利用锅炉余热冷却汽轮机

利用锅炉余热冷却汽轮机

彭钰君

华电国际电力股份有限公司奉节发电厂

摘要：本文以广西信发铝电有限公司热电厂#5机350MW超临界机组汽机停机冷却过程为研究对象，提出并实施利用锅炉余热与真空吸入空气相结合的方法冷却汽机，方法简单、可靠、经济。

关键词：锅炉余热；汽轮机冷却；真空吸入法

一、利用锅炉余热进行汽机冷却的研究与分析

（一）冷却系统介绍与操作过程及注意事项

1、汽机与冷却系统流程简介

（1）汽轮机简介

广西信发铝电有限公司热电厂#5机350MW超临界机组汽轮机由东方汽轮机有限公司设计制造。该汽轮机型号为：C350/294-24.2/1.0/566/566，汽轮机型式：超临界、一次中间再热、双缸两排汽、抽凝式、单轴、八级回热抽汽、一级非调工业抽汽；最大连续出力为367MW，额定出力350MW。

（2）冷却系统流程

空气→扩容器→储水罐→汽水分离器→过热器→汽机主汽门→高调门→高缸→再热器→中压主汽门→中压调门→中压缸→低压缸→凝汽器→真空泵→大气。若汽机高排逆止阀因其前后压差较小而打不开时，可将汽机高排管道上VV阀打开，让高缸内气体通过VV阀排至凝汽器，同时将高旁开启一部分，让过热器系统内气体通过高旁、再热器再到汽机中低缸对汽机中低缸进行冷却。汽机冷却系统流程图如下：

图1冷却系统流程图

（3）选择上述冷却系统流程的原因：

①进入汽机空气最干净，锅炉受热面管子不会因抽吸异物堵塞。由于空气吸入口处于近80米高的位置，空气中的杂物几乎不能进行入，即便有杂物进入，也会因扩容器较大的空间而沉在其底部，另外，储水罐至扩容器之间的管路在停炉放水时会被自然冲洗干净，其它管路属正常蒸汽流通管路，更为干净；

