600MW超臨界汽輪機冷態啟動暖機方式優化

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，機組處于不穩定的工況時間變短，風險也將大幅減少。根據高中壓缸內缸內壁溫度劃分，機組啟動狀態分為冷態、溫態、熱態、極熱態四種啟動狀態，期中冷態啟動耗時最長，啟動消耗和安全風險均為最高，因此對機組冷態啟動操作進行優化，縮短啟機時間，對節能降耗促進安全生產工作意義重大。為實現機組冷態啟動過程安全、經濟，云南能投威信能源有限公司對汽機冷態啟動暖機方式進行了優化，通過和傳統啟動方式進行對比分析，證明采用優化后暖機方式開機，安全、經濟效益提高顯著。

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，額定轉速3000r/min。機組采用定—滑—定方式，帶基本負荷并調峰運行。從汽機端向發電機端看轉子為逆時針方向旋轉。汽輪機推薦采用中壓缸啟動方式，亦可采用高中壓缸聯合啟動，現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，經兩個主汽閥、四個處于同一腔室高壓調節閥后經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，經汽輪機兩側的中壓聯合汽閥，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 傳統暖機方式操作

（1）根據廠家提供的汽輪機說明書，機組冷態啟動時，汽輪機調節級后高壓缸內壁金屬溫度小于150℃，汽輪機需進行高壓缸預暖。待調節級后高壓缸內壁金屬溫度大于150℃時，進行悶缸處理，悶缸時間不少于4小時。在傳統冷態開機過程中，為了不影響后續開機操作，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，將汽輪機轉速升至400r/min左右，此時高調閥開度為18%-19%，待高調閥鎖住，繼續升速至1500r/min，進行不少于4小時中速暖機。當高壓調節級內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：

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

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

2.2 優化后暖機方式操作

（1）機組冷態啟動時，汽輪機沖轉前8小時進行汽輪機高壓缸預暖，將調節級后高壓缸內壁金屬溫度升至200℃后，進行悶缸處理，沖轉前調節級后高壓缸內壁金屬溫度達190℃左右。

高壓缸預暖結束參數：

悶缸結束參數：

（2）汽輪機沖轉前主蒸汽壓力維持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，此時高調閥開度為16%，待高調閥鎖住，繼續升速至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。采取優化后暖機方式開機，中壓缸溫度提升明顯，由傳統暖機方式的220℃提升至優化后暖機方式的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，大大縮短了后續低負荷暖機時間，使機組可以盡快帶到預期負荷。

機組啟動暖機過程數據：

（3）整個機組冷態啟動過程中，機組維持高真空（-82KPa）。

（4）從機組并網到機組帶負荷至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：

參數對比分析：

（1）采用優化暖機方式后機組沖轉缸溫提升了40℃，在汽輪機沖轉前高缸溫度較高，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）優化暖機方式后高調閥鎖定閥位比傳統暖機方式減少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）再熱蒸汽參數不變的情況下，2000r/min中高速暖機中調閥開度增加了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）采用優化暖機方式后，沖轉前高壓缸膨脹值達9mm左右，后續沖轉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過程中經常會出現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工作是否正常，確認汽輪機本體膨脹未受阻，對后續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，增加了2.5小時發電量，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啟動下暖機行之有效操作方法，縮短了機組冷態啟動的時間約2.5小時，大大降低了開機過程中的安全風險，同時也減少了冷態開機的成本，對節能降耗，促進安全生產工作意義重大。

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，主要從事火力發電企業集控運行及技術管理工作。