汽輪機(jī)高壓缸暖機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)

汽輪機(jī)高壓缸暖機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)

1n-400-20型三元同步交流發(fā)電機(jī)湖北湖州發(fā)電有限公司1號(hào)和2號(hào)采用美國(guó)費(fèi)爾霍夫公司設(shè)計(jì)的300mw燃煤鍋爐，設(shè)計(jì)流量為2025噸。h.鍋爐的主體為單管柱，具有黃色和內(nèi)部圈的參數(shù)，其次是加熱和自然循環(huán)鍋爐。制粉系統(tǒng)采用雙進(jìn)雙出球磨機(jī)配正壓直吹式制粉系統(tǒng),24只燃燒器分前后墻布置,每只燃燒器配一只油槍,燃燒器為直流下射雙旋風(fēng)燃燒器,爐內(nèi)形成W型火焰。1、2號(hào)汽輪機(jī)是由日本日立公司生產(chǎn)的亞臨界壓力、一次中間再熱、沖動(dòng)式、單軸、雙缸雙排汽凝汽式汽輪機(jī),設(shè)置高、低壓兩級(jí)旁路系統(tǒng),采用中壓缸沖轉(zhuǎn)啟動(dòng)方式。1、2號(hào)發(fā)電機(jī)為QFSN-300-20型三相同步交流發(fā)電機(jī),由東方電機(jī)廠生產(chǎn)制造,主變壓器為戶外ODA強(qiáng)制油循環(huán)風(fēng)冷F雙繞組三相變壓器,由ABB公司制造。1、2號(hào)機(jī)組分別于1999年元月和4月完成試運(yùn)行投入使用。在初始設(shè)計(jì)中1、2號(hào)機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程有如下的特點(diǎn):(1)機(jī)組沖轉(zhuǎn)前設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)高壓缸預(yù)暖。高壓缸______[作者簡(jiǎn)介]邵華國(guó)(1971-),男,湖北漢川人,工程師,華中科技大學(xué)在讀碩士生。預(yù)暖應(yīng)確認(rèn)以下條件:高壓缸內(nèi)壁金屬溫度<150℃;主蒸汽壓力為1.5MPa;主蒸汽溫度不小于250℃(同時(shí)蒸汽溫度應(yīng)大于金屬溫度100℃)。當(dāng)高壓缸內(nèi)壁金屬溫度達(dá)到150℃后,還需要穩(wěn)定一段時(shí)間。根據(jù)預(yù)暖曲線,在常溫20℃下啟動(dòng)時(shí)需要穩(wěn)定3.5h左右。按溫升率40～50℃/h計(jì)算,加熱時(shí)間需要3h左右,加起來(lái)整個(gè)暖機(jī)時(shí)間約為6.5h。(2)高壓缸預(yù)暖結(jié)束后進(jìn)行CV(調(diào)節(jié)汽門)腔室預(yù)暖。要求左、右側(cè)主汽門入口汽溫高于調(diào)節(jié)汽門腔室內(nèi)壁金屬溫度200℃以上。當(dāng)CV腔室外壁金屬溫度高于180℃且內(nèi)外壁金屬溫差小于50℃時(shí),CV腔室預(yù)暖結(jié)束。過(guò)程一般約需要1h。(3)采用中壓缸沖轉(zhuǎn)。對(duì)蒸汽參數(shù)的要求為:主蒸汽壓力為8.23MPa,溫度為380℃;再熱蒸汽壓力為0.98MPa,溫度為300℃,高旁開(kāi)度大于60%,低旁開(kāi)度為100%。(4)在1200r/min進(jìn)行中速暖機(jī)。中速暖機(jī)的結(jié)束條件為:高壓缸第一級(jí)內(nèi)壁金屬溫度和再熱汽室內(nèi)壁金屬溫度均大于137.8℃;缸體絕對(duì)膨脹大于8mm。(5)鍋爐點(diǎn)火采用輕柴油,在高壓缸預(yù)暖階段一般投入18～20支油槍,在升溫升壓階段,油槍投入數(shù)量為22～24支,而鍋爐制粉系統(tǒng)則需要汽輪機(jī)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換區(qū)(汽輪機(jī)調(diào)節(jié)由中壓調(diào)門切換至高壓調(diào)門控制)之后才能投入,以保證爐膛內(nèi)煤粉的充分燃燒。2鍋爐接口設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)行,該機(jī)組體現(xiàn)出自動(dòng)化程度高,燃燒穩(wěn)定,調(diào)節(jié)性能好等特點(diǎn),試驗(yàn)中最低穩(wěn)燃負(fù)荷達(dá)到33%,實(shí)際運(yùn)行中最低穩(wěn)燃負(fù)荷也達(dá)到50%,遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)內(nèi)同類型機(jī)組,并在湖北電網(wǎng)中率先投入AGC系統(tǒng)。但該機(jī)組的一些缺點(diǎn)在啟動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中逐步顯露出來(lái),主要表現(xiàn)在:(1)機(jī)爐設(shè)計(jì)接口不匹配。由于該機(jī)組采用三島分別招標(biāo),在接口設(shè)計(jì)中存在一些問(wèn)題,特別是機(jī)爐設(shè)計(jì)的啟動(dòng)時(shí)間不匹配,爐島方面設(shè)計(jì)從點(diǎn)火到滿負(fù)荷的時(shí)間共為12h,而機(jī)島方面設(shè)計(jì)的時(shí)間為14h,實(shí)際運(yùn)行中只能以機(jī)島要求的時(shí)間為準(zhǔn),以確保滿足汽輪機(jī)的暖機(jī)要求。(2)機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)。