利用真空法同步进行汽轮机快冷与锅炉保养

吴春潮，谌丽

(神华神东电力重庆万州港电有限责任公司，重庆 404000)

0 引言

某电厂汽轮机是引进德国西门子(Siemens)公司技术生产的1000 MW超超临界汽轮机，型号为N1000－26.25/600/600。西门子公司原汽轮机设计有快冷模块，即在高、中压主汽门阀体上各设置1个快冷接口，但某电厂由于基建安装时没有配套快冷阀门，所以无法通过开启快冷阀门来实现汽轮机快冷功能。

某电厂锅炉是引进法国阿尔斯通(Alstom)公司技术生产的超超临界变压直流煤粉炉。在锅炉停用时间少于2 d时，不采取任何保护方法;停用3～5 d时，需对省煤器、水冷壁和启动分离器采取加药湿态保养，对过热器部分采取干燥保护;停用时间长于5 d时，需对省煤器、水冷壁、过热器及再热器等采取热炉放水、余热烘干、充气加缓蚀剂保护等措施。

如何在现有系统条件下探索出同步进行汽轮机快冷、锅炉保养的新方法，是本文需要探索的一个新课题。

1 传统汽轮机快冷及锅炉保养方法

1.1 常用锅炉保养方法

锅炉停炉常用的保养方法有热炉放水余热烘干法、锅炉省煤器、水冷壁及过热器充氮保养法、氨及联氨钝化烘干法、气相缓蚀剂法、成膜胺法等。在这几种停炉保养方法中，热炉放水余热烘干法广为采用，其他保养方法由于操作、控制难度较大，一般较少同步采用。

1.2 常用汽轮机空气快冷方法

图1 传统汽轮机空气快冷系统

传统空气快冷系统设计有4套快冷管系，如图1所示。压缩空气经净化、加热后，分别由高压导汽管、#1抽/疏水管道、#3抽/疏水管道以及中联门下阀座疏水管道进入汽轮机的通流部分，换热后，高压缸部分由高压缸排气管道上的VV阀排入凝汽器或直接排出至大气，中压缸部分排入低压缸，由真空破坏门排出。空气快冷温降率的控制通过改变各快冷管系压缩空气进口气量和温度来实现。

2 真空法同步进行汽轮机快冷与锅炉保养

2.1 电厂同步进行汽轮机快冷与锅炉保养流程

某电厂1000 MW汽轮机只有快冷接口，没有配套的快冷阀门，同步进行汽轮机快冷、锅炉保养通过采用真空法和汽轮机数字电液控制系统(DEH)以及高、低压旁路控制系统的配合来实现。机组停机后维持机组真空度，空气从80 m高空引入扩容器后，通过锅炉汽水分离器储水箱进入锅炉过热器管屏被加热，然后分别通过汽轮机高、中压调节门进入凝汽器，电厂同步进行汽轮机快冷与锅炉保养流程如图2所示。通过调节高压及中压调节门的开度、增减真空泵运行台数来控制进入汽轮机的空气量，使汽轮机内部各部件金属温度下降到允许的范围内。

2.2 保养流程的实施

机组滑参数停机后，维持循环水、凝结水、轴封以及真空系统的运行，开启机组高、低旁路控制系统，对主再热蒸汽系统进行降压，控制压降速度小于0.30 MPa/min。待机组主汽压降至0.80～1.00 MPa后，锅炉带压放水、余热烘干。待机组主汽压降至0.05 MPa以下后，关闭锅炉各放空气门、疏水门。

联系热控人员在工程师站强制逻辑，将锅炉分离器储水箱出口高水位控制(HWL)阀、高压旁路阀开至50%。运行人员控制凝汽器真空度至－40～－30 kPa后，手动挂闸，开启汽轮机高、中压主汽门，高、中压调节门开至5%。开启汽轮机本体疏水门和高排通风阀，观察高压主汽门、调节汽门、汽缸及高、中压转子温度下降速度是否小于5℃/h，高、中压缸上、下温差以及高、中压转子内外温差不大于10℃，否则汽轮机立即停机。

