鍋爐廠設(shè)計(jì)制造，采用與135MW汽輪發(fā)電機(jī)組配套的一次中間再熱Π型布置、超高壓自然循環(huán)汽包爐。啟動爐試運(yùn)起壓時發(fā)生干燒造成蝸筒損壞，短時間內(nèi)無法修復(fù)，機(jī)組啟動無輔助蒸汽，通過采用本機(jī)高壓缸排汽至輔助蒸汽母管做為汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前的軸封汽源，成功實(shí)現(xiàn)了#1機(jī)組冷態(tài)啟動。

1 #1機(jī)組啟動前概況及冷態(tài)啟動簡況

我廠#1機(jī)組輔助蒸汽系統(tǒng)如圖1所示，汽輪機(jī)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(jī)三段抽汽以及#1、2機(jī)組高壓缸排汽。汽平衡母管則由本機(jī)或臨機(jī)供汽。當(dāng)一臺或兩臺機(jī)組正常運(yùn)行時，輔助蒸汽母管的汽源由任意一臺機(jī)組的三段抽汽供，再從母管供汽至汽輪機(jī)軸封。當(dāng)兩臺機(jī)組全部停運(yùn)后，輔助蒸汽母管只能由啟動爐供汽。汽平衡母管是在機(jī)組冷態(tài)啟動時使用的，溫、熱態(tài)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(yùn)行時不宜使用，只有在機(jī)組低負(fù)荷時方可使用。

現(xiàn)在兩臺機(jī)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(jī)組啟動將面臨以下兩個問題：汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前須先送軸封汽，現(xiàn)無汽源可用，只有在鍋爐點(diǎn)火后，打開汽輪機(jī)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(huán)境溫度而定。通過控制上水速度，使壁溫差過大造成的應(yīng)力不超限，從而達(dá)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(xiàn)在沒有汽源自然無法加熱給水。因?yàn)殄仩t給水溫度低，點(diǎn)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(jī)組的啟動時間，增加了開機(jī)成本。

此次啟動，#1機(jī)組已停運(yùn)十天左右，汽包已放水，除氧器未放水，水溫70℃，汽包內(nèi)壁溫42℃左右，汽輪機(jī)高壓內(nèi)缸下壁溫120℃，按規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)屬于冷態(tài)開機(jī)?，F(xiàn)將開機(jī)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(jīng)過2個小時汽包水位-50mm，達(dá)到點(diǎn)火水位；0:48啟動#1射水泵抽真空。1:00汽輪機(jī)凝汽器真空達(dá)-20kPa。1:15成功投入A角下層油槍，鍋爐點(diǎn)火成功后全開過熱器、再熱器對空排汽電動門及汽機(jī)高低壓旁路電動門、調(diào)整門。1:40增投C角下層油槍。

由于上水溫度低，經(jīng)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(jìn)行疏水。5:25主蒸汽壓力升至0.5MPa后，全開#1機(jī)高壓缸排汽至輔助蒸汽電動門及調(diào)整門，并打開兩個門前后疏水門及輔助蒸汽至#1機(jī)軸封電動門前疏水門，開始管道疏水工作。

7:23#1機(jī)達(dá)到了沖轉(zhuǎn)參數(shù)：主/再熱汽壓力2.5MPa/0.4Mpa、主/再熱汽溫度311℃/288℃。此時全開汽機(jī)高壓旁路電動門、調(diào)整門，通過調(diào)整汽機(jī)低壓旁路調(diào)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(fēng)機(jī)，維持壓力-5~-6kPa，打開#1機(jī)軸封電動門，通過軸封調(diào)整門維持軸封進(jìn)汽母管壓力在0.02~0.03MPa，向汽輪機(jī)軸封送汽。

7:30汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)，#1機(jī)升速至500r/min，打閘檢查無異常后繼續(xù)掛閘沖至1600r/min，進(jìn)行中速暖機(jī)1小時。8:50汽輪機(jī)定速，切換油泵后成功并網(wǎng)；并網(wǎng)后逐漸關(guān)閉汽機(jī)高低壓旁路，稍開調(diào)速汽門，帶5~10MW負(fù)荷進(jìn)行低負(fù)荷暖機(jī)。此時只能用#1機(jī)高壓缸排汽至輔助蒸汽調(diào)整門調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)輔助蒸汽母管壓力作用。

