引进型600 MW超临界压力汽轮机中压缸启动特点

引进型600 MW超临界压力汽轮机中压缸启动特点
高清林
【摘要】介绍了引进型600 MW超临界压力汽轮机中压缸启动的步骤,分析、总结了中压缸启动的特点,指出中压缸启动虽然系统略显复杂,启动操作难度稍大,但能较好地解决启动速度与寿命损耗之间的矛盾,在合理的寿命损耗范围内最大限度地缩短启动时间,是一种安全、经济、快速、灵活的启动方式.
【期刊名称】《广东电力》
【年(卷),期】2013(026)003
【总页数】4页(P16-18,31)
【关键词】超临界压力汽轮机;启动方式;中压缸
【作者】高清林
【作者单位】福建电力职业技术学院,福建泉州362000
【正文语种】中文
【中图分类】TK267
汽轮机的启动是汽轮机状态变化最为剧烈的工况［1］，合理选择启动方式，使汽轮机在合理的寿命损耗范围内实现安全、经济、快速的启动，已成为当今大容量汽轮机启动技术的重要研究课题。

1 汽轮机的启动方式
根据启动冲转时进汽方式的不同，汽轮机的启动可分为如下三种方式［2－3］：
a）高压缸启动。

启动冲转时高、低压旁路阀关闭，中压主汽阀和中压调节阀全开，由高压主汽阀或高压调节阀控制进汽冲转、升速、并网和带负荷。

b）高、中压缸联合启动。

启动冲转时由高压主汽阀控制高压缸进汽，中压调节阀控制中压缸进汽，进行冲转和升速，转速为2 850～2 900 r／min时，高压缸进
汽由高压主汽阀控制切换为高压调节阀控制，升速至3 000 r／min后并网、带负荷。

c）中压缸启动。

启动冲转前，预先倒暖高压缸，但启动初期高压缸不进汽，由中压调节阀控制中压缸进汽冲转、升速、并网和带负荷，当机组带一定负荷后，再切换为高压缸进汽，直至机组带目标负荷。

我国东方汽轮机厂、上海汽轮机厂和哈尔滨汽轮机厂等三大动力厂引进国外技术生产制造的600 MW超临界压力汽轮机，虽然其默认的启动方式不同，但都设计有中压缸启动方式，近几年新投运的机组在实际运行中大多采用中压缸启动方式。

2 国产引进型600 MW超临界压力汽轮机中压缸启动的主要步骤
国产引进型600 MW超临界压力汽轮机中压缸启动系统配置如图1所示。

1 国产引进型600 MW超临界压力汽轮机中压缸启动系统
2.1 冷态中压缸启动
2.1.1 高压缸和高压调节阀阀壳加热预暖
a）汽轮机盘车，锅炉点火升温、升压，开启高、低压旁路阀并投自动。

当蒸汽压力达0.7 MPa、温度为220～250℃且保持50℃以上的过热度时，确认汽轮机跳闸，高压调节阀、中压调节阀、高压缸排汽逆止阀和高压缸抽真空阀均处于关闭状态，开启暖缸阀，使蒸汽通入高压缸对其倒暖预热。

当高压内缸预暖至温度为150～190℃时，高压缸预暖即告结束，打开抽真空阀使高压缸处于真空隔离状态。

b）汽轮机挂闸，当主蒸汽压力达8.0 MPa、温度为350℃并保持50℃以上过热
度时，打开2号高压主汽阀的预启阀约21%，使预热蒸汽进入高压调节阀蒸汽室
加热阀壳。

当阀壳内外壁的温度都升至180℃以上且内外壁温差低于50℃时，阀壳预暖即告结束，关闭高压主汽阀。

2.1.2 中压缸进汽冲转、升速、并网和带负荷
高压缸和高压调节阀阀壳预暖结束，当主蒸汽和再热蒸汽达到冲转参数要求（见表1）后，逐渐开启中压调节阀使中压缸进汽冲转、升速、并网和带负荷。

