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600MW机组快速冷却方法的研究 <br/>文章发布时间： 2006-6-7 文章来源： 于海慧 点击率： 214 <br/> <br/> <br/>查找更多安全资料>><br/> 摘要：针对600 MW机组采用滑参数停机时调节级温度下降速度慢的问题，提出了上海汽轮机有限公司生产的600 MW汽轮机配置快冷系统的必要性，分析利用压缩空气进行快冷的安全性，并提出具体实施方案、投用快冷系统的操作及注意事项，最后对使用这一方法的效益进行了分析。 <br/> 关键字：快冷速度 600 MW机组 滑参数停运 热传输介质 运行安全 <br/> 随着发电机组单机容量的增大和优质保温材料的采用，使机组的保温性能得到很大的改善，也提高了机组的运行热效率和安全性，但是对检修停机的等待冷却时间却大大增加。机组停机后，高压缸第1级金属壁温度为300-400℃，要冷却到检修所需温度150℃以下，一般需要7―8d，直接影响检修工期的充分利用和机组的运行小时。600 MW机组标准大修A级检修工期为58―60d，B级检修工期为30―45d，C级检修工期为20―26d。为了在很短的时间内消除主机存在的缺陷，汽轮机组采用快速冷却停机方式非常必要。下面以广东国华粤电台山发电有限公司1号汽轮机快速冷却方案为例，介绍600MW汽轮机停机冷却方法。 <br/> 1 600 MW汽轮机概况 <br/> 广东国华粤电台山发电有限公司1号汽轮机为上海汽轮机有限公司(按照美国西屋技术)生产的N600-16.7/537/537型亚临界、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机。该机组具有较好的热负荷和变负荷适应性，汽轮机调节系统采用数字式电液调节（DEH-ⅢA）。机组能够在冷态、热态等不同工况下启动，可采用定压和定―滑―定压运行方式运行。一号机组通过启动试运，机组从600 MW负荷采用滑参数停机，调节级温度可以滑至280―340℃，需要7d时间，调节级温度才能降低到150℃，这时可以停止盘车及油泵。高压缸调节级温度降低很慢，尤其低温区域自然冷却温度降低更慢，自然冷却初期汽缸温度还会出现反弹，这种自然冷却方式不利于机组快速进入检修状态，冷却时间长，给机组检修带来了不便，延长了检修工期，减少了机组的等效利用时间。 <br/> 2 快冷方式的选择 <br/> 快冷介质主要有蒸汽和空气两种。使用低压低温蒸汽冷却时，必须保证蒸汽具有50℃以上的过热温度。但要将汽缸金属温度降至150℃以下很难做到。首先，600 MW机组冷态启动的参数为：汽压5MPa，汽温340℃。另外，蒸汽比热容大，放热系数大，在不同冷却阶段很难调整，调整不当极易造成局部温降大和局部过冷，而产生很大的热应力，对机组寿命产生不利影响。而空气比热容小，放热系数比蒸汽小很多，无上述问题，通过调整，可较好地控制汽轮机的冷却速度。为了缩短汽轮机停机后的冷却速度，在汽轮机停机后的高温阶段，利用输送300-350℃的干燥洁净的热空气进入汽轮机，并保持与汽缸内壁一定的温差，在规定范围内按比例降低汽缸温度，可以达到快速冷却的目的。 <br/> 3 机组采用压缩空气快冷安全性分析 <br/> 上海汽轮机有限公司曾经委托上海交通大学进行汽缸冷却速度及温度变化做有限的应力分析计算。根据上海交通大学研究报告：即使汽轮机处于高温状态，空气与金属的温差为100℃时，汽缸和转子的热应力峰值也不超过材料强度允许值，上海汽轮机有限公司生产的汽轮机高中压转子材料为30Cr1Mo1V， 经计算安全系数为3.75倍。在实际操作控制中，为了确保汽轮机的安全可靠性，可以人为地缩小加热后的压缩空气与汽缸金属温度的温差，使转子的热应力更小，高压缸调节级处的金属温度高于300℃、200℃、150℃时加热后的压缩空气与金属温差一般控制在小于等于50℃、80℃、100℃。上海交通大学博士论文研究结果认为：适当地控制热空气和缸壁金属的温差，采用压缩空气强制冷却汽轮机，对汽轮机的寿命几乎没有影响。 <br/> 4 机组采用压缩空气强制快速冷却方案 <br/> 根据经验，600 MW机组强制冷却装置选用气量60-70 m3/min、加热功率200 kW比较合适。 <br/> 1号机正常运行时蒸汽的流向：对于锅炉来的新蒸汽，经过置于汽轮机两侧的2个固定支承的高压主汽调节联合阀，由两侧的2个调节阀流出，通过4根高压导汽管进入高压缸喷嘴室，蒸汽通过4组喷嘴组进入调节级及11级压力级后由高压缸下部两侧排出进入锅炉再热器。再热后的蒸汽从机组两侧的2个固定支承的中压再热主汽调节联合阀及4根中压导汽管从中部进入分流布置的中压缸，经过正反各9级压力级后，从中压缸上部4个排汽口排出，合并成2根连通管，分别进入1号和2号低压缸。