660MW超超臨界汽輪機(jī)深度調(diào)峰安全性研究

王延州

摘要：當(dāng)前階段，電廠660MW超超臨界機(jī)組深度調(diào)峰運(yùn)行期間還存在著較多的問題，其中表現(xiàn)為汽輪機(jī)TSI參數(shù)升高以及給水波動頻繁等諸多現(xiàn)象?；诖?，本文通過開展深度調(diào)峰子試驗(yàn)提出了相關(guān)的解決對策，目的是提高機(jī)組運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，為相同類型超超臨界機(jī)組深度調(diào)峰運(yùn)行提供一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：660MW超超臨界;汽輪機(jī)深度調(diào)峰;安全性

在電力領(lǐng)域不斷運(yùn)行和發(fā)展的背景下，電網(wǎng)供、受電端結(jié)構(gòu)有了明顯的改變。對于660MW等級的火電機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行工作來講，逐漸成為了一項(xiàng)新的形式，而且機(jī)組參與深度調(diào)峰也是非常明顯的一項(xiàng)趨勢?；诖?，加大對660MW等級火電機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行現(xiàn)狀的探究力度，有利于提升調(diào)峰機(jī)組的安全性。不過，660MW超超臨界汽輪機(jī)在運(yùn)行期間，還有著諸多的問題，這就需要結(jié)合問題提出完善對策，從而確保低負(fù)荷汽輪機(jī)處于安全運(yùn)行的狀態(tài)。

1、對設(shè)備的闡述

本文以華能長興電廠2x660MW燃煤機(jī)組上大壓小工程舉例說明，該項(xiàng)工程屬于華能集團(tuán)首項(xiàng)高效率超超臨界機(jī)組項(xiàng)目，是經(jīng)由電力設(shè)計(jì)院進(jìn)行專門設(shè)計(jì)的。其中，汽輪機(jī)包含了超超臨界、單軸、雙背壓和八級回?zé)岢槠约胺磩幽降?，汽輪機(jī)信號是n660-28/660/620，額定功率是660MW。在汽機(jī)旁路中，一般是以高、低壓串聯(lián)旁路系統(tǒng)為主，容量是40%BMCR。

在該項(xiàng)機(jī)組內(nèi)，包含了八段抽汽，依次供給三臺高壓加熱器、一臺除氧器和4臺低壓加熱器，機(jī)組內(nèi)一共設(shè)計(jì)了一臺100%容量的汽動給水泵和一臺容量為30%的電動啟動給水泵，在這一階段中，汽引小機(jī)是應(yīng)用四抽和冷再供汽，采取外切換模式。剩下的輔汽則是當(dāng)成啟動汽源使用。風(fēng)煙系統(tǒng)應(yīng)用容量是50%的汽動引風(fēng)機(jī)，小機(jī)汽源應(yīng)用四抽。

2、對汽輪機(jī)安全運(yùn)行現(xiàn)狀的分析

在實(shí)施深度調(diào)峰試驗(yàn)工作的時候，汽輪機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行問題逐漸凸顯了出來，具體表現(xiàn)為以下幾方面：

2.1汽輪機(jī)TSI參數(shù)逐漸偏大

在機(jī)組處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)的時候，因?yàn)闄C(jī)組主控調(diào)節(jié)性能較為單一，因此和低負(fù)荷運(yùn)行調(diào)節(jié)要求不相符，將手動控制切除以后，機(jī)組中的參數(shù)就會呈現(xiàn)出波動狀態(tài)。需要明確認(rèn)識到的一方面是，在鍋爐燃燒強(qiáng)度降低或者是爐膛煙氣較少的情況下，就會產(chǎn)生主、再熱汽溫變動頻繁的情況，蒸汽溫差有著明顯的差別。受汽溫特性變化因素的干擾，致使汽輪機(jī)中內(nèi)外缸溫差以及轉(zhuǎn)子內(nèi)外溫差呈現(xiàn)出循環(huán)波動狀態(tài)，在此種現(xiàn)狀中，金屬疲勞應(yīng)力隨之上升，汽機(jī)脹差和軸向位移增大等現(xiàn)象形成。除此之外，末級長葉片空氣動力學(xué)性能決定了汽輪機(jī)的最低負(fù)荷狀態(tài)，當(dāng)小容積流量脫流失速的時候，葉片動應(yīng)力一直提升，流動場混亂和湍流導(dǎo)致排汽溫度上漲，形成了局部高溫現(xiàn)象。負(fù)荷降低的時候，低壓缸長葉根片存在著極高的負(fù)反動度，導(dǎo)致蒸汽回流和根部出現(xiàn)汽邊沖刷，最終形成了旋渦。

2.2高、低加正常疏水處于不穩(wěn)定狀態(tài)

在機(jī)組處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)的過程中，因?yàn)楦黜?xiàng)抽汽壓力處于較低現(xiàn)象，與之相鄰的蒸汽壓差變小，因此相鄰高、低壓加熱器之間的疏水差壓也會減少，致使疏水缺少充足的動力。其次，在上級加熱器水位降低的情況下，正常疏水調(diào)閥開度減少，以此和水位設(shè)定值要求相符合，可是調(diào)閥開度減小的話，疏水壓損就會增加，處于正常狀態(tài)的疏水動力降低，加熱器水位呈現(xiàn)出了上升現(xiàn)象。然后，調(diào)閥之前和之后的壓損和正常疏水差壓占比關(guān)系有所改變，所以低負(fù)荷運(yùn)行期間疏水調(diào)閥調(diào)節(jié)特征是無法滿足水位快速和精準(zhǔn)調(diào)節(jié)要求的。