在此过程中，高压调节阀、高压缸排汽逆止阀均处于关闭状态，抽真空阀处于开启状态，维持高压缸真空隔离状态。

2.1.3 切缸，高压缸带负荷
随着负荷的逐步提升，中压调节阀逐渐开大，低压旁路阀随之自动逐渐关小以维持再热蒸汽压力。

当中压调节阀接近全开时，负荷已达切缸负荷，高压调节阀开始开启使高压缸进汽，高压缸排汽逆止阀联锁打开，抽真空阀联锁关闭，高压旁路阀联锁快关。

高压旁路阀完全关闭后，低压旁路阀联锁关闭，切缸结束［4］。

表1 中压缸启动冲转参数和升速率启动方式升速率／（r·min－2）主蒸汽压力／MPa主蒸汽温度／℃再热蒸汽压力／MPa再热蒸汽温度／℃冷态启动 100 8.73 380 1.1 330温态启动 150 8.73 410 1.1 380热态启动 300 8.73 480 1.1 450极热态启动300 8.73 480 1.1 450
2.1.4 加载至目标负荷
切缸完成后，汽轮机进入高压缸运行状态，由高压调节阀控制汽轮机的进汽。

继续开大高压调节阀，按定—滑—定运行方式加载至目标负荷。

2.2 温态、热态或极热态中压缸启动
温态、热态或极热态（以下统称为热态）中压缸启动时，高压缸无须倒暖预热，切缸前一直处于真空隔离状态，中压缸进汽冲转直到带一定负荷后切为高压缸运行。

热态中压缸启动的冲转参数和升速率见表1［5］，其他步骤同冷态中压缸启动。

3 中压缸启动的特点
3.1 优点
a）加热均匀，温升合理，减少寿命损耗。

中压缸启动冲转前，高压缸提前倒暖预热，暖缸蒸汽温度随锅炉升温、升压而缓缓上升，高压缸预热到规定的温度后被隔离而处于真空状态，使得高压缸既免受热冲击之害，又不会因鼓风摩擦而过热；中压缸启动冲转初期，因高压缸不进汽做功，冲转中压缸的再热蒸汽参数低、流量大，又是全周进汽，中、低压缸缸体和转子受热均匀；切缸时，因机组已带上一定负荷而使该工况下高压缸的进汽量已达到较大的数值，使高压缸在预热的基础上也能充分、均匀地加热。

因此，采用中压缸启动方式可使整个汽轮机的缸体及转子加热均匀，温升合理，减少热应力损伤，降低寿命损耗。

b）转子提前越过脆性转变温度，避免高转速下的脆性断裂。

启动冲转前高压转子已得到充分的倒暖预热，启动冲转初期由于中压缸进汽流量大，所需的再热蒸汽压力较高，可通过提高锅炉的蒸发量来加快再热蒸汽温度的提升速度，使中、低压转子也能得到充分、迅速的加热，因而整个汽轮机转子都能尽早越过脆性转变温度，有效避免了高转速下转子出现脆性断裂的危险，提高了机组启动的安全可靠性和灵活性［6］。

c）缩短启动时间，减少启动消耗。

中压缸启动冲转前，高压缸已倒暖预热到规定
的温度而直接进入温态，并提前胀出，不存在高压缸膨胀不畅的问题，因而启动初期的启动速度不再受高压缸热应力和胀差的限制，而高压缸的预热是充分利用锅炉点火后升温、升压的时间进行的，并不额外占用正常的启动时间；启动冲转初期，由于进入中压缸的蒸汽参数低、流量大、全周进汽，而且高压旁路利于再热蒸汽参数的快速提升，这都将使中压缸暖机更加充分和迅速，加快了中压缸的膨胀，并使中压缸的胀差得到控制，使暖机时间得以缩短；机组在冷态下采用中压缸启动，中压缸进汽对蒸汽参数要求相对较宽，可在提高蒸汽参数的同时进行冲转、定速检查、并网和带负荷，缩短了锅炉调整启动参数的时间，也有利于尽早发现并及时处理汽
轮机启动中可能出现的问题，大大缩短了机组的启动时间。

