摘要：近几年来关于汽轮机组的快速启动研究方案越来越多，研究出的9E联合循环机组及燃气蒸汽联合循环和超界机组由于在生产的过程中具有高效环保的特点，因此在我国的电力资源生产过程中被广泛的应用。然而现阶段联合循环技术在应用的过程中依然存在启动时间长，不能及时的响应我国用电需求的高峰，而同时超临界机组由于缺乏常规电厂的汽泡，因此必须在最短时间内进行快速启动以匹配锅炉。因此本文9E联合循环机组进行研究，为9E联合循环机组汽轮机的冷态启动方案进行优化，以期缩短汽轮机的启动时间，满足我国的用电服务需求。
关键词：9E联合循环机组；快速启动；优化方案
引言：随着社会的不断发展，人类经济水平的不断提高，近几年来我国的经济实力已经跃居了世界前列，而在经济大幅度增长的背后能源的消耗量也在不断的上升，因此我国也成为了世界上最大的能源生产和消费国。根据“十二五”的规划，我们在提供电力能源方面应该像火力发电方面发展，主要表现在火力发电的超临界机组要向更高的参数发展，同时燃气轮机向更高的初温发展从而有效的提高蒸汽联合循环效率，生产清洁的电力能源。根据这一发展要求和方向对于9E联合循环机组的结构和运行特点要求能够快速启动，降低预热过程中的能源消耗，同时缩短汽轮机的启动时间，提高生产效率。
一、9E联合循环机组概述
本文所研究的9E联合循环机组是武汉热电有限公司的燃气蒸汽9E联合循环机组，该技术的型号为GE PG9171E型燃机，出力为125.4MW。所应用的锅炉为武汉锅炉股份有限公司生产的双压 Q1594／534．7—195（39．7）一5．8（0．58）／516（256）型双 压、无补燃、带整体除氧器、卧式自然循环余热锅炉。所采用的燃气机为南京汽轮机电集团有限责任公司生产的LCZ60—5．7／0．5／（0．55）型型联合循环双压单缸单轴可调整抽气的凝汽式汽轮机。通常情况下汽轮机的启动分为冷态启动和温态启动以及热态启动三种情况，主要是与汽轮机高压内缸内的金属温度作为测量标准，当高压内缸的内壁金属温度低于200℃时为冷态启动，200-380℃之间时为温态启动，温度大于380℃时为热态启动。汽轮机在冷态启动的过程中，气缸内的温度较低，如果所需求的负荷太高，缸内的温度升高太快，则会因为热应力的巨大变化而时汽轮机金属部件产生显著的变形，不利于汽轮机组的安全生产，同时对于汽轮机组的使用寿命也会造成严重的影响。因此在冷态启动的过程中，如果能够尽量的缩短冷态启动的过程时间，既可以有效的提高企业的运营效率，同时也可以保证汽轮机的安全运行。
二、冷态启动方案的优化
冷态启动方案的优化是在原有的冷态启动方案基础之上进行的优化，而优化的功能主要体现在冲转和投轴封、冷态冲转、暖机这些程序上面：
冲转和投轴封：在这一步进行优化是有效的避免了蒸汽机在开机的过程中膨胀差过大，从而尽量的缩短两者的膨胀差存在的时间，从而有效的降低安全事故的发生率，同时也提高汽轮机的使用寿命。而在暖管时，一般情况下是均压箱先具备投轴封的条件，因此我们在改进之后可以先将新的蒸汽送至均压箱压力调节阀进行压力控制，通过注入大量的减温水从而保持温度，使得轴封的条件一直维持在基本可以达到冲转的条件下再进行轴封，这样在轴封之后就可以立即实施汽轮机进行冲转。有效的降低了开机时巨大的膨胀差所存在的时间。
冷态冲转：为了提高暖缸的速度，当主汽门前的温度超过250℃时就可以充分的利用高旁将压力降至2-2.5MPa，降低了压力以后就可以有效的提高冲转速度以及暖管效果，暖缸的速度也得到了有效的提高。
暖机：可以采取在120r/min的时候进行停留，将真空降到-八十四千帕以下，当20分钟以内缸内的温度没有明显的变化时再进行既可以使充站加速，内燃机的负荷在并网以后最初功率为十MW，此时可以加到25MW。燃气的排烟温度会达到470℃，而主蒸汽的温度也会达到400℃，燃机到气管内的温度为300度左右。因此染缸的门打开以后刚会迅速上升。接下来在每分钟220转的情况下进行停留，同样观察缸内的温度在20分钟以内没有明显的变化时，就可以加到满速。首先兵王以后将负荷加十MW，待肛温急剧上升以后没有明显变化再继续加到25MW。燃机的负荷可以加到40MW。在进行此次优化调解的过程中，需要着重注意以下三点问题：帐查总账和肛温，如果张超能够正向增加，同时党内的膨胀程度没有明显的变化，才可以增加负荷保持缸内的温度提高速度，同时适当插能够逐步减小，具有稳定的降低速度。
通过上述方案的优化，结合多次能态开机的经验，将转速为1200r/min的转机时间调整到了20分钟，同时在后续又增加了2200r/min的暖机时间10分钟，相比之前的冲转时间有了明显的缩短。同时结合相关经验和科学设计，将冷态启动投轴封的条件进行了重新的规定，即在自动主汽门温度大于200℃时，同时文内的均压箱温度大于120℃时才开始进行投轴封。而原始的规定则是均压箱的温度达到120℃，通过此方案的优化有效的避免了冲转前转子在温箱内提前受热，使得机组后期在运行的过程中胀差过大。在中速暖机时将燃机的负荷增加到25MW，也有效的提高了9E联合循环机组冷态启动过程中的经济性和效益。
三、冷态启动优化方案的安全性和经济性分析
结合上述分析，参照9E联合循环机组冷态启动优化方案的实验数据，将主要参数进行收集如下表1，优化后的方案其高压内缸上下温差控制在50℃以内，同时高压内缸的金属温度与调节阀后蒸汽温度温差控制在56℃-110℃以内，胀差控制在-2mm~3mm之间，振动值控制在254um以内，所有的数据能够满足汽轮机安全启动的需求，安全性就有保障。
表1 优化方案的主要参数
优化方案中的缸温较低，按照冷态启动的优化方案时启动耗时进行了有效的缩短，汽耗降低，降低了用电率和资源耗费，使经济指标得到有所提高，因此具有显著的经济效益。
结束语：汽轮机冷态启动采用本文所提出的新的启动方 案，不仅在安全方面满足了汽轮机厂家的要求，而且 在经济性方面又降低了汽耗、厂用电率、供电煤耗，缩短了启动到带满负荷的时间，是值得推广的一种启动方案。
参考文献：
[1]丁阳俊.汽轮机启动过程优化研究[D].浙江大学，2013.
[2]丁阳俊，盛德仁，陈坚红，洪雷，顾正皓，林成.某电厂联合循环汽轮机启动过程优化[J].中国电机工程学报，2013，3302：9-15+5.
[3]张洪雨.9E联合循环机组汽轮机冷态启动优化[J].中国新技术新产品，2017，23：66-67.
论文作者:黄振华,成军学
论文发表刊物:《电力设备》2018年第33期
论文发表时间:2019/5/16
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