關(guān)于對(duì)兩班制運(yùn)行方式的探討和研究

[摘要]隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,大容量、高參數(shù)、效率高的機(jī)組越來(lái)越成為電力生產(chǎn)的主要力量,小容量、效率低的機(jī)組調(diào)峰也就成一種必然的趨勢(shì),這樣就需要一些效率低的機(jī)組在運(yùn)行方式上做一相應(yīng)的改變,兩班制運(yùn)行也就成一種必然,隨著運(yùn)行方式的改變,大量的燃料被節(jié)約,提高整個(gè)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益,但是一些機(jī)組以前是按著帶基本負(fù)荷設(shè)計(jì)的,隨著運(yùn)行方式的改變,在啟動(dòng)中就會(huì)遇到很多的問(wèn)題,就啟動(dòng)中遇到的問(wèn)題,進(jìn)行探討和研究,使機(jī)組能夠安全、穩(wěn)定的投入運(yùn)行,避免事故的發(fā)生。

[關(guān)鍵詞]兩班制熱態(tài)啟動(dòng)

中圖分類號(hào):TM7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)0710010-01

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)和對(duì)能源的節(jié)約有效利用,大容量、高參數(shù)、效率高的機(jī)組越來(lái)越多的成為電力系統(tǒng)的主力軍,以前200MW及以下的機(jī)組調(diào)峰就成為一種必然趨勢(shì),200MW的機(jī)組一經(jīng)調(diào)峰,必然要偏離設(shè)計(jì)情況下運(yùn)行,機(jī)組效率大大降低,造成燃料的大量浪費(fèi),為了節(jié)約大量的燃料,200MW及以下的機(jī)組實(shí)行兩班制運(yùn)行方式,也是電力生產(chǎn)的一種必然,兩班制運(yùn)行的機(jī)組,白天滿負(fù)荷運(yùn)行,晚間尖峰負(fù)荷過(guò)后,就停止汽輪機(jī)運(yùn)行,停機(jī)6-8小時(shí),早上熱態(tài)啟動(dòng),這種運(yùn)行方式要求機(jī)組能適應(yīng)頻繁啟停,從點(diǎn)火到滿負(fù)荷共需要90分鐘左右(參考文獻(xiàn):中國(guó)電力990307)。

原設(shè)計(jì)帶基本負(fù)荷的200MW機(jī)組在實(shí)行這種運(yùn)行方式時(shí),就會(huì)遇到很多的問(wèn)題,為了解決這些問(wèn)題,在這里進(jìn)行探討和研究。

一、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、汽缸由于溫度的不匹配而產(chǎn)生的熱應(yīng)力問(wèn)題

兩班制運(yùn)行機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)時(shí),由于汽機(jī)停機(jī)時(shí)間短冷卻不多,溫度還比較高,而啟動(dòng)時(shí)主汽溫度相對(duì)較低,溫度的不匹配以及溫升過(guò)快,都會(huì)在部件中產(chǎn)生熱應(yīng)力,久之使相應(yīng)的部件產(chǎn)生裂縫(主要是轉(zhuǎn)子與汽缸)。對(duì)于現(xiàn)有帶基本負(fù)荷的機(jī)組,為了減少熱應(yīng)力,從運(yùn)行上采取措施來(lái)減小由于兩班制運(yùn)行,而引起的熱應(yīng)力,可采取措施有:

1.控制停機(jī)時(shí)的降負(fù)荷速度(減負(fù)荷速度不超過(guò)5MW/min)(參考資料:汽輪機(jī)運(yùn)行規(guī)程)停機(jī)降負(fù)荷時(shí)汽缸內(nèi)壁被冷卻而產(chǎn)生熱拉應(yīng)力,該應(yīng)力同蒸汽壓力所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力是正向疊加,所以對(duì)停機(jī)過(guò)程更應(yīng)重視嚴(yán)格控制負(fù)荷下降速度,嚴(yán)密監(jiān)視溫度變化率(主蒸汽溫降速度不超過(guò)1.5℃/min,再熱蒸汽溫降速度不超過(guò)2℃/min)(參考資料:汽輪機(jī)運(yùn)行規(guī)程)。