2.3汽泵小機(jī)、汽引小機(jī)出力受限

在運(yùn)行期間，汽泵小機(jī)將四抽當(dāng)成低壓汽源，而冷再作為高壓汽源。當(dāng)處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)的時候，四抽的壓力非常低，因此無法滿足給水調(diào)節(jié)要求，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定值和實(shí)際值之間有著非常明顯的誤差，導(dǎo)致給水調(diào)節(jié)速率降低。比如，汽引以四抽和輔汽進(jìn)行供汽，在四抽壓力比較低的情況下，汽源自動切換成輔汽，而輔汽經(jīng)由本機(jī)提供的時候，汽引是無法滿足爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)要求的。

3、深度提調(diào)峰對策

其一，在負(fù)荷下滑到計(jì)劃性低負(fù)荷的時候，比如330MW～260MW區(qū)間，機(jī)組處于正常運(yùn)行狀態(tài)，就需要加大對各汽輪機(jī)絕對振動、相對振動、軸封供汽溫度、各冷卻器溫度、低加疏水泵運(yùn)行以及高低加水位調(diào)節(jié)情況等環(huán)節(jié)的監(jiān)督控制力度，明確存在著各項(xiàng)異?，F(xiàn)象以及誤差所在，制定出完善對策，以此促使機(jī)組處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。與此同時，機(jī)組輔汽系統(tǒng)也是必須應(yīng)當(dāng)全面監(jiān)督和管理的，不管是各小機(jī)調(diào)節(jié)開度、轉(zhuǎn)速還是出力運(yùn)行狀態(tài)等，都必須及時控制，發(fā)現(xiàn)問題以后有效調(diào)整。

在負(fù)荷下滑到較低負(fù)荷以后，比如260MW～210MW區(qū)間的時候，機(jī)組切換到TF運(yùn)行方式，通過對汽泵進(jìn)行調(diào)整以后，控制好汽泵的速度，轉(zhuǎn)速不可以低出3000r/min，高壓調(diào)門開度不大于10%，全面監(jiān)督小機(jī)調(diào)門開度、轉(zhuǎn)速以及出力等運(yùn)行狀態(tài)，大力提升低加疏水泵水位變頻調(diào)節(jié)的靈活性。其次，轉(zhuǎn)換輔汽汽源，在雙機(jī)運(yùn)行期間，切換本機(jī)輔汽汽源，將其切換成臨機(jī)的形式，控制好鍋爐的氧量，具體為8%之內(nèi)，控制汽動引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不可以低出3000r/min，當(dāng)負(fù)荷不繼續(xù)處于下滑狀態(tài)的時候，就需要保持主參數(shù)的額定，當(dāng)難以維持的時候，對溫降率進(jìn)行全面控制，確保汽溫處于穩(wěn)定狀態(tài)。

其二，現(xiàn)階段，在負(fù)荷達(dá)到了深度調(diào)峰210MW以下的時候，就應(yīng)當(dāng)對溫降率進(jìn)行全面控制，以免出現(xiàn)汽溫和缸溫不相符的現(xiàn)象。在汽輪機(jī)低壓缸排汽溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于60℃以后，打開低壓缸噴水，假設(shè)低加疏水差壓小于0.3MPa以后，開啟低加危急疏水，將正常疏水關(guān)上。其次，對高加水位進(jìn)行全面監(jiān)督和控制，在水位調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性降低以后，可以把疏水手動閥關(guān)小一些，將正常疏水調(diào)閥的靈敏性體現(xiàn)出來。單機(jī)運(yùn)行期間，開啟電動引風(fēng)機(jī)，對風(fēng)量加以調(diào)整，和汽動引風(fēng)機(jī)同時運(yùn)行，而雙機(jī)運(yùn)行期間，需要退出一臺汽動引風(fēng)機(jī)，將其當(dāng)成低速旋轉(zhuǎn)備用。開啟機(jī)組高、低壓旁路系統(tǒng)運(yùn)行期間，應(yīng)當(dāng)減少機(jī)側(cè)負(fù)荷，而且為了確保爐內(nèi)負(fù)荷不處于下滑狀態(tài)，確保SCR入口煙溫和標(biāo)準(zhǔn)要求相符合，就需要適當(dāng)?shù)慕档退髁?，切換給水旁路，遵循規(guī)定要求撤除給水流量保護(hù)，在撤除過程中，動態(tài)性的監(jiān)督鍋爐給水流量和鍋爐中的熱面壁溫現(xiàn)象。切換期間，需要借助主給水電動門具備的功能開展操作工作，控制好具體的速度。最后，做好輔汽汽泵供汽管道的疏水工作，在汽泵低壓調(diào)節(jié)閥開度超出了70%以后，將輔汽切換朝著小機(jī)供汽。

4、獲取的具體效果

在落實(shí)了上述對策以后，汽輪機(jī)的安全性和質(zhì)量均有所提高。其一，疏水情況和疏水閥開度處于正常狀態(tài)，而且加熱器水位也正常。其二，汽輪機(jī)脹差以及軸向位移和軸承振動大等現(xiàn)象得到了解決，汽輪小機(jī)和汽源處于充足的狀態(tài)，轉(zhuǎn)速差比較小，和正常調(diào)整要求相一致。

結(jié)語：

從以上論述來看，在深度調(diào)峰期間，汽輪機(jī)運(yùn)行期間面臨著極高的風(fēng)險(xiǎn)性，其中表現(xiàn)為高、低加水位處于頻繁的波動狀態(tài)，汽輪機(jī)TSI參數(shù)和正常運(yùn)行以及汽泵小機(jī)等相分離，而自從落實(shí)和應(yīng)用了深度調(diào)峰對策以后，處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)中的汽輪機(jī)運(yùn)行安全性上升，高低加水位處于正常狀態(tài)，并且汽泵小機(jī)和汽源等也均正常。

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