300 MW机组汽轮机中压缸启动优缺点及改进方案

300MW 机组汽轮机中压缸启动优缺点及改进方案施 海(湖北鄂州发电有限责任公司,湖北鄂州 436032) [摘 要] 简述了汽轮机的各种启动方式,着重指出了中压缸启动的优缺点;针对鄂州发电公司目前中压缸启动过程中存在的主要问题,详细的分析原因,提出具体的改进方案,付诸实施并取得良好的经济效益。

[关键词] 中压缸启动;汽轮机;暖机;改进[中图分类号]T K 263.1 [文献标识码]A [文章编号]1006-3986(2005)04-0030-02M e r i t s&D e f e c t s o f I PC yl i n d e r S t a r t f o r S t e a mT u r b i n e i n 300MW U n i t S H IH a i(H u b e i E z h o uP o w e rG e n e r a t i o nC o .L t d .,H u b e i E z h o u 436032)[A b s t r a c t ]T h i s a r t i c l eb r i e f l y i n t r o d u c e sd i f f e r e n tm o d eo f t u r b i n es t a r t ,m a i n l y i n d i c a t e s t h em e r i t s a n dd e f e c t s o f i n t e r m e d i a t e p r e s s u r e c y l i n d e r s t a r t a n da c c o r d i n g t o t h em a i n p r o b l e m s e x i s t i n g in t h e c o u r s e o f t h e I Pc y l i n d e r s t a r t o fE z h o u p o w e r p l a n t ,a n dd e t a i l e da n a l y s i s p r o v i d e s s p e c i f i c i m p r o v i n g pl a n .I t h a sb e e n p u t i n t o e f f e c t ,a n d g o t n i c e e c o n o m i cb e n e f i t .[K e y w o r d s ]I Pc y l i n d e r s t a r t ;t u r b i n e ;p r e -w a r m i n g ;i m p r o v e 鄂州发电公司2×300MW 机组汽轮机的型号为T C D F -33.5型,它是由日本日立公司生产的亚临界压力、一次中间再热、冲动式、单轴、双缸双排汽的凝汽式汽轮机。

通过刚性联轴器与东方电机厂生产的Q F S N -300-2-20型交流发电机相联,并和美国福斯特-惠勒公司生产的F W 1072/18.1型锅炉配套。

1 汽轮机的启动方式1.1 高、中压缸联合启动此种启动方式虽然简单,但因冲转前再热蒸汽参数低于主蒸汽参数,而中低压缸的通流面积远远大于高压缸,造成传热效率低下,温升速度较慢,汽缸膨胀迟缓,从而延长了启动时间。

1.2 中压缸启动中压缸启动应具备的条件:具有高低压串联的旁路系统;调节系统具有对中压调节汽门单独控制的能力;具有相应的高压缸抽真空系统及可以反流预暖高压缸的可控高压缸排汽逆止门或其旁路系统。

鄂州电厂汽轮机的启动方式为中压缸启动。

[收稿日期] 2005-07-05[作者简介] 施 海(1973-),男,安徽无为人,工程师。

2 中压缸启动的优点中压缸冲转为全周进汽,对中压缸和中压转子加热均匀,随同再热器的压力对高压缸进行暖缸,高压缸和高压转子的受热也比较均匀,这样就减少了启动过程中汽缸和转子的热应力。

采用中压缸启动,在中速暖机结束后,高、中压转子的温度一般都升至150℃以上,这样就使高、中压转子提前渡过脆性转变温度,提高了机组在高速下的安全性,缩短了机组的启动时间,提高了经济性。

使再热汽温与中压缸的金属温度更好地匹配,减小由于再热汽温低而产生的热应力。

中压缸启动允许的蒸汽温度范围较宽,启动灵活性强,机组热态方式下可实现快速启动,调峰运行能力较强。

中压缸冲转过程中,由于不需要关闭旁路系统,锅炉燃烧可以得到较好的控制,同时由于避免了高压缸在低负荷区工作,汽轮机膨胀、胀差等参数容易控制。

中压缸启动初期,中压缸进汽参数高,减少启动过程中对汽轮机中压缸部分的热击,将热疲劳的影响降至最低。

中压缸启动过程中,切换负荷越高,越能体现中压缸启动的优越性。

·03·第29卷第4期2005年8月湖 北 电 力 V ol .29N o .4A u g.2005&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&3中压缸启动的改进方案中压缸启动有诸多优点,但也有其不足之处,如为实现中压缸启动,必须具备旁路系统;中压调门具备单独控制能力;增设高压缸预暖系统等,从而增加了设备投资。