2.采用合適的停機(jī)方式,盡量提高停機(jī)時(shí)的主蒸汽溫度。一般采用額定參數(shù)方式停機(jī)。

3.采用全周進(jìn)汽方式啟動(dòng)。對(duì)200MW的機(jī)組,四組噴嘴中的三組進(jìn)行進(jìn)汽,對(duì)汽缸進(jìn)行均勻加熱,以防在軸向或徑向產(chǎn)生熱應(yīng)力造成汽缸的變形。

4.選擇合理的沖轉(zhuǎn)參數(shù)。熱態(tài)啟動(dòng)時(shí),汽缸金屬溫度約在350℃左右,一般要求熱態(tài)啟動(dòng)時(shí),主汽溫度比調(diào)節(jié)級(jí)處高壓缸內(nèi)壁溫度高50～100℃。如何提高主蒸汽的溫度也是在運(yùn)行過(guò)程中遇到的主要問(wèn)題,解決的方法主要是:(1)在停機(jī)以后主蒸汽系統(tǒng)的疏水要嚴(yán)密關(guān)閉,防止冷氣進(jìn)入蒸汽管道,使主蒸汽的溫度降的過(guò)快過(guò)低。在點(diǎn)火沖轉(zhuǎn)前的30min開啟主蒸汽管道的疏水,這時(shí)由于主蒸汽系統(tǒng)已經(jīng)是正壓,所以冷氣不能進(jìn)入系統(tǒng)。(2)提前投入旁路系統(tǒng),加大主蒸汽系統(tǒng)的蒸汽流量和流速來(lái)盡快加熱管道內(nèi)壁。(3)在鍋爐點(diǎn)火后,開大主蒸汽系統(tǒng)管道的疏水門,加大管道疏水,同時(shí)加大主蒸汽系統(tǒng)的蒸汽流量和流速來(lái)提高汽溫。

5.沖轉(zhuǎn)之前軸封的供汽溫度要選擇適當(dāng),當(dāng)汽缸溫度350℃以上時(shí),軸封供汽要使用高溫汽源,如果不使用高溫氣源,軸封供汽投入后對(duì)轉(zhuǎn)子起到冷卻作用。

6.沖轉(zhuǎn)后盡快并列,帶上與汽缸金屬溫度相對(duì)應(yīng)的負(fù)荷,并在此負(fù)荷下停留一段時(shí)間,以使轉(zhuǎn)子溫度均勻加熱,在升負(fù)荷階段要控制主汽溫升率允許的溫升率與汽機(jī)金屬的溫度水平有關(guān),溫度水平低,溫升率可以高一些,溫度水平高時(shí),則溫升率慢。

7.采用中壓缸啟動(dòng)方式。采用中壓缸啟動(dòng)進(jìn)行預(yù)熱對(duì)汽缸各部分加熱均勻,金屬溫升速度合理,等到了沖轉(zhuǎn)的時(shí)候,高壓缸的金屬溫度已經(jīng)達(dá)到了很高的溫度,縮短了啟動(dòng)時(shí)間,提前并網(wǎng)發(fā)電。

二、高、中壓缸由于上下缸溫差產(chǎn)生熱變形的問(wèn)題

這里所討論的上下缸溫差是指熱態(tài)啟動(dòng)前的狀況,對(duì)于有連續(xù)盤車的汽輪機(jī),應(yīng)該要求停機(jī)后的任何時(shí)間都可以啟動(dòng),但如上下汽缸溫差過(guò)大則將使大軸旋轉(zhuǎn)時(shí)與汽封磨擦,造成轉(zhuǎn)子彎曲,所以上下缸溫差是造成汽輪機(jī)熱態(tài)啟動(dòng)困難的原因之一。

