关于对两班制运行方式的探讨和研究

[摘要]随着国民经济的快速发展,大容量、高参数、效率高的机组越来越成为电力生产的主要力量,小容量、效率低的机组调峰也就成一种必然的趋势,这样就需要一些效率低的机组在运行方式上做一相应的改变,两班制运行也就成一种必然,随着运行方式的改变,大量的燃料被节约,提高整个电力系统的经济效益,但是一些机组以前是按着带基本负荷设计的,随着运行方式的改变,在启动中就会遇到很多的问题,就启动中遇到的问题,进行探讨和研究,使机组能够安全、稳定的投入运行,避免事故的发生。

[关键词]两班制热态启动

中图分类号:TM7文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0710010-01

随着国民经济的迅速增长和对能源的节约有效利用,大容量、高参数、效率高的机组越来越多的成为电力系统的主力军,以前200MW及以下的机组调峰就成为一种必然趋势,200MW的机组一经调峰,必然要偏离设计情况下运行,机组效率大大降低,造成燃料的大量浪费,为了节约大量的燃料,200MW及以下的机组实行两班制运行方式,也是电力生产的一种必然,两班制运行的机组,白天满负荷运行,晚间尖峰负荷过后,就停止汽轮机运行,停机6-8小时,早上热态启动,这种运行方式要求机组能适应频繁启停,从点火到满负荷共需要90分钟左右(参考文献:中国电力990307)。

原设计带基本负荷的200MW机组在实行这种运行方式时,就会遇到很多的问题,为了解决这些问题,在这里进行探讨和研究。

一、汽轮机转子、汽缸由于温度的不匹配而产生的热应力问题

两班制运行机组热态启动时,由于汽机停机时间短冷却不多,温度还比较高,而启动时主汽温度相对较低,温度的不匹配以及温升过快,都会在部件中产生热应力,久之使相应的部件产生裂缝(主要是转子与汽缸)。对于现有带基本负荷的机组,为了减少热应力,从运行上采取措施来减小由于两班制运行,而引起的热应力,可采取措施有:

1.控制停机时的降负荷速度(减负荷速度不超过5MW/min)(参考资料:汽轮机运行规程)停机降负荷时汽缸内壁被冷却而产生热拉应力,该应力同蒸汽压力所产生的机械应力是正向叠加,所以对停机过程更应重视严格控制负荷下降速度,严密监视温度变化率(主蒸汽温降速度不超过1.5℃/min,再热蒸汽温降速度不超过2℃/min)(参考资料:汽轮机运行规程)。

2.采用合适的停机方式,尽量提高停机时的主蒸汽温度。一般采用额定参数方式停机。

3.采用全周进汽方式启动。对200MW的机组,四组喷嘴中的三组进行进汽,对汽缸进行均匀加热,以防在轴向或径向产生热应力造成汽缸的变形。

4.选择合理的冲转参数。热态启动时,汽缸金属温度约在350℃左右,一般要求热态启动时,主汽温度比调节级处高压缸内壁温度高50～100℃。如何提高主蒸汽的温度也是在运行过程中遇到的主要问题,解决的方法主要是:(1)在停机以后主蒸汽系统的疏水要严密关闭,防止冷气进入蒸汽管道,使主蒸汽的温度降的过快过低。在点火冲转前的30min开启主蒸汽管道的疏水,这时由于主蒸汽系统已经是正压,所以冷气不能进入系统。(2)提前投入旁路系统,加大主蒸汽系统的蒸汽流量和流速来尽快加热管道内壁。(3)在锅炉点火后,开大主蒸汽系统管道的疏水门,加大管道疏水,同时加大主蒸汽系统的蒸汽流量和流速来提高汽温。