②经该系统流程后空气的有效加热流程最长，能有效降提高进入汽机的空气温度，从而降低空气与汽缸温差，减小汽机热冲击；

③空气走该管路不需外接或拆除任何设备。

2、操作步骤及注意事项

（1）汽机冷却操作步骤

①确认锅炉过热器和再热器系统压力已降至0，水冷壁、省煤器、锅炉疏水扩容器内的水已放完。

②启动循环水、凝结水系统；

③投入汽机轴封系统。注意轴封蒸汽温度与缸温匹配；

④关闭过热器、再热器系统各空气门；

⑤开启高中压主汽门前各疏水门疏水30分钟；

⑥对过热器、再热器系统疏水30分钟后关闭各疏水门，以防系统内冷凝的水随空气流入汽轮机内造成过大的热冲击；

⑦启一台真空泵对汽机抽真空，根据温降调整真空-20～-50KPa；

⑧开启锅炉储水罐排水至扩容器之间相关阀门；

⑨启EH油系统，通知热控人员做好相关信号后对汽机挂闸，开启汽机高压主汽门和中压主汽门；

⑩缓慢开启汽机高压调门、中压调门、高排逆止门，控制调节级及中压缸第一级温降2～6℃/h；

?每1小时对汽机系统疏水5分钟，疏水后关闭各疏水门；

?每30分钟对各参数抄表一次，参数接近报警值时关闭高压调门、中压调门暂停冷却。

?汽机高缸调节级后内缸内壁温度降至145℃时可停运真空系统、凝结水系统和循环水系统等。

（2）汽机冷却期间参数控制：

①高压缸调节级内、外壁金属温度降速率2～6℃/h，温差＜50℃；

②中压缸进汽上、下内壁温度降速率2～6℃/h，温差＜50℃；

③高压缸左、右热胀＜34mm；

④高中压胀差-5.3～+10.3mm，低压胀差＜+14mm；

⑤转子偏心度＜0.03mm；

⑥转子轴向位移-1.05～+0.6mm；

⑦盘车电流＜25A；

⑧低压缸排气温度＜80℃。

（3）汽机冷却注意事项

①冷却期间必须要有专人负责，每30分钟抄表一次，并通过相应数据变化趋势，采取相应的进汽量与进汽速率调整的措施，严格控制各参数在正常范围内；

②冷却期间必须保证盘车连续运行，保证与盘车相关的系统润滑油、顶轴油、密封油系统运行正常，盘车电流不超限；

③在汽轮机冷却过程中，要保证循环水、凝结水系统及真空系统运行正常，低压缸喷水正常投入；

④在冷却过程中，严格按规定的下降速率控制进气量及真空，加强监视，随时调整，控制各项参数在许可范围之内，确保机组安全；

⑤整个冷却期间要对汽机本体及主、再热蒸汽管道每小时疏水5分钟，以防有水汽随空气进入汽轮机内部。

⑥冷却期间严禁开过热出口向空排汽门和过热器、再热器系统各空气门。防止杂质吸入锅炉受热面造成堵管和冷空气未经加热进入汽缸而造成较大热冲击。

⑦在冷却过程中，为防止进入汽机空气湿度过大，严禁向扩容器排水，在下暴雨时暂停冷却。

⑧在汽机高缸调节级后内缸内壁温度降至145℃时再停止快冷系统，防止汽机壁厚部分温度未下降到位，而造成内缸内壁温度反弹超过150℃。

（二）冷却速率及效果分析

现对同机组同温度下分别对自然冷却、锅炉余热真空吸入冷却法进行了对比统计分析研究，结果对比如下：

注：停机时金属温度为“高压缸调节级内壁温度/中压缸进汽下半内壁温度”

由上表数据可以看出，自然冷却方式下汽机冷却到停盘车条件的时间为157h，约6.5天，而采用抽真空冷却方式下只需要49h，约2天，比自然冷却缩短约5天时间，缸温高时效果更明显，对于提早并网发电为电厂创造经济效益方面及其可观。经粗略计算本次对汽机实施的冷却为广西信发铝电有限公司带来76万元的经济效益。

（三）利用锅炉余热进行汽机冷却的可行性分析

本次冷却汽机主要参数变化如图2、图3所示。

1—转子偏心度；2—高缸左热胀；3—高缸右热胀；4—低压胀差；5—高中压胀差

图3汽机各参数-冷却时间曲线图

由图2、图3可以看出：各汽缸温降、胀差及缸胀、转子偏心度等汽机本体的技术参数在冷却过程中基本趋于平缓，而且都在规定范围内。这表明此方法在保证机组的安全冷却与使用寿命，在技术上也是可行的。

三、结论

1、对比分析广西信发电厂350MW超临界直流炉机组两次停机过程中应用两种不同汽机冷却方法的效果得出：利用锅炉余热与真空吸入空气相结合的冷却法不新增加设备，无论是冷却效果、冷却速度，还是节省投资、增加经济效益及操作简单方面都有较大的优势；

2、通过对锅炉余热进行汽机冷却的方法可行性进行系统的分析与研究表明：此法不仅可以保证机组安全降温过程，还可以精确的控制汽缸温降速率，使温降过程更加平缓可控，同时汽机本体技术参数能够控制在规定范围内，避免了直接抽入冷空气对汽机转子、汽缸造成较大热冲击。

3、通过对锅炉余热进行汽机冷却的方法，还可以去除锅炉受热面的湿蒸汽，避免锅炉受热面湿蒸汽腐蚀，有益于锅炉烘干保养。

4、通过对锅炉余热进行汽机冷却的方法，在冷却汽机的同时也使锅炉受到冷却，同样可以缩短锅炉检修工期，同时减少采用电加热空气冷却汽机带来的能耗。

参考文献

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[4]周瑞欣，黄冠义，胡青峰等.《广西信发铝电有限公司350MW超临界机组集控运行规程》[Z].2014：32-79.