二次再热机组汽轮机旁路的选择论文_蔺琪蒙1,高丹2

1.国家能源集团宿迁发电有限公司 江苏宿迁 223800

2.国家能源集团安徽电力有限公司 安徽合肥 230061

摘要:随着经济的发展,国家对电源企业在环保、效率上的要求越来越严格,超超临界二次再热机组越来越多。本文结合国内外660MW等级超超临界和二次再热机组汽机旁路的设置情况进行探讨,推荐出二次再热机组汽轮机旁路选择,使其在机组启、停、甩负荷过程中,有效缩短启动时间,减少损失,保护再热器,减少机组的寿命消耗,提高运行的安全性和经济性。

关键词:汽轮机旁路;二次再热机组;汽轮机旁路

目前国际上已运行的大容量超超临界机组主要分布在中国、日本和欧洲,这些机组的旁路可分为:三用阀旁路系统、一级大旁路系统、三级旁路系统和两级串联旁路系统。国内超超临界机组旁路配置也各有差异,其中华能玉环电厂采用40%两级串联旁路,石洞口电厂和望亭电厂均采用40%两级串联旁路,国电布连电厂采用100%容量高旁的二级串联旁路,国电泰州采用100%容量高旁、50%容量中旁、60%容量低旁的三级旁路系统等。本文依托国电宿迁2×660MW二次再热机组旁路的选型,在充分考虑满足各工况条件下,选择合理的旁路容量。

1.二次再热汽轮机的旁路配置

机炉匹配中对汽轮机厂的要求。(1)提供不同温度状态的蒸汽温度(范围)要求,以避免过大的温差导致汽轮机过大的寿命损耗;(2)提供各旁路的压力的限制值,以避免高中压转子在启动过程中出现小流量高背压导致的鼓风超温。(3)提高汽轮机各段排汽温度的极限值,并在启动控制中设置为保护。

启动方式的选择。上海汽轮机厂二次再热汽轮机VHP(超高压缸)、HP(高压缸)、IP(2中压缸)联合启动的方式。这种启动方式决定了汽轮机旁路须设高、中、低压三级串联旁路,即主蒸汽由VHP进入→排汽至一级再热器→进入HP→HP排汽至二级再热器→进入IP→低压缸→凝汽器。

高、中、低压三级串联旁路。三级旁路的基本配置如下:(1)第一级旁路BP1—VHP超高压缸旁路。蒸汽由锅炉过热器出口到汽轮机超高压缸排汽,进入一级再热器(RH1)。进入VHP缸的蒸汽,从VHP缸排出后进入一级再热器。启动时HP旁路,即RH1的压力≯4MPa,以避免VHP排汽温度超过最高限制值530℃。在VHP排汽缸配置通风阀。该阀不参与启动,主要功能为甩负荷时快速排汽。(2)第二级旁路BP2—第1再热高压缸HP旁路。旁路蒸汽由第一级再热器RH1出口排进入第二级RH2再热器,即与HP缸排汽相连。进入HP的蒸汽,从HP排汽缸排出也进入二级再热器。BP2旁路的作用是控制第一级再热器RH1的压力。启动时IP旁路,即RH2的压力0.5MPa~1.3MPa,以避免HP缸排汽温度最高限制500℃。HP缸排汽也设置通风阀。同样,该阀不参与启动,主要功能为甩负荷时快速排汽。(3)第三级旁路BP3-第二级再热器RH2出口至凝汽器,起到控制RH2压力作用。相对二次再热汽轮机,RH2压力对HP缸排汽温度以及IP缸排汽(低压进口)温度的影响是相反的,为此,启动时RH2压力设置必须保证HP缸排汽温度和IP缸排汽温度同时处在安全范围。

2.应用方案

针对宿迁二期2×660MW二次再热机组,汽轮机旁路系统拟定设计功能如下:(1)旁路按不考虑停机不停炉及带厂用电运行的功能来设计,旁路容量按机炉启动参数匹配确定,高旁采用100%容量,中压采用70%容量、低旁90%容量。旁路容量的增大,可以使蒸汽通流增加,即使在极热态工况下,也能快速提升主蒸汽温度,使机炉参数匹配,满足汽轮机启动曲线要求。(2)在汽机启动时使主蒸汽和再热蒸汽压力、温度维持到预定的水平,以满足汽轮机冷态、温态、热态和极热态启动的要求,缩短启动时间,减少汽轮机金属的疲劳损伤。使机组能适应频繁起停和快速升降负荷,并将机组压力部件的热应力控制在合适的范围内。(3)能使锅炉独立运行,因而减少了大修及主要设备维修以后整个调试时间和缩短试验周期。在启动时,有效地冷却锅炉所有受热面。特别是可以很好地保护再热器,防止再热器干烧。(4)启动时,减少蒸汽中的固体小颗粒通过旁路进入凝汽器,从而防止汽轮机调速汽门、进汽口及叶片的硬粒侵蚀。启动时回收工质,降低对空排汽噪声。

国内电厂在设计时受厂房空间布局的影响,低旁阀一般在中间层倾斜15°布置,阀门存在密封不严内漏的风险,低旁阀基本都存在内漏情况。为了减少低旁阀门内漏可能性,保证低压缸缸效,低旁阀调整为垂直布置。低旁阀后直段过短,会造成汽水混合不均匀,对弯头冲刷严重,同时也不利于阀后温度控制及凝汽器保护,根据设计规范,对于阀后带弯头的低旁阀,其阀后管道直段应不小于0.1×低旁阀后最大流速,距离弯头中心不小于5.5米,旁路中心标高应不小于约18米(运转层标高14.5m)。低旁阀需布置在运转层上方,高度才能满足要求,又因关系到二热管道、减温水管道及支吊架的布置安装,因此需提前设计,后期改造很难实现。(1)因汽轮机设计要求凝汽器接收蒸汽参数有要求,需设计消能装置或低旁三级减温水,使得低旁设计参数下进凝汽器参数满足凝汽器厂要求(0.2MPa(a),121℃ )。消能装置布置简单,无需外接减温水管路,有利于现场布置,建议采用。(2)高旁阀取代安全阀功能,溢流压力及起跳压力应与锅炉匹配,且需保证动作可靠,高旁阀设计参数应能满足阀门的起跳压力,并留有余量。(3)减温水喷水隔离阀不允许减压。(4)旁路油站管道高频共振经常发生,为防止振动导致的管道漏油,沿途油管道建议采用焊接式,只有阀门与管道连接处采用橡胶软管,吸收振动(参看图1)。

3.结论

选用合适的旁路系统有改善机组的运行条件、缩短启动时间、减少机组的寿命消耗和快速跟踪负荷的作用。对于上海汽轮机厂提供的二次再热汽轮机启动方式,汽轮机旁路宜采用高、中、低压三级串联旁路。在合理的造价范围内,合理的布置方案下,旁路容量尽量选大,既有利于温度的提升,又有利于汽轮机的冲转,还有利于减少固体颗粒的侵蚀。100%容量高旁取代过热器安全阀,主蒸汽压力超过设定值时快开溢流,保证主蒸汽的压力稳定,同时取消过热器机械式安全阀,系统回收工质,减少噪音。

参考文献:

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作者简介:蔺琪蒙(1985.01-),男,汉族,本科学历,江苏徐州市人,国家能源集团宿迁发电有限公司汽机主管。

论文作者:蔺琪蒙1,高丹2

论文发表刊物:《科学与技术》2019年第08期

论文发表时间:2019/9/25

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二次再热机组汽轮机旁路的选择论文_蔺琪蒙1,高丹2
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