但最主要的问题在于冷态启动时,由于中压缸冲转时蒸汽参数较高,在中压缸进汽向高压缸进汽的转变之前,必须要求高压缸经过充分和彻底的预暖。

较长的高压缸预暖时间延长了整机启动时间,同时也导致机组启动耗油量的增加。

如鄂州发电公司日立公司300MW汽轮机,对于冷态时的高压缸预暖要求为:以40～50℃/h的温升率将缸温升至150℃,然后再在0.4～0.5M P a的压力下预暖3.5h。

这样计算当汽轮机在常温下启动的高压缸预暖时间将超过5h。

针对中压缸启动中高压缸预暖时间较长这一不足之处,为了缩短启动时间、减少启动耗油量,通过对其他同类型机组的考察和对本厂系统的研究,鄂州发电公司制定了以下改进方案。

3.1增加辅助蒸汽至高压缸预暖系统,缩短高压缸预暖时间高压缸预暖是否合格要从缸胀、高缸内壁金属温度等几个方面共同判断,这是一个较长的时间过程。

为了充分并较快地通过此过程,利用辅汽提前对高缸进行预暖,有效缩短了机组启动时间,提高了机组对系统的响应时间,减少了启动耗油。

(1)设计预暖方法当锅炉点火后主汽压达到1.5M P a,主汽温达到250℃以上时,通过旁路及暖机阀对高缸预暖。

(2)改进后预暖方法增加辅汽至高压缸预暖管道,充分利用时间差,在锅炉尚未达到预暖参数前先利用邻机或启动锅炉汽源通过辅汽至高压缸进行高压缸预暖,待锅炉参数达到预暖参数后,再将预暖方式由辅汽预暖转变为主汽预暖。

由于蒸汽参数的不同,辅汽预暖不能够完全取代主汽预暖,但却足以将高压缸温度预暖至150℃以上并持续加热,从而避免了高压缸由常温升至150℃的暖机时间,并适当缩短以后的带压预暖时间。

使总的预暖时间由5h以上缩减至3h 左右,并与锅炉的升温升压过程相匹配。

(3)经济效益分析综上所述,在冷态启动时采用高压缸辅汽预暖方式可以缩短机组整体启动时间2h以上。

从锅炉点火到具备高压缸预暖蒸汽参数(1.5M P a,250℃)并保持参数进行预暖,锅炉得维持10条油枪运行。

已知每条油枪出力0.8t/h,按双机年冷态启动10次,点火油价3000元计,年节油费用48万元。

此节能效果不包括2h发电所带来的发电效益。

3.2高参数冲转前投粉的研究与实践鄂州发电公司采用美国福斯特-惠勒公司生产的W型锅炉。

制粉系统为正压直吹式制粉系统,每台机组配备4台双进双出筒式钢球磨煤机,每台磨煤机为6只粉嘴,分别对应6只油枪。

由于鄂州发电公司中压缸启动的冲转参数较高,需要锅炉配套的燃烧相应加强,加上W型锅炉火焰燃烧的相对稳定性,使锅炉启动过程中(汽轮机冲转前)的投粉成为可能。

(1)设计锅炉启动方式鄂州发电公司锅炉的设计启动方式为:逐渐增投油枪,在汽轮机高压缸预暖时达到10只左右的油枪运行,继续升温升压,在汽轮机冲转前保持18～20只油枪运行维持冲转参数,直至汽轮机冲转并完成阀切换后开始启动磨煤机并最终断油。

这样就算是投入汽轮机辅汽高压缸预暖系统,缩短了启动时间,整个启动过程中的耗油量仍然超过120t。

(2)改进后锅炉启动方式在锅炉的升温升压过程中,根据燃烧情况和二次风温的变化,适时的启动一次风机。

当二次风温达到250℃,一次风温达到200℃,即可启动一台磨煤机运行,缓慢的增加磨煤机负荷,逐退油枪,但必须保证每个粉嘴有对应的油枪投入,确保燃烧的稳定。

缓慢增加锅炉负荷直至冲转参数,此时一般维持6只粉嘴,7～8只油枪运行即可。

待汽轮机阀切换完毕后再启动第二台磨煤机,直至断油。

整个过程通常耗油量为60～80t。

(3)经济效益分析综上所述,投入磨煤机以后锅炉可以减少10只油枪运行即可达到额定冲转参数。

冷态启动时,从磨煤机启动至阀切换完成至少需要4h,已知每条油枪出力0.8t/h,按双机年冷态启动10次,点火油价3000元计,年节油费用96万元。

此过程中忽略投粉过程中的燃煤成本和磨煤机电耗。

[参考文献][1]汽轮机设备运行技术[M].北京:中国电力出版社,1995.·13·V o l.29N o.4 A u g.2005湖北电力第29卷第4期2005年8月&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&。