5.冲转之前轴封的供汽温度要选择适当,当汽缸温度350℃以上时,轴封供汽要使用高温汽源,如果不使用高温气源,轴封供汽投入后对转子起到冷却作用。

6.冲转后尽快并列,带上与汽缸金属温度相对应的负荷,并在此负荷下停留一段时间,以使转子温度均匀加热,在升负荷阶段要控制主汽温升率允许的温升率与汽机金属的温度水平有关,温度水平低,温升率可以高一些,温度水平高时,则温升率慢。

7.采用中压缸启动方式。采用中压缸启动进行预热对汽缸各部分加热均匀,金属温升速度合理,等到了冲转的时候,高压缸的金属温度已经达到了很高的温度,缩短了启动时间,提前并网发电。

二、高、中压缸由于上下缸温差产生热变形的问题

这里所讨论的上下缸温差是指热态启动前的状况,对于有连续盘车的汽轮机,应该要求停机后的任何时间都可以启动,但如上下汽缸温差过大则将使大轴旋转时与汽封磨擦,造成转子弯曲,所以上下缸温差是造成汽轮机热态启动困难的原因之一。

汽轮机从高温状态快速减负荷停止以后,下汽缸冷却的速度快于上汽缸,产生上下汽缸温差的原因,有汽缸结构的因素,也有其它因素。结构的因素有:1.下汽缸带有抽汽管,汽封漏汽管,疏水管道等,从而增加了散热面积。2.外缸内自然对流和汽机厂房室内的空气自然对流,冷空气直接吹到了下汽缸,而在化妆板上部空间却形成了热空气的停滞区域,也使上下汽缸产生温差,但实践证明,采用合适的保温材料并有合理的保温结构和精心施工,完全能保证停机后上下汽缸温差在允许范围内。近年来,广泛采用硅酸铝石棉毡做为汽缸的保温材料,用粘合剂一层一层的贴到汽缸壁上,效果比较明显,上下缸的温差问题得到明显的改善。3.在停机时汽缸和法兰螺栓加热装置使用不当造成上下缸温差过大,因为在停机的过程中,对汽缸来说是对金属的冷却过程,由于汽缸壁比较厚,特别是外层缸,所以在停机的过程中,根据机组的特点及早的控制外层缸上下汽室的进汽量来控制上下缸温差使之在允许的范围内。4.由于在停机后的6-8小时内,在汽缸内部要有凝结水聚集在下汽缸,造成下汽缸的温度低于上汽缸,所以在锅炉点火升压后,全开车室的疏水,将车室内的疏水全部排掉,为以后的升压带负荷打下良好的基础,也进一步的避免在加负荷的过程中造成上下缸温差过大。5.经验证明,汽轮机在启动过程中,上下汽缸的温差,一般都能逐渐减小。因为对于高压缸来说高压的1、2号调速气门所控制的喷嘴是在下半缸,由于采用调速气门冲转和升速,下汽缸首先进汽,只要进汽温度高于金属温度,对减少上下缸的温差就比较有利。6.对于中压缸上下缸的温差在启动中也是经常遇到的问题,但是由于中压缸壁比较薄,在启动时中压调速气门处在全开的状态,属于全周进汽,加热比较均匀。另外在中压缸的下部布置很多的低压抽汽管道,低压加热器都是随着机组的启动而投入,只要再热汽温高于汽缸的金属温度,抽汽随即加热下缸,上下缸温差会逐渐的减小或消失。再加上启动前汽缸的充分疏水和及时的投入中压法兰螺栓加热装置。所以中压缸的上下缸温差一般比较好控制,能够控制在允许的范围内。通过以上的分析和采取的措施可以保证汽轮机在停机后的任何时间内都可启动。

以上是两班制运行方式中的机组所处的热态启动中所遇到的一些相关的问题,针对这些问题提出解决的方法,使机组能安全、稳定的启动,避免一些事故的发生。

参考文献:

[1]《200MW汽轮机的运行》,水利电力出版社.

[2]《单元机组集控运行》,水利电力出版社.

作者简介:

于占志(1970-),男,辽宁朝阳人,工程师,就职于国电电力朝阳发电厂。