哈汽300MW汽轮机启动方式改造策略

1、哈汽300MW汽轮机启动方式改造策略周振辉 吴广涛（云南大唐国际红河发电有限公司 ）摘 要:本文介绍了哈汽N300-16.67/537/537汽轮机和国产首台300MW循环流化床锅炉由于原设计机、炉在启动初期旁路运行方式问题上存在矛盾，机组由高压缸启动改为高中压缸联合启动，圆满的解决了锅炉与汽轮机在启动过程中再热器干烧的问题。关键词: 300MW汽轮机 启动方式 改造 运行状况1 概述大唐国际红河发电公司三大主机均由哈动力集团生产。哈汽生产的N300-16.7/537/537汽机为亚临界、一次中间再热、单轴、双缸、双排汽、反动凝汽式汽轮机，采用数字式电液调节（DEH）系统。配有30的三级旁路系

2、统，能使机组在冷态、温态、热态和极热态等不同工况下启动，并可采用定压、滑压和定-滑-定的运行方式。锅炉的设计型号是HG-025/17.4-L.HM，为亚临界参数的循环流化床锅炉。锅炉形式为中间再热、自然循环汽包炉，单炉膛、裤衩形双布风板，平衡通风，露天岛式布置，由4台高温绝热旋风分离器、4台回料阀、4台外置式换热器、尾部对流烟道、4台冷渣器和1台回转式空预器等组成。由于该型号的汽轮机为引进美国西屋技术生产，采用高压缸启动方式进行冲转，在汽机挂闸后高压调节阀（GV）、中压主汽阀（RSV）和中压调节阀（IV）均全开，利用高压主汽阀（TV）进行冲转并控制汽机转速，因此在汽机挂闸前，必须关闭高压旁路系

3、统，打开低旁排空再热器。但是由于300MW的循环流化床锅炉，其低再布置于锅炉的尾部烟道，高再布置于有大量高温床料的外置床中，当汽机挂闸前排空再热蒸汽，再热器必然处于干烧状态。由此可见，不论采用何种启动方式，只有在BP ON方式下才能避免再热器干烧。2 启动方式的特点目前300MW汽轮机启动方式普遍采用高压缸启动、中压缸启动和高中压缸联合启动三种方式，但是不同型号的机组在设计思想上有很大的不同。如东方汽轮机厂N300-16.7/537/537-4型汽轮机的启动方式采用的是高中压缸联合启动或中压缸启动方式，而哈汽的该型号机组采用的是高压缸启动或中压缸启动方式，遗憾的是中压缸启动方式在该型号机组引进

4、以来没有应用事例，因此针对该型号汽机，选择哪种方式启动更适合呢？A、高压缸启动方式冷态启动用高压缸冲转，是一种最常见的启动方式。高压缸启动时通常用主汽门冲转，汽轮机冲转之前先将高压调节汽阀和中压阀门全开，用高压主汽阀冲转汽轮机，其目的在于利用高压主汽阀的节流调节，使汽轮机按全周方式进汽以保证调节级转子能均匀地受热以减小调节级热应力。根据西屋公司的旁路工作原理，如果采用高压缸冲转，必须选择BP OFF方式，在达到一定的负荷以前，旁路不可打开，基本上等同于没有旁路，而这恰好应合了西屋的设计，因为西屋公司的汽轮机原设计是不配旁路系统的，常规启动方式均为高压缸启动。B、中压缸启动方式采中压缸启动的目的

5、是为了较快地提高中压缸的缸温，缩短机组启动时间，降低机组热应力，延长机组使用寿命，提高机组启动运行的安全可靠性。由于西屋机组在设计时没有通风阀和预暖阀，因此冷态启动使用中压缸启动方式，存在以下问题：(1)选用中压缸冲转也就是选择旁路投入（BP ON）方式，由于新蒸汽温度比不投旁路相对较高，导致热应力加大，所以高中压转子温度必须高于121，这就必须给汽轮机加装予暖阀，使系统复杂化。(2)提高再热蒸汽压力后必然减少高压缸的进汽量，不利于暖机。而热态启动用中压缸启动方式，关键是阀切换。在汽轮机转速到达额定转速的75%以上时，高压转子的鼓风效应所产生的热量很大，必须采取措施解决高压缸通风冷却问题，如G

6、E机组是将蒸汽由高压缸的尾部逆流到高压缸的前段再通过专用的排汽阀引入冷凝器以冷却高压缸；法国ALSTHOM汽轮机采用高压缸隔离方法，利用高压缸尾部引到冷凝器去的真空疏水门，改变高压缸内的压力以控制高压转子的温升。以上两种方式都可以解决高压转子在被中压转子带动时的被动加热问题，因而其阀切换过程都在机组并网带负荷之后进行。西屋的启动过程是在汽轮机挂闸之前选择BP ON方式，且高中压转子温度高于121，冲转时由中压调节阀门控制汽机升速，TV全关，当机组转速升至2645rpm，开始IV/TV的切换，高压缸开始进汽，切换到TV控制之后，IV维持开度不变，由TV将转速升到2900rpm后，进行TV/GV切