低压缸为分流结构，蒸汽从中部流入，经过正反向各7级压力级后，从4个排汽口向下排入2个凝汽器。 <br/> 空气快冷管道的接口及快冷空气的流向：对于高压缸，压缩空气接在高压导汽管疏水管道上，管道为：Φ60×11，4根，管道材质为12Cr1MoV，分四路经过4组喷嘴组进入高压缸，在高压外缸疏水管道上接Φ48×5的接口， 管道材质为12Cr1MoV；对于中压缸，压缩空气接在中压导汽管疏水上，管道为Φ48×5，管道材质为12Cr1MoV，分4路进入中压缸。高压缸进入的冷却空气经过吸热后，经过高压缸排汽通风阀进入凝汽器；中压缸进入的冷却空气经过冷却吸热后，经过低压缸进入凝汽器，凝汽器汽侧人孔门打开，排向大气。 <br/> 快冷装置的气源可以选定来自空气压缩机的气源，总供气量60-70 m3/min。热空气最高温度为350 ℃比较合适，工作压力0.6 MPa，功率200 kW。整套快冷系统固定于汽机6.4 m层。压缩空气经2个气液分离器被充分疏水然后进入2个串或并联使用的加热器，最后到达集气箱内，分别接到高压及低压导汽管疏水接口，进入高压缸及中压缸。 <br/> 采用二级水汽分离、二级电加热，可以方便地调整为采用串、并联运行。在快冷开始阶段，可采用串联方式运行，这样可以形成小流量、高温度模式，温度可达350 ℃以上。在快冷后期，可采用并联方式运行，在压缩空气源满足的前提下，可达到较大的流量。 <br/> 5 机组采用压缩空气强制快速冷却装置的投用及注意事项 <br/> 若机组停机后准备投用快冷装置，应尽量采用滑参数停机，并尽量降低停机后的温度。高压缸第1级金属温度及中压缸进口叶片环温度降至400℃以下，方可投用快冷装置。 <br/> 在强制通风冷却前，汽机高、中压缸应充分排尽疏水，并全面隔离。防止因疏水排放不尽或系统隔离不严，使冷汽、冷水进入高、中压缸出现局部温差过大，温降速率过大现象。在强制通风冷却过程中，主机润滑油系统、顶轴油系统及盘车装置、低压缸喷水系统、循环水系统应始终保持正常运行，以上任一系统退出运行，应马上停止强迫冷却，直到恢复正常后方可进行。在第1次强制通风冷却前，快冷系统应吹扫干净，质量合格，暖管工作充分。快速冷却过程中，应定期进行汽水分离器，分汽箱、空压机储气罐的放水工作与过滤器的清理工作，防止油、水杂质进入 汽缸。只有压缩空气正常、流量正常，方可投用空气加热装置，在空气加热器温度合符指标时才能向汽轮机送气。一旦发生空压机停运或压缩空气中断，立即停用空气加热装置。若发现空气加热器失电不能控温时应关闭气源，防止向汽轮机送冷空气。注意事项及参数要求： <br/> a. 高压缸第1级金属温度300-400 ℃时，温降率应小于5 ℃/h，热空气与金属温差小于50 ℃。 <br/> b. 高压缸第1级金属温度200-300 ℃时，温降率应小于6-8 ℃/h，热空气与金属温差小于80 ℃。 <br/> c. 高压缸第1级金属温度150-200 ℃时，温降率应小于8-10 ℃/h，热空气与金属温差小于100℃。 <br/> d. 快冷停用后，连续盘车30 min，视各点温度上升情况停用盘车及各系统。 <br/> e. 根据冷却风量需要串、并联切换使用。 <br/> 6 监视和控制的指标 <br/> 整个强制通风冷却过程要监视机组的绝对膨胀量、胀差、转子偏心、轴向位移等。投入汽轮机快冷后，刚开始送气，尽量采用小温差、小流量方式，然后逐步加大流量。严格控制汽缸进气温度与通风量。原则上每调整1次，稳定30 min，无变化或变化不大时，进行再次调正。空气加热器出口温度应平稳降低无突跳现象。当高、中压缸进气导流管壁温度在100 ℃左右，高压缸第1级金属温度降200 ℃以下时可增大通风量，改电加热器串联运行为并联运行。当高压缸第1级金属壁温度，中压缸1号静叶持环温度达到150 ℃以下且无明显回升，结束强制通风冷却。关闭进气阀门，再继续盘车30 min，视各点温度是否回升，如无回升则可停盘车，开始检修工作。 <br/> 7 效益 <br/> a. 使用快冷装置可以比正常的冷却缩短停盘车时间约4d，为检修机组赢得时间，提高了机组的等效利用时间。 <br/> b. 整个冷却过程中，人为控制汽机金属温度的下降率，保证了上、下缸温差及主要参数符合要求，机组可以安全快速进入检修状态。 <br/> c. 广东国华粤电台山发电有限公司5台机组，每年按照2次检修（A或B级）计算，采用压缩空气快速冷却系统后，机组每年可以多发电量115×106 kW·h电量，电价按照0.20元/（kW·h）计算，可以增加电量收入2300万元，经济效益可观。 <br/> <br/> <br/> |
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