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

2 #1機(jī)組冷態(tài)開機(jī)過程控制及分析

正常冷態(tài)啟動、無輔助蒸汽冷態(tài)啟動的主要參數(shù)對比如下：鍋爐上水溫度（℃）：60~90/常溫，汽包內(nèi)飽和溫度上升速度（℃/min）1.5/0.5，鍋爐點(diǎn)火至起壓時間（h）1.5/3.5；沖轉(zhuǎn)參數(shù)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(jī)三抽、鄰機(jī)汽平衡、啟動爐來汽/本機(jī)高壓缸排汽。為滿足相關(guān)參數(shù)，提高了控制難度，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

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(guī)的辦法是適當(dāng)提高水位、加強(qiáng)定排，以達(dá)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(dāng)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(dǎo)致汽包水位過高，保護(hù)動作放水，造成工質(zhì)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(diào)整油槍進(jìn)油閥，降低燃油壓力，并將二次風(fēng)量調(diào)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(diǎn)火后及時聯(lián)系化學(xué)加藥，保證汽水品質(zhì)合格。全開過熱器、再熱器對空排汽電動門及汽機(jī)高低壓旁路電動門、調(diào)整門，稍微打開主、再熱蒸汽管道疏水手動門對管道進(jìn)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(jī)高壓缸排汽至輔助蒸汽電動門及調(diào)整門，并打開兩個門前后疏水門及輔助蒸汽至#1機(jī)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(yīng)嚴(yán)格按照操作票步驟逐條執(zhí)行，經(jīng)常檢查各管道無振動或沖擊響聲，嚴(yán)格控制好升溫升壓速度。

2.3 合理的沖轉(zhuǎn)參數(shù)選擇及控制

正常冷態(tài)開機(jī)參數(shù)：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(jī)還需考慮軸封汽源的參數(shù)問題，為保證軸封汽源的穩(wěn)定性，適當(dāng)提高了沖轉(zhuǎn)壓力及溫度。避免因沖轉(zhuǎn)時溫度、壓力的下降導(dǎo)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(jī)軸封供汽的穩(wěn)定，必須保證作為汽源的輔助蒸汽母管壓力穩(wěn)定。沖轉(zhuǎn)前后，通過調(diào)節(jié)汽機(jī)低壓旁路調(diào)整門，或者高壓缸排汽至輔助蒸汽調(diào)整門，保持輔助蒸汽母管壓力在0.4MPa左右。并網(wǎng)后，汽機(jī)高低壓旁路逐漸關(guān)閉，隨著負(fù)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(diào)整門調(diào)節(jié)壓力是最方便的，后期調(diào)節(jié)困難時，可以通過手動節(jié)流高壓缸排汽至輔助蒸汽電動門的辦法進(jìn)行調(diào)節(jié)，或者適時投入除氧器再沸騰，既達(dá)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(dāng)三段抽氣的溫度及壓力高壓除氧器，達(dá)到額定參數(shù)后及時切換除氧器加熱汽源為本機(jī)三段抽汽供。當(dāng)除氧器溫度達(dá)135℃以上、壓力穩(wěn)定在0.3MPa以上，切換汽輪機(jī)軸封汽源為本機(jī)汽平衡供。此時輔助蒸汽母管暫無用汽，可關(guān)閉#1機(jī)高壓缸排汽至輔助蒸汽電動門、調(diào)整門，切換輔助蒸汽母管汽源為本機(jī)三段抽汽供。

