摘要：随着电力市场改革的不断深入，电网调度管理部门对火电机组的快速启动提出了更加严格的管理要求。为了缩短机组冷态启动时间，提高机组启停调峰的灵活性，优化改造汽轮机高压缸预暖系统，在锅炉点火前利用辅助蒸汽对高压缸进行预暖，从而达到缩短机组冷态启动时间的目的，并能够节约机组启动期间的燃料耗用和厂用电等生产成本。
关键词：汽轮机；冷态启动；高压缸预暖；汽源优化；
随着电力市场改革的不断深入，电网调度管理部门对火电机组的启停调峰要求更加严格，对火力发电厂的汽轮发电机组快速启动提出了更加严格的管理要求。为了缩短机组冷态启动时间，提高机组启停调峰的灵活性，结合电厂热力系统布置情况，优化改造汽轮机高压缸预暖系统布置方式，从而达到缩短机组冷态启动时间的目的。
一、设备情况概述
某电厂两台600MW汽轮机为东方汽轮机厂引进日本日立公司技术设计和制造，型号为NZK600－16.67/538/538，型式为亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽轮机，额定功率为600MW。
每台汽轮机均设置了盘车暖机功能，当高压缸第一级内壁金属温度低于150℃为冷态启动，为使汽轮机金属合理地进行加热，使汽轮机各部分的热应力、热变形、差胀及机组的振动维持在允许范围内，并尽快地把汽轮机的金属温度安全地升至工作温度，达到安全、经济、快速启动汽轮机，应对高压缸进行预暖，暖缸操作一般在锅炉点火及机组真空建立后进行。
二、目前采用的高压缸预暖方式和优点：
汽轮机冷态中压缸启动方式规定，当高压缸第一级缸温低于150℃时，应对高压缸进行预暖。预暖操作在锅炉点火后进行，暖缸汽源取自冷再汽源，通过倒暖截止阀和倒暖调节阀旁路过高排逆止门，进入高压缸内进行倒暖缸。
高压缸预暖的优点：盘车状态下将汽轮机转子加热到转子材料脆性转变温度以上；经过盘车预热后转子和汽缸温度都比较高，可以缩短中速暖机时间；减少冲转蒸汽与转子及汽缸金属的温差，温升率容易控制，热应力较小。
但是汽轮机中压缸启动是一个较复杂的过程，特别是冷态启动，一是高压缸预暖汽源采用再热蒸汽冷段，二是高压缸预暖需要的时间较长，延长了机组的启动时间。目前我厂冷态启动时倒暖缸过程需4-5小时，需待锅炉点火约2小时后，冷再参数满足暖缸要求后方可进行，而按锅炉冷态启动升温升压速率计算，从锅炉点火至满足汽轮机冲转参数仅需4小时，故冷态启动时汽轮机高压缸预暖过程耗时较长，会延误机组启动进度，需进行技术改进。[1]
三、高压缸预暖优化方案分析
若能使用其它汽源来提前进行高压缸暖缸操作，就不需要等待锅炉点火至冷再参数满足这段时间，可以大幅度缩短机组启动时间，根据现场热力系统布置选择辅助蒸汽作为暖缸汽源。我厂辅助蒸汽联箱设计参数为压力：0.6～1.3 MPa，辅汽温度：385℃。设计有三路汽源，分别为启动锅炉房或邻机辅汽、四段抽汽、冷再热蒸汽。[2]
优化方案一：汽源取自五抽至暖风器供汽电动门后。暖缸流程为：辅汽至暖风器供汽管路→五抽至暖风器供汽管路→高压缸预暖调节阀→高压缸末级→调节级→高压调门导气管→高压调门导气管疏水→凝汽器。
优点：管道易布置，五抽管道已布置在汽机房6.9米层，仅需接入零米暖缸供汽管路，改造费用少。缺点：启机阶段暖风器使用辅汽量较大，会互相影响。
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优化方案二：汽源取自五抽至MGGH热媒加热器供汽电动门后。暖缸流程为：辅汽至MGGH热媒加热器供汽管路→五抽至MGGH热媒加热器供汽管路→高压缸预暖调节阀→高压缸末级→调节级→高压调门导气管→高压调门导气管疏水→凝汽器。
优点：1.管道易布置，五抽管道已布置在汽机房6.9米层，仅需接入零米暖缸供汽管路，改造费用少；2.正常运行时，MGGH热媒加热器增加了一路冷再汽源，可有效解决热媒辅助加热器设计负荷不足造成烟囱入口温度低问题。缺点：1.MGGH热媒加热器水位高时可能造成汽轮机进冷水；2.需要增加防止三路汽源串汽联锁保护。
优化方案三：汽源取自轴封供汽调压站电动门前。暖缸流程为：辅汽至轴封供汽管路→轴封供汽调压站电动门前→高压缸预暖调节阀→高压缸末级→调节级→高压调门导气管→高压调门导气管疏水→凝汽器。
优点：1.管道易布置，轴封管道已布置在汽机房6.9米层，仅需接入零米暖缸供汽管路，改造费用少。2.本身自带减温器，可节省设备投资。缺点：1、管道容量不足，会相互影响，可能造成汽轮机进冷汽；2、减温器工作不稳定，可能造成蒸汽带水，进入汽轮机。
综合从安全经济性能考虑，推荐选择方案二进行技术改造。
四、高压缸预暖汽源改造后的注意事项
1．严格控制高压缸暖缸速度，汽缸金属温升率不超过50℃/h。
2.控制高压缸排汽口上、下温差小于35℃，高压缸内、外壁温差小于35℃。
3.暖缸操作时应缓慢进行，充分暖管疏水，避免汽缸进冷水冷气。
4.暖缸压力不应大幅波动，高压缸内第一级后蒸汽压力不超过550KPa。因暖缸汽源取自邻机辅汽，故邻机应保持辅汽联箱压力稳定。
5.注意真空不应维持过高，过高的真空不仅影响暖机效果，也会使蒸汽流通加速而使转子转动。
6.注意调整低旁时对倒暖压力的影响，关小低旁时，会因进入凝汽器的蒸汽量减小而引起倒暖压力升高，从而使转子冲动。
7.若转子被预暖蒸汽冲转，立即降低预暖汽压（通过调整高、低旁路开度或关小倒暖阀），待转子静止后，重新投入盘车。
8.注意低压缸排汽温度，当低压缸排汽温度达到 80℃时，要及时投入低缸喷水，防止低压缸超温。
9.预暖时如有异常要及时处理，危及设备安全时要立即停止预暖。
五、结束语：
为了提升了机组启动的灵活性，对高压缸预暖系统进行了技术改造，机组冷态启动时间能够缩短约3小时。同时每次冷态启动能够减少启动耗煤80吨，节约厂用电量5万度，按照全厂每年启停调峰8次计算，每年可节约生产成本约50万元，起到了良好的经济效果。
参考文献：
[1] 高清林.超临界600MW机组中压缸起动探析[J].热力发电，2010，10，10-13.
[2] 郑波明.600MW汽轮机高压缸预暖系统优化分析[J].现代工业经济和信息化，2017，12，60-61.
论文作者:刘钊1,孙静2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/26
标签：高压论文; 汽轮机论文; 机组论文; 蒸汽论文; 热媒论文; 管路论文; 转子论文; 《电力设备》2018年第10期论文;