中压缸启动与汽机旁路系统研究

中压缸启动与汽机旁路系统研究

李新旺

苏晋朔州煤矸石发电有限公司

摘要：本文首先对中、高压缸启动的优缺点进行了简要分析，指出了中压缸启动的主要问题，最后绘制了启动曲线，望能经此研究，为此领域实践有所借鉴。

关键词：中压缸；汽机旁路系；启动

汽轮机的启动方式依据进气方式的差异，可划分为两种，其一为高压缸启动，其二是中压缸启动。国内大多数300~600MW汽机，都运用的是高压缸启动，而也有许多企业运用的是中压缸启动，因此，究竟选择何种启动方式，需要根据实际情况来决定，最终目的都是实现系统效率的最大程度提升。

1两种启动方式对比

1.1高压缸启动

（1）优点。①针对高中压缸来讲，其加热较为均匀，在启动过程中，蒸汽能够同时输送至高压缸冲动转子，所以，高中压缸有着比较均匀的进气，而且在分缸处加热也均匀。②可根据实际需要，排除汽机旁路，能够利用锅炉5%容量的锅炉疏水旁路，来最大程度满足各种工况的启动要求，但需要指出的是，其有着比较长的启动时间。对于火电机组而言，其大多数没有汽机旁路，而是采取的停机即停炉的方式来维持运行。③对于那些带基本负荷的机组比较实用，也就是机组无需频繁性启动与关闭，也不需要频繁性的调峰或者是带电运行。所以，其有着比较简单的操作与运行要求。（2）缺点。第一，启动慢；第二，受汽机高压缸胀差的影响与限制，汽机带厂用电的运行时间，通常情况下，小于30~60min。第三，为了能够将各种工况解决掉，尤其是FCB工况时所出现的高压排气过热情况，需要对高压缸排汽温度加以控制，使其小于450℃。

1.2中压缸启动

（1）优点。①高压缸有着比较小的热应力。当中压缸处于冲转阶段时，高压缸排汽温度仅为10℃，所以，有着比较小的高压缸热应力，究其原因，可能是冲转阶段高压缸进汽少或不进汽所致；为了能够最大程度预防高压缸由于鼓风磨损所造成的发热情况，高压缸需进行抽真空处理，或者是通风冷却。在高压缸冲转过程中，比如热态启动，汽机自冲转至并网，高压缸的排汽温度能够从之前的320℃升至450℃，虽然在相关标准的准许范围内，但仍存在比较大温度变化。②启动快。究其原因，可能因为中压缸的缸壁比较薄，升温速度快，与上述高压缸热应力比较小之间，有着紧密关联。（2）缺点。须要安装高压缸排汽通风阀与汽机旁路；前者用作汽机冷态冲转之前，正常建立凝汽器真空状态后，开展高压缸倒暖，从而达到缩短启动时间，保障汽机加热均匀的目的。

2中压缸启动的若干问题

（1）汽机旁路。之所以要装设汽机旁路，主要是因为其乃是中压缸冲转的基本条件，且有着比较合适的旁路容量，如果存在比较小的旁路容量，汽机冲转之后，为了能够确保汽机声速的蒸汽流量，旁路便会自动关小，直至完全关闭；受此影响，可能会造成旁路退出，造成中亚缸启动以失败而告终。如果存在比较大的旁路容量，且高中压缸进气阀切换之后，出现负荷升高情况，便会扰动蒸汽参数，造成汽包水位有比较大的波动。（2）避免高压缸末级叶片过热。从高压缸完成暖缸，到高压缸进汽阀切换前，高压缸排汽逆止阀始终处在关闭状态。此时，需要将高压缸的疏水阀打开，并且还需要将排汽通风阀一并打来，此阀与冷凝器连通，此阶段的高压缸便会被隔离，而呈现真空状态，预防过长的暖缸时间，高压缸仅产生较少蒸汽，或者是无蒸汽流动，而造成末级叶片由于鼓风情况而太热。（3）冲转前高压缸倒暖。在启动中压缸之后，因高压缸仅少量甚至不进汽，因此，针对此时的高压缸来讲，无法获得足够的热量，外加高压缸体积大于中压缸，缸壁也比较后，因此，高压缸加热相比中压缸，要明显滞后，如果在启动之前，并没有充分加热，未使其温度超过150℃，那么汽机冲转之后，会由于高压缸加热之后，而对启动造成影响。(5)中高压缸进汽方式的切换：中压缸冲转及同步后，当中压缸带到一定负荷(5％或15％)后，高压调I节门开启，同时逐步关闭高压缸疏水阀，打开高压缸排汽逆止阀，关小高压旁路阎达到一定负荷后，中压调节门全开、关小高压缸排汽通风闷(w)，关小高压及低压旁路阀，继续增加负荷到一定值(～25％)，w阀关死、高低压旁路饲全部关死，所有高压缸调节阎全开，汽机以后的运行方式就和高压缸启动模式一样。所以，在对汽机冲转冷态启动前，需要将中压调节门开启，促使再热器当中的蒸汽互通于高压缸内部的蒸汽，此外，还需要使蒸汽从高压缸排汽口，以一种倒流的方式进入到高压缸，并自轴射处抽出，以此达到闷缸暖机的目的。