2.5 高低壓脹差的控制

機(jī)組啟動的全過程，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和汽缸受熱膨脹，兩者的相對膨脹值稱之為脹差。開機(jī)及加負(fù)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(shè)備方面的因素，還包括汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)、主再熱蒸汽的溫升速度及負(fù)荷的變化速度、凝汽器真空、軸封汽溫度的變化等。隨著機(jī)組負(fù)荷的升高，高壓缸排汽溫度逐漸升高，其作為汽機(jī)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(jī)延長了中速暖機(jī)的時間，減緩了升溫升壓及加負(fù)荷的速度，負(fù)荷達(dá)到60MW時及時切換軸封供汽汽源為溫度較低的本機(jī)汽平衡來汽，高低壓脹差始終保持在正常范圍內(nèi)。

2.6 廠用電切換及鍋爐退油槍的控制

機(jī)組并網(wǎng)后，在10MW低負(fù)荷暖機(jī)時及時進(jìn)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(wǎng)電量。鍋爐助燃油槍的適時退出，需在鍋爐穩(wěn)定燃燒的工況下進(jìn)行，撤出油槍過早可能導(dǎo)致鍋爐燃燒不穩(wěn)，過遲則增加啟動油耗、提高啟動成本。由于此次開機(jī)情況特殊，鍋爐上水初始溫度偏低，油槍的撤出應(yīng)適當(dāng)?shù)耐七t。為此，直到負(fù)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(wěn)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(diǎn)火，優(yōu)先投入下層油槍，手動調(diào)整油槍進(jìn)油閥，降低燃油壓力，并將二次風(fēng)量調(diào)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(jī)高低壓級旁路電動門、調(diào)整門；點(diǎn)火30分鐘后，根據(jù)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(diào)整爐膛風(fēng)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(jìn)行疏水。當(dāng)主蒸汽壓力達(dá)到0.5MPa后，全開高壓缸排汽至輔助蒸汽電動門以及調(diào)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(jī)組沖轉(zhuǎn)參數(shù)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(jī)高壓旁路電動門、調(diào)整門，通過調(diào)整汽機(jī)低壓旁路調(diào)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(diào)節(jié)軸封調(diào)整門來維持軸封進(jìn)汽壓力在0.02~0.03MPa，向汽輪機(jī)軸封送汽，汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)。

汽機(jī)定速，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后逐漸關(guān)閉汽機(jī)高低壓旁路，稍開調(diào)速汽門，帶5~10MW負(fù)荷進(jìn)行低負(fù)荷暖機(jī)。此時的輔助蒸汽母管壓力用高壓缸排汽至輔助蒸汽調(diào)整門調(diào)節(jié)，維持輔助蒸汽母管壓力在0.4MPa。此時進(jìn)行廠用電的切換工作；當(dāng)機(jī)組負(fù)荷達(dá)到20MW時，投入由輔助蒸汽母管供汽的除氧器再沸騰。

機(jī)組負(fù)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(wěn)定的情況下才能退出下一支油槍；機(jī)組負(fù)荷60MW時切換除氧器加熱汽源為本機(jī)三段抽汽供。當(dāng)除氧器溫度138℃、壓力0.30MPa時，切換汽輪機(jī)軸封汽源為本機(jī)汽平衡供。關(guān)閉高壓缸排汽至輔助蒸汽電動門、調(diào)整門，將輔助蒸汽母管汽源切換為本機(jī)三段抽汽供；機(jī)組帶正常負(fù)荷，啟動完畢。

4 結(jié)語

此次機(jī)組啟動，是在機(jī)組全停、啟動爐故障，無輔助蒸汽的條件下進(jìn)行的成功嘗試。鑒于啟動前準(zhǔn)備工作充分，啟動方案詳細(xì)具體，啟動過程較為順利，機(jī)組成功并網(wǎng)，保障了電網(wǎng)安全，但也存在一些問題：首先，鍋爐啟動時間長，從點(diǎn)火到并網(wǎng)帶正常負(fù)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(jīng)濟(jì)性差；其次，除氧器給水無法加熱，鍋爐水循環(huán)建立緩慢，也不能加強(qiáng)排污，鍋爐水質(zhì)長時間不合格，對爐管腐蝕大。無論如何，通過此次實(shí)踐探索出并完善了機(jī)組無輔助蒸汽的啟動方案，為以后出現(xiàn)類似情況積累了經(jīng)驗(yàn)。