辅汽系统运行方式优化与节能

辅汽系统运行方式优化与节能

杜文龙

广东大唐国际肇庆热电 有限责任 公司 广东肇庆 526105

摘要：本文介绍了上海汽轮机厂E880型汽轮机辅汽系统运行方式的优化与节能情况，并对辅汽系统运行存在的问题进行了分析，同时对本机组辅汽系统的阶段性优化进行了阐述。

关键词：辅汽；轴封；运行方式优化；节能

0前言

燃机-蒸汽联合循环机组的运行方式灵活多变，大多情况为早起晚停的运行方式，启停次数较多。因此，送辅汽、投轴封、抽真空的情况较多。由于本厂燃机配套的汽轮机轴封间隙较小，在轴封温度变化较大时，轴封可能会发生变形，从而导致大轴抱死或汽封齿损坏，轴封对温度的变化特别敏感，因此对辅汽供轴封温度的要求特别高。满足辅汽供轴封的温度特别困难，因此对辅汽系统的运行方式进行了优化，以实现机组安全稳定运行与节能。

1 辅汽系统运行存在的问题分析

1.1轴封温度要求

上海电气E880型汽轮机对轴封蒸汽参数要求如下：流量3t/h；压力 0.3～0.8MPa(a)；温度需满足如下图要求：

1） 当高压转子平均温度小于 200℃时，汽源温度范围：240～300℃；

2） 当高压转子平均温度大于 300℃时，汽源温度范围：280～320℃；

3） 当高压转子平均温度在 200～300℃之间时，汽源温度范围在上述区间内。

汽封供汽温度与高压转子平均温度关系图

1.2辅助蒸汽系统的汽源

辅助蒸汽系统的汽源有三路，一路是启动锅炉，一路是低温再热蒸汽，一路是邻机辅助蒸汽系统。

1.3辅助蒸汽系统管道设计

启动锅炉出口至1号机轴封系统供汽接口为158m、管径DN200的管道。启动锅炉出口至2号机轴封系统供汽接口为205m、管径为DN200的管道。而由邻机辅助蒸汽系统供本机辅汽为340m管径DN200的管道。

1.4综合分析

机组启动前需要送辅汽、投轴封、抽真空。此时，辅助蒸汽系统蒸汽只能由启动锅炉或邻机辅助蒸汽系统供。由于输送辅助蒸汽的管道长、管径过大，导致蒸汽在流动的过程中散热量较大，轴封供汽温度只能升至260℃左右，无法满足汽机温、热态启动的轴封蒸汽参数要求。

2 辅汽系统运行方式优化的几个阶段及存在问题

2.1第一阶段，启动锅炉连运

机组调试至168试运结束后3个月，机组运行时保持启动炉连运，持续为辅汽系统供汽，防止汽机突然跳闸轴封无汽源导致轴封进冷汽，从而造成设备的损坏。且为保证辅汽供轴封的温度满足要求，对辅助蒸汽系统进行了改造，在辅助蒸汽系统的末端加装了两路50mm管径的无压疏水管道，增大管道的蒸汽通流量保证辅汽供轴封的温度在300-320℃之间。由于无压排汽口在厂房内，导致每次投轴封期间大量的蒸汽排入主厂房，周围环境的湿度增加、地面积水，加快了周围热机设备的腐蚀，同时影响周围电气设备的绝缘。由于启动炉至轴封管道长导致启动炉蒸汽通过辅助蒸汽至轴封的温度不满足。

2.2第二阶段，汽机自密封后停运启动锅炉

商业运行3个月后，对辅汽系统的运行方式进行了优化。汽机负荷升至90MW后，汽机轴封系统达到自密封后停运启动锅炉，将辅助蒸汽系统的汽源由启动锅炉供汽倒至本台机组低温再热蒸汽供汽。

2.3第三阶段，辅汽供轴封加装轴封蒸汽电加热器

轴封蒸汽电加热器是西门子机组在辅助蒸汽系统内的标准配置，一般设一台轴封电加热器，布置在辅助蒸汽系统出口与汽轮机轴封系统的进口母管上。因此，机组商业运行16个月后，在机组小修期间对2号辅助蒸汽系统加装了轴封蒸汽电加热器。

轴封电加热器的作用：将辅助蒸汽系统汽供轴封系统的低温蒸汽加热到320℃，满足汽机热态启动的轴封蒸汽参数要求。轴封电加热器参数见下表：

机组启动前，启动启动锅炉或由邻机辅汽供本机的辅汽系统运行。电加热器启动前保证轴封电加热器内的蒸汽处于流动状态，防止轴封蒸汽电加热器干烧损坏电加热器。当辅汽系统无疏水排出且轴封蒸汽电加热器的入口达到143℃后，启动一组电加热器。10min后轴封蒸汽电加热器出口的蒸汽温度即可达到320℃，此时开始投运轴封系统运行。随着轴封系统供汽量增大再启动一组轴封蒸汽电加热器，保证轴封蒸汽电加热器出口蒸汽温度维持在320±2℃。当汽机轴封系统达到自密封或轴封蒸汽电加热器入口蒸汽温度达到320℃以上且无下降趋势后，停运轴封蒸汽电加热器运行，轴封蒸汽电加热器进出口电动门保持开启，此时当做管道使用，不需要将轴封电加热器切换至其旁路运行。

3 辅汽系统运行方式优化节能情况

机组未加装轴封蒸汽电加热器前，机组以早起晚停方式运行时，机组每启停一次，启动锅炉要运行16h，每小时启动锅炉燃烧的天然气量为260Nm，一天消耗天然气的含量为4160Nm³。启动锅炉给水泵与送风机每小时的耗电量为110kWh，而轴封蒸汽电加热每小时的耗电量也是110kWh。2019年本厂两台机组共启停207次，因此机组运行一年可节省的天然气量大概是86万Nm³。

4 结束语

辅助蒸汽系统的运行方式优化后，既缩短了机组启动前的准备时间又实现了很好的节能效果。为机组的安全稳定运行提供了保障。

参考文献：

[1]卢广法.西门子F级燃气-蒸汽联合循环发电机组培训教材[M].杭州：浙江大学出版社，2014，240.

[2]上海汽轮机厂.79.E880-01汽轮机系统说明书.2017