d）适应特殊工况运行，便于故障处理、电气试验和机组调峰。

在中压缸启动初期阶段，高压缸一直在真空隔离状态下空转，即便机组长时间空负荷或低负荷运行也不会因鼓风摩擦而引起高压缸过热；而此时流经中、低压缸的蒸汽流量又相对较大，可有效带走低压缸因鼓风摩擦而产生的热量，确保低压缸排汽温度在安全范围内，故而机组单机带厂用电或空负荷运行的时间不受限制，便于启动并网过程中的故障处理及进行电气或其他试验。

同时，机组长时间空负荷或低负荷运行使汽缸温度始终保持在一定的水平，一旦电网调度需要，机组即可迅速带上负荷，有利于机组的调峰。

e）抑制低压缸的温度水平，避免低压叶片的颤振，提高低压缸的启动安全性。

中压缸启动初期，中、低压缸较大的蒸汽流量不仅能有效带走低压缸鼓风摩擦产生的热量，抑制低压缸的温度水平，而且能有效避免小流量下低压叶片颤振现象的发生，提高了低压缸的启动安全性。

f）易于实现蒸汽与金属的温度匹配。

一方面，中压缸启动时较大的冲转蒸汽流量
有利于快速提升再热蒸汽温度，而且再热蒸汽经过连续2次的加热，其温度极易
与中压缸进汽部分的金属温度匹配；另一方面，再热蒸汽与主蒸汽间的温差比高、中压缸联合启动时小得多，在负荷切换时较易实现主蒸汽、再热蒸汽的温度与高压缸调节级、中压缸第一级处金属温度的同时匹配，可有效避免热冲击，减少因蒸汽与金属温差引发的寿命损耗。

g）事故状态下可实现解列不停机，缩短恢复时间。

在事故情况下，机组从系统中解列或快速甩负荷，汽轮机实现反切缸，由中、低压缸维持运行。

因中压缸进汽温度变化较小，机组可以在此方式下运行较长时间，待故障排除后，汽轮机即可迅速带负荷，大大缩短了恢复时间。

h）对冲转蒸汽的参数要求相对较宽，有利于锅炉调控。

中压缸启动初期阶段，中
压缸调节级不会产生较大的降温，且缸内压力很低，对流换热系数不高，即使冲转蒸汽与中压缸之间存在较大的温差，中压缸金属部件的温度也不会升高太快，不会产生过大的热应力，因此，中压缸启动对冲转蒸汽参数的要求相对较宽，有利于锅炉的调整。

在启动初期就可以保持较高的再热蒸汽压力，使旁路系统中蒸汽流量较大，有利于维持锅炉运行稳定性。

3.2 缺点
采用中压缸启动的机组必须增设旁路系统、高压缸暖缸阀和抽真空阀等，系统较复杂，初投资较大，而且启动操作程序中增加了切缸过程，对数字式电液调节系统及高、低压旁路系统的配合提出更高的要求，增加了启动操作的难度。

4 结束语
与高压缸启动相比，中压缸启动的主要不同点在锅炉点火升温、升压到高压缸投入运行这一阶段。

中压缸启动虽然系统略显复杂，启动操作难度稍大，但却具有其他启动方式无可比拟的绝对优势：能较好地解决启动速度与寿命损耗之间的矛盾，在合理的寿命损耗范围内最大限度地缩短启动时间，减少启动消耗，达到安全、经济、快速、灵活地启动，特别适合调峰运行和两班制运行方式。

因此，近几年我国新投运的国产引进型600 MW超临界压力汽轮机大多采用了中压缸启动方式。

参考文献：
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（编辑李丽娟）。