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600MW超临界汽轮机冷态启动暖机方式优化
作者：张强 黄常城
来源：《山东工业技术》2017年第07期
摘 要：通常情况下燃煤机组启动用时越短，锅炉投油时间缩短，启动油耗随之减少，机组可以提前带至预期负荷，发电量增加，启动成本将降低。由于机组启动过程变短，机组处于不稳定的工况时间变短，风险也将大幅减少。根据高中压缸内缸内壁温度划分，机组启动状态分为冷态、温态、热态、极热态四种启动状态，期中冷态启动耗时最长，启动消耗和安全风险均为最高，因此对机组冷态启动操作进行优化，缩短启机时间，对节能降耗促进安全生产工作意义重大。为实现机组冷态启动过程安全、经济，云南能投威信能源有限公司对汽机冷态启动暖机方式进行了优化，通过和传统启动方式进行对比分析，证明采用优化后暖机方式开机，安全、经济效益提高显著。
关键词：超临界；汽轮机；暖机；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超临界机组汽轮机为东方汽轮机厂生产的超临界、中间一次再热、三缸四排汽、单轴、双背压、凝汽式、八级回热汽轮机，型号为：N600-24.2/566/566，额定出力600MW，额定转速3000r/min。机组采用定—滑—定方式，带基本负荷并调峰运行。从汽机端向发电机端看转子为逆时针方向旋转。汽轮机推荐采用中压缸启动方式，亦可采用高中压缸联合启动，现本项目汽轮机采用的是中压缸启动方式。
主再热蒸汽管道采用2-1-2布置方式。由锅炉高温过热器出口来的两路主蒸汽汇成一路主蒸汽，至汽机侧再分为两路，经两个主汽阀、四个处于同一腔室高压调节阀后经过导汽管进入汽轮机高压缸，膨胀做功后由外下缸两侧排出后，汇合成一路经高排逆止门由冷再蒸汽管进入锅炉低温再热器；由锅炉高温再热器出口来的两路再热蒸汽汇成一路热再蒸汽，至汽机侧分成两路，经汽轮机两侧的中压联合汽阀，从四根导管进入汽轮机中压缸膨胀做功，中压缸作功后的蒸汽，经一根异径连通管分别进入两个低压缸，两个低压缸均为双分流结构，蒸汽从通流部分的中部流入，作功后的乏汽分别流入安装在每一个低压缸下部的凝汽器。 2 两种暖机方式效果 2.1 传统暖机方式操作
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（1）根据厂家提供的汽轮机说明书，机组冷态启动时，汽轮机调节级后高压缸内壁金属温度小于150℃，汽轮机需进行高压缸预暖。待调节级后高压缸内壁金属温度大于150℃时，进行闷缸处理，闷缸时间不少于4小时。在传统冷态开机过程中，为了不影响后续开机操作，通常情况下我们提前6小时进行高压缸预暖操作。
（2）汽轮机冲转前主蒸汽压力维持6-8MPa，汽轮机打闸摩擦检查结束后，将汽轮机转速升至400r/min左右，此时高调阀开度为18%-19%，待高调阀锁住，继续升速至1500r/min，进行不少于4小时中速暖机。当高压调节级内壁温度和中压缸进汽室温度均大于320℃，此时相应中压缸排汽温度达240℃，检查高中压缸膨胀正常，中速暖机结束。 中速暖机结束参数：
（3）中速暖机结束后，将汽轮机转速升至3000r/min，暖机时间约1.5小时。
（4）从机组并网到机组带负荷至360MW，汽轮机在低负荷阶段暖机时间约2.5小时。 2.2 优化后暖机方式操作
（1）机组冷态启动时，汽轮机冲转前8小时进行汽轮机高压缸预暖，将调节级后高压缸内壁金属温度升至200℃后，进行闷缸处理，冲转前调节级后高压缸内壁金属温度达190℃左右。
高压缸预暖结束参数： 闷缸结束参数：
（2）汽轮机冲转前主蒸汽压力维持8-9MPa，汽轮机打闸摩擦检查结束后，待汽轮机转速降至99r/min时及时投入暖机模式，升速至400r/min左右，此时高调阀开度为16%，待高调阀锁住，继续升速至1500r/min，进行一小时中速暖机，汽轮机全面检查正常后将其升速至2000r/min，进行两小时中高速暖机，最后汽轮机升速至3000r/min，进行一小时高速暖机。采取优化后暖机方式开机，中压缸温度提升明显，由传统暖机方式的220℃提升至优化后暖机方式的280℃以上，由于暖机充分，缸胀充分，高中压缸胀差维持在7mm以下，整个启动过程中汽轮机轴系振动均在正常范围内，大大缩短了后续低负荷暖机时间，使机组可以尽快带到预期负荷。
机组启动暖机过程数据：
（3）整个机组冷态启动过程中，机组维持高真空（-82KPa）。
（4）从机组并网到机组带负荷至360MW，汽轮机在低负荷阶段暖机时间约1.5小时。
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3 两种暖机方式对比 两种暖机方式过程参数： 参数对比分析：
（1）采用优化暖机方式后机组冲转缸温提升了40℃，在汽轮机冲转前高缸温度较高，高压缸预暖充分，确保机组在1500r/min，2000r/min，3000r/min这三个阶段暖机时间可以达到预期效果。
（2）优化暖机方式后高调阀锁定阀位比传统暖机方式减少2-3%，中缸进汽量明显增加，大大改善暖机期间中缸预暖效果，为缩短暖机时间奠定了基础。
（3）再热蒸汽参数不变的情况下，2000r/min中高速暖机中调阀开度增加了3%，低旁平均开度减少10%，机组中缸进汽量大幅增加，暖机效果有明显的改善，暖机结束后中缸温度提升30℃，同时冷源损失也大幅减少。
（4）采用优化暖机方式后，冲转前高压缸膨胀值达9mm左右，后续冲转及低负荷时可以保证高中压缸胀差最高控制在7mm左右，大大缩短低负荷每个阶段汽轮机暖机时间，同时大大改善汽轮机启动过程中运行工况，可以很好解决汽轮机冲转过程中经常会出现因暖机不充分汽轮机振动大延长机组启动时间的难题，降低了机组冷态启动的风险。
（5）提前8小时进行高压缸预暖，汽轮机总膨胀值可以达到13mm左右，可以提前预判汽轮机滑销系统工作是否正常，确认汽轮机本体膨胀未受阻，对后续开机工作不会造成影响。 （6）整个机组启动过程缩短约2.5小时，大大降低机组启动燃油成本，同时机组提前并网，增加了2.5小时发电量，此种暖机方式在降本增效方面成效显著。 4 小结
燃煤机组冷态启动耗时最长，启动过程中需要消耗大量燃油，操作复杂，风险较高，通过在实践中不断摸索改进，形成一套汽轮机冷态启动下暖机行之有效操作方法，缩短了机组冷态启动的时间约2.5小时，大大降低了开机过程中的安全风险，同时也减少了冷态开机的成本，对节能降耗，促进安全生产工作意义重大。 参考文献：
[1]李建刚.汽轮机设备及运行[M].动力工程学报，北京：中国电力出版社. [2]集控运行规程[M].