如高压主汽门、调节门、汽缸温度及高、中压转子下降速度小于3℃/h，可通过开大高压调节门的方法提高温降速度。当高、中压缸进汽侧温度均小于200℃时，如高压调节门全开后仍不能保证高、中压转子温度下降速度达到3℃/h，则启动第2台真空泵。在汽轮机快冷期间，要密切监视盘车转速变化，如有明显下降趋势，应立即关闭高压主汽门和调节门，破坏凝汽器真空系统。

3 效果说明

某电厂每次计划停机均同步进行汽轮机快冷、锅炉保养工作，停炉前将炉水pH值调至9.4～10.0，停炉后利用真空系统将锅炉受热面管屏内湿蒸汽抽出，机组停炉前后采用氨水碱化烘干法、负压余热烘干法。根据DL/T 925—2005《火力发电厂停(备)用热力设备防锈蚀导则》，锅炉停炉后可维持停用3个月，采用此方法后锅炉可不按锅炉厂要求进行充气加缓蚀剂保护，减少了现场操作量，避免了采用缓蚀剂后锅炉内部铁锈的脱落。由于锅炉采用了2种干法防锈蚀保护方法，强化了对锅炉汽水系统管道的保护，减少了锅炉省煤器、水冷壁、过热器以及再热器的锈蚀，在机组下次启动过程中，减少了2 h的锅炉冷、热态清洗时间，节约除盐水量约500 t，降低了机组启动损耗。

图2 电厂同步进行汽轮机快冷与锅炉保养流程

汽轮机采用真空法快冷时，冷空气进入锅炉各过热器、再热器受热面被逐步加热，在进入汽轮机高、中压缸时，空气温度与缸温接近，对汽轮机的热冲击控制到最小。同时通过调节高、中压调节门的开度以及增减真空泵运行台数来控制进入汽轮机的空气量，汽轮机高、中压转子及汽缸温度下降速度平均为3.5℃/h，达到了快冷的效果。

4 结束语

目前300MW及以上单元集中控制机组，汽轮机快冷采用的方法主要有2种，一种是外加空气冷却装置，另一种是通过轴封抽入少量空气至缸体内冷却汽缸、转子。锅炉保养方法有很多，实际应用最广泛的是带压放水余热烘干法，烘干后锅炉受热面管道内存有部分湿蒸汽，假如长期停用，会加剧腐蚀。

利用真空法同步进行汽轮机快冷、锅炉保养有4方面优点。一是避免汽轮机在无空气快冷装置的情况下，通过轴封抽入少量空气冷却汽轮机时，对转子、汽缸产生巨大的热冲击;二是在不增加系统设备改造投资的情况下，保证了汽轮机快冷效果，减少了快冷对汽轮机的热冲击;三是冷空气从大气扩容器集水箱进入锅炉水冷壁、顶棚过热器、低温过热器、屏式过热器及末级过热器被逐步加热，然后进入汽轮机，锅炉受热面和汽轮机缸体转子金属寿命损伤小，系统能耗低;四是通过空气的流通去除了锅炉受热面内的湿蒸汽，避免了锅炉受热面湿蒸汽腐蚀。

此方法不改造原有热力系统，不修改DEH及高、低压旁路系统原控制内核程序，仅需在DEH上增加1个停机快冷控制子模块，在高、低压旁路控制系统上增加1个停机强制操作模块，在300 MW及以上单元集中控制机组上均能可靠实现。同时，此方法不需要增加汽轮机空气冷却装置的投资，避免了锅炉充氮加缓蚀剂保养的复杂、繁琐、不可靠，减少了运行人员的操作量，降低了快冷、启动时的机组能耗，提高了电厂的经济性。此方法推广及应用前景较为广阔，300 MW及以上单元集中控制火电机组通过优化DEH逻辑控制均能实现。

［1］叶绍义，沈琦.玉环电厂超超临界1000 MW汽轮机组快冷系统的应用［J］.热力发电，2009(8):89－92.

［2］谢学军，龚洵洁，许崇武，等.热力设备的腐蚀与防护［M］.北京:中国电力出版社，1998.