從鍋爐上水開(kāi)始,整個(gè)啟動(dòng)時(shí)間一般需要18～20h,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于整體設(shè)計(jì)要求的12h,但實(shí)際上從啟動(dòng)各個(gè)階段所需要的時(shí)間來(lái)看,正常情況下總共所需時(shí)間不會(huì)低于16h。(3)機(jī)組啟動(dòng)成本高。因?yàn)闄C(jī)組負(fù)荷一般達(dá)到160MW后鍋爐才能斷油,在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)的情況下,燃油耗量太大,一次冷態(tài)啟動(dòng)的燃油耗量最少需要240t,有時(shí)達(dá)到350t以上。(4)機(jī)組備用能力差。由于機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間達(dá)到18h以上,而機(jī)組啟動(dòng)的調(diào)度命令一般提前15h下達(dá),所以機(jī)組并網(wǎng)時(shí)間往往錯(cuò)過(guò)第2天的早高峰期,導(dǎo)致機(jī)組的冷態(tài)備用時(shí)調(diào)峰能力差。3機(jī)組并網(wǎng)之后:啟動(dòng)制粉系統(tǒng)措施由于機(jī)組在啟動(dòng)過(guò)程存在的主要問(wèn)題就是啟動(dòng)速度太慢,因此電廠的技術(shù)人員致力于研究解決如何縮短機(jī)組的啟動(dòng)時(shí)間和鍋爐的投油時(shí)間,主要工作集中在兩個(gè)方面:(1)啟動(dòng)過(guò)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)幾年的試驗(yàn)與研究,先后提出了一系列的優(yōu)化改進(jìn)措施,整個(gè)思路基本分為2個(gè)階段。第一階段主要考慮鍋爐點(diǎn)火初期的節(jié)油措施,結(jié)合機(jī)組的實(shí)際情況總結(jié)出了一套節(jié)油方案:(a)將除氧器內(nèi)無(wú)鹽水的溫度加熱至100℃以上之后再向鍋爐上水;(b)鍋爐點(diǎn)火后逐步增投油槍至20支左右,使主蒸汽參數(shù)較快地達(dá)到汽輪機(jī)高壓缸預(yù)暖要求,當(dāng)主蒸汽壓力達(dá)到1.5MPa,溫度達(dá)到250℃時(shí),將油槍逐步退至10～12支運(yùn)行,直至高壓缸預(yù)暖結(jié)束,在CV腔室預(yù)暖結(jié)束之前將油槍增投至20支左右,準(zhǔn)備啟動(dòng)制粉系統(tǒng);(c)當(dāng)二次風(fēng)溫達(dá)到250℃以上時(shí),啟動(dòng)一臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行,并退出部分油槍,在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、升速的整個(gè)過(guò)程中,維持10～12支油槍運(yùn)行。這樣在機(jī)組并網(wǎng)之前由于制粉系統(tǒng)的投入而大量節(jié)油。第二階段主要考慮有效縮短啟動(dòng)時(shí)間,具體方案是采用輔汽對(duì)高壓缸提前進(jìn)行預(yù)暖,只要輔汽系統(tǒng)投入正常后就可以進(jìn)行暖機(jī)操作,通常在鍋爐上水期間就同時(shí)投入了暖機(jī)系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)改造后的試驗(yàn)運(yùn)行,整個(gè)高壓缸預(yù)暖在鍋爐升壓前可以就完成,從而將整個(gè)啟動(dòng)時(shí)間縮短了近4～5h。(2)系統(tǒng)的優(yōu)化改造。由于初始設(shè)計(jì)中高壓缸預(yù)暖的蒸汽取自主蒸汽系統(tǒng),利用高旁系統(tǒng)對(duì)高壓缸進(jìn)行倒暖。當(dāng)采用輔汽系統(tǒng)對(duì)高壓缸進(jìn)行暖機(jī)時(shí),需要對(duì)暖機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的系統(tǒng)改造,即從輔汽系統(tǒng)專門引一路管道接至暖機(jī)系統(tǒng)。由于該機(jī)組制粉系統(tǒng)采用的是無(wú)中間儲(chǔ)倉(cāng)的正壓直吹式系統(tǒng),每臺(tái)磨煤機(jī)兩端出口各三支粉嘴,在磨煤機(jī)啟動(dòng)許可條件的初始設(shè)計(jì)中,粉嘴投入數(shù)量必須采用“六選四”或“六選六”方式,并且“六選四”方案中兩側(cè)的粉嘴必須對(duì)稱選擇。在這種設(shè)計(jì)方案下,由于磨煤機(jī)出力存在最低流量的限制,因此必須在鍋爐負(fù)荷達(dá)到一定的蒸汽流量后才能投入制粉系統(tǒng)。另外在選用“六選四”方案時(shí),一旦某一個(gè)粉嘴發(fā)生跳閘,磨煤機(jī)跳閘保護(hù)動(dòng)作,對(duì)爐膛燃燒的擾動(dòng)很大,容易導(dǎo)致鍋爐滅火。針對(duì)這種情況,對(duì)磨煤機(jī)的啟動(dòng)許可條件進(jìn)行了邏輯修改,允許磨煤機(jī)的粉嘴分別單個(gè)投入,并取消了粉嘴跳閘導(dǎo)致磨煤機(jī)跳閘的邏輯聯(lián)鎖,這樣既可避免磨煤機(jī)頻繁跳閘,又防止鍋爐點(diǎn)火初期制粉系統(tǒng)投入時(shí)對(duì)爐膛燃燒造成很大的沖擊。試驗(yàn)表明:在鍋爐升溫、升壓階段每投入兩只粉嘴就可以減少4～6只油槍運(yùn)行,并且可加快將蒸汽參數(shù)提升到汽