汽輪機(jī)從高溫狀態(tài)快速減負(fù)荷停止以后,下汽缸冷卻的速度快于上汽缸,產(chǎn)生上下汽缸溫差的原因,有汽缸結(jié)構(gòu)的因素,也有其它因素。結(jié)構(gòu)的因素有:1.下汽缸帶有抽汽管,汽封漏汽管,疏水管道等,從而增加了散熱面積。2.外缸內(nèi)自然對(duì)流和汽機(jī)廠房室內(nèi)的空氣自然對(duì)流,冷空氣直接吹到了下汽缸,而在化妝板上部空間卻形成了熱空氣的停滯區(qū)域,也使上下汽缸產(chǎn)生溫差,但實(shí)踐證明,采用合適的保溫材料并有合理的保溫結(jié)構(gòu)和精心施工,完全能保證停機(jī)后上下汽缸溫差在允許范圍內(nèi)。近年來(lái),廣泛采用硅酸鋁石棉氈做為汽缸的保溫材料,用粘合劑一層一層的貼到汽缸壁上,效果比較明顯,上下缸的溫差問(wèn)題得到明顯的改善。3.在停機(jī)時(shí)汽缸和法蘭螺栓加熱裝置使用不當(dāng)造成上下缸溫差過(guò)大,因?yàn)樵谕C(jī)的過(guò)程中,對(duì)汽缸來(lái)說(shuō)是對(duì)金屬的冷卻過(guò)程,由于汽缸壁比較厚,特別是外層缸,所以在停機(jī)的過(guò)程中,根據(jù)機(jī)組的特點(diǎn)及早的控制外層缸上下汽室的進(jìn)汽量來(lái)控制上下缸溫差使之在允許的范圍內(nèi)。4.由于在停機(jī)后的6-8小時(shí)內(nèi),在汽缸內(nèi)部要有凝結(jié)水聚集在下汽缸,造成下汽缸的溫度低于上汽缸,所以在鍋爐點(diǎn)火升壓后,全開車室的疏水,將車室內(nèi)的疏水全部排掉,為以后的升壓帶負(fù)荷打下良好的基礎(chǔ),也進(jìn)一步的避免在加負(fù)荷的過(guò)程中造成上下缸溫差過(guò)大。5.經(jīng)驗(yàn)證明,汽輪機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中,上下汽缸的溫差,一般都能逐漸減小。因?yàn)閷?duì)于高壓缸來(lái)說(shuō)高壓的1、2號(hào)調(diào)速氣門所控制的噴嘴是在下半缸,由于采用調(diào)速氣門沖轉(zhuǎn)和升速,下汽缸首先進(jìn)汽,只要進(jìn)汽溫度高于金屬溫度,對(duì)減少上下缸的溫差就比較有利。6.對(duì)于中壓缸上下缸的溫差在啟動(dòng)中也是經(jīng)常遇到的問(wèn)題,但是由于中壓缸壁比較薄,在啟動(dòng)時(shí)中壓調(diào)速氣門處在全開的狀態(tài),屬于全周進(jìn)汽,加熱比較均勻。另外在中壓缸的下部布置很多的低壓抽汽管道,低壓加熱器都是隨著機(jī)組的啟動(dòng)而投入,只要再熱汽溫高于汽缸的金屬溫度,抽汽隨即加熱下缸,上下缸溫差會(huì)逐漸的減小或消失。再加上啟動(dòng)前汽缸的充分疏水和及時(shí)的投入中壓法蘭螺栓加熱裝置。所以中壓缸的上下缸溫差一般比較好控制,能夠控制在允許的范圍內(nèi)。通過(guò)以上的分析和采取的措施可以保證汽輪機(jī)在停機(jī)后的任何時(shí)間內(nèi)都可啟動(dòng)。

以上是兩班制運(yùn)行方式中的機(jī)組所處的熱態(tài)啟動(dòng)中所遇到的一些相關(guān)的問(wèn)題,針對(duì)這些問(wèn)題提出解決的方法,使機(jī)組能安全、穩(wěn)定的啟動(dòng),避免一些事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn):

[1]《200MW汽輪機(jī)的運(yùn)行》,水利電力出版社.

[2]《單元機(jī)組集控運(yùn)行》,水利電力出版社.

作者簡(jiǎn)介:

于占志(1970-),男,遼寧朝陽(yáng)人,工程師,就職于國(guó)電電力朝陽(yáng)發(fā)電廠。