3绘制启动曲线

针对机组的启动曲线来讲，可将其划分为两块，自点火值冲转前，由于汽机还没有进汽，此段的启动速度快慢，会对锅炉的许可升压速率起到决定作用，但与汽机之间没有直接关联，所以，此段的启动曲线需要由锅炉厂来负责。自开始冲转，值汽机带满负荷所需要的总体时间，即汽机冲转阶段，当完成同步之后，于5%最低负荷的停留时间，以及从5%至100%负荷所需时间相加之和。上面所提到的各阶段所需要的时间，就是加热企业，用于各个阶段中蒸汽温度与转子金属间所存在温差的消除。此段的锅炉启动趋向，需要依据汽机的启动曲线、因汽机无论在许可升温上，还是在升压速率上，均相比锅炉在冲转之后的许可升压、升温速率偏低。所以，仅需满足汽机的启动曲线，便能够较好的满足锅炉启动的安全性。在对锅炉启动曲线进行编制时，需要收集如下资料：（1）机组停机曲线，若无，可以借助锅炉点火之前的温度、蒸汽压力来明确，或者是结合既往经验来断定；（2）各种工况下的汽机启动曲线；（3）锅炉标书的基本要求，包含锅炉的蒸汽参数、循环方式以及汽机旁路的容量等。

日立汽机在冷态、温态、热态和极热态启动工况下，汽机冲转时主汽压力均为8MPa，再热汽压力为1．1MPI，在上述四种启动工况下，从锅炉点火到汽机开始冲转所需的时间如下：

(1)冷态启动：从点火到产汽为30rain，从产汽到汽机开始冲转为90rain，汽机冲转压力为8MPa，则锅炉出口压力应为8．6MPa，因此锅筒饱和温度变化范围为100~299℃，即温升为199℃，远低于CE公司规定的冲转前最大许可升温速度3．7~C／rain。冷态启动时从锅炉点火到汽机开始冲转共需2h。

(2)温态启动：从点火到汽机开始冲转需80mill，锅筒饱和温度变化范围也为100~299℃，即At也为199℃，计算所得的饱和温度变化率仍远低于CE公司规定值。

(3)热态启动：由曲线知从点火到开始冲转需28一min，f点火时主汽压力为3MPa，冲转时锅炉出口主汽压力为8．6。MPa，锅筒饱和温度变化范围为233~299℃，即△扫66℃。，计算的锅筒饱和温度变化率为2．36~C／rain，远低于CE公司的许可值。t(4)极热态启动：点火时锅炉主汽压力为3MPa，冲转时锅炉出口主汽压力为8．6MPa，锅筒饱和温度变化范围为233~299℃，即At=66℃。由曲线知从点火到汽机开始冲转采用18min，即饱和温度变化率为3．67℃／min，仍略低于CE公司的允许值。考虑到极热态启动时，锅筒实际温度远高于此压力下的饱和温度，因此仍有相当的安全裕量。

4结语

综上，伴随社会经济持续发展，科学技术的日渐提升，中压缸启动与汽机旁路系统在此背景下，越发完善，功能也日趋强大；本文就中压缸启动与高压缸启动的优缺点作一探讨，指出了中压缸启动所存在的突出问题，最后探讨了启动曲线的绘制思路，经研究发现，通过合理设定各环节，使其良性运转，能够实现系统的高效运转。

参考文献：

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