7、换，由GV控制升速至同步转速。由于阀门切换都是在转速控制阶段完成，高压缸在转速达2645rpm时开始进汽，回避了中压缸进汽时高压缸的鼓风与冷却问题，但中压缸启动的优越性没有充分体现，在升速阶段频繁的阀门切换，不如用高压缸启动方便。另外，在2645rpm时开启高压主汽阀之前，必须由低压旁路控制再热蒸汽压力，如果再热蒸汽压力过高，造成高压缸流量过小而使得高排逆止门不能打开，使得高压缸内因鼓风效应而严重发热。C、高中压缸联合启动方式高中压缸联合启动的核心是将IV/TV同时控制转速，即由原高压缸启动方式下的挂闸后全开改为挂闸时保持关闭，并用IV参与控制转速冲动汽轮机。但西屋公司在原设计中没有考虑过此种

8、启动，因此对该机型来说，这是一种全新的运行方式。采用这种方式，可以弥补高压缸启动和中压缸启动的缺点：（1） 可以弥补中压缸启动方式对热力系统的要求，即增加缸体和阀体的预暖系统；同时又可以避免冲转过程中IV/TV的切换。（2） 可以弥补高压缸启动方式，中压缸温度的提升速度和再热器干烧的问题。同时，如果采用高中压缸联合启动，必须解决好以下问题：（1）在启动过程中，防止因再热器压力过高而主汽流量太小，引起高排不能自动打开而发生高压缸闷缸。（2）IV和TV在控制转速过程中流量分配，以保证升速过程的平稳。在BP ON方式下，采用高中压联合启动的关键是根据机炉启动参数计算出高压调门开度与中压调门开度的比例

9、。3 热力系统的变更根据西屋启动过程，由于阀门切换都是在转速控制阶段完成，高压缸在转速达2645rpm时开始进汽，能有效地回避了中压缸进汽时高压缸的鼓风效应与冷却问题，因此在高中压缸联合启动中，只要把再热汽压控制在一个较低的水平，使高排逆止门处于自由状态，则可以避免高压缸的闷缸现象。参考汽机厂提供的启动曲线，经过论证，首次启动再热汽压低于0.2Mpa，运行人员监视高排温度，超过420时，手动紧急停机。实践证明，这种方法是可行的，达到了目的。为了在启动过程中更好的控制高排温度和提高再热蒸汽的参数，将在以后大修中加装高排通风管道及减温减压装置（如图一中虚线部分），将高压缸排汽直接引至汽机本体疏水扩

10、容器，降低排汽背压，增大了其通流能力，有效的防止了高压缸排汽超温情况的发生。4 控制系统更改由于汽机启动方式的改变， DEH逻辑需重新修改。修改的重点在冲转和带负荷的阀门控制上。修改后的控制达到以下要求:A 汽机挂闸后，GV、RSV全开；TV、IV保持关闭。B 在画面上具有选择启动方式的功能，默认为高中压缸联合启动。C 对旁路的控制为BP ON方式。D 高排通风阀逻辑： a.汽机挂闸后，高排通风阀自动保持开启； b.发电机并网60秒后自动关闭； c.发电机主开关断开后，自动打开（包括甩负荷后）。 通过下面公式计算IV阀实际开度： LH/0.05（C2C1）C1 其中 H测得的厂用电负荷占设计负

11、荷的 C1L1（P1/P） C2L2（P2/P） L1IV进口压力P1不变，一定转速所要求的阀位L2IV进口压力P2不变，一定再热蒸汽流量所要求的阀位由以上曲线可以看出启动过程中，主蒸汽和再热蒸汽的流量比基本在1：3的水平。5 启动过程及注意事项A启动过程：（1）锅炉点火，投入高、低压旁路系统。机组冷态启动时，当主汽压力低于0.4 MPa时，高旁阀处于5%的最小开度状态。（2）当主汽压力高于0.4 MPa时，逐渐开大高旁阀维持主汽压力接近冲转压力。（3）机组启动时，再热压力0.2MPa时，低旁阀在关闭位置。（4）当再热压力0.2 MPa，低旁阀逐渐开大提高再热汽温。（5）确认高低压旁路投入，主

12、蒸汽压力4.2Mpa，再热蒸汽压力0.2Mpa（在高压缸排汽通风阀未安装之前，再热汽压力控制0.1Mpa），主蒸汽温度320（过热度大于56）；机侧再热汽温260。（6）选择启动方式为“高中压缸联合启动”，控制方式为“操作员自动”，阀门模式为“单阀控制”，（7）汽机挂闸后，RSV自动全开，GV1GV6应逐渐开启至全开。（8）转速达2040RPM，保持转速进行暖机，待暖机结束后，逐步关闭高旁、低旁，检查高排温度400。（9）汽机升速至2950RPM，进行TV/GV切换，阀切换完成后，定速3000RPM。B启动中的注意事项：（1）由于改变了汽机的冲转方式，蒸汽作用于大轴的轴向推力发生了改变，因此应密切监视轴向位移以及轴系振动。（2）严密监视高压缸排汽温度的变化，当温度达到420，紧急停机。（3）在首次冲转中，记录IV阀的变化，