项目9 任务9 (1).9超临界超超临界汽轮机的运行特点

授课教师：孙为民项目九电厂汽轮机的运行与维护任务9.9超临界超超临界汽轮机的运行特点超临界超超临界参数汽轮机与亚临界参数汽轮机相比有以下特点：汽轮机的蒸汽流速更快，压力更高，使得固体颗粒侵蚀也就更严重；汽轮机的进汽参数更高，加之配置的是直流锅炉，使得机组启动时的不安全因素增多，甚至必须设置必要的辅助系统来解决该问题；汽轮机的负荷更大，使得由汽流激振引起的振动危害更强为了提高汽轮机的经济性和灵活性，采用了过载补汽技术汽轮机的蒸汽温度过高，使得机组允许的启停和变负荷速度更低CONTENTS目录第一部分PART

ONE超临界参数机组的固体颗粒侵蚀现象与防止措施第二部分PART

TWO超临界参数机组的特点和启动系统超临界参数机组的固体颗粒侵蚀现象与防止措施第一部分超临界参数机组的固体颗粒侵蚀现象与防止措施5固体颗粒侵蚀所谓的固体颗粒侵蚀是指锅炉出口蒸汽中携带的氧化铁颗粒进入汽轮机时对汽轮机喷嘴和动叶造成的侵蚀这种侵蚀不仅会影响汽轮机的效率，还会影响叶片的安全性。超临界参数机组的固体颗粒侵蚀现象与防止措施61氧化铁颗粒的来源超临界或超超临界参数机组一般配用直流锅炉。加之，超超临界参数机组的温度高，锅炉高温受热面管内易产生氧化垢，这些氧化垢也会随蒸汽进入汽轮机。超临界或超超临界参数机组一般配用直流锅炉虽然直流锅炉的给水品质较高，但由于它没有汽包，不能进行排污，当锅炉凝结水处理设备故障时，给水中的杂质和污染物进入锅炉，这些杂质和污染物就会随锅炉出口的蒸汽进入汽轮机。在机组启动到蒸汽流速大到一定程度时，这些金属粒子被大量带入汽流，浓度随之增高。超临界参数机组的固体颗粒侵蚀现象与防止措施7当蒸汽温度高于600℃时，锅炉受热面管子高温腐蚀和汽侧氧化问题十分显著，锅炉常用的奥氏体管材的最大腐蚀出现在640~700℃。汽轮机内蒸汽中固体颗粒的浓度在启动期间比正常满负荷时高2~3个数量级，这是因为在停机冷却时，管道内的热应力使金属氧化物粒子剥落到蒸汽里，散落到锅炉的各种管道中切削侵蚀是固体颗粒的入射角小于90°的侵蚀现象切削侵蚀变形侵蚀是固体颗粒的入射角等于90°的侵蚀现象变形侵蚀超临界参数机组的固体颗粒侵蚀现象与防止措施82侵蚀机理固体颗粒侵蚀的程度取决于汽流速度（撞击速度）和入射角：在相同的入射角下，汽流速度越大，侵蚀越严重；在相同的汽流速度下，入射角在20~25°范围内时，侵蚀现象最严重，其关系如图所示0102蒸汽中携带的固体颗粒对汽轮机部件尤其是叶片的侵蚀有两个方面超临界参数机组的固体颗粒侵蚀现象与防止措施9固体颗粒侵蚀的程度取决于汽流速度（撞击速度）和入射角：在相同的入射角下，汽流速度越大，侵蚀越严重；在相同的汽流速度下，入射角在20~25°范围内时，侵蚀现象最严重，其关系如图所示超临界参数机组的固体颗粒侵蚀现象与防止措施103侵蚀的部位汽轮机内受到固体颗粒侵蚀的主要部位是调节级喷嘴和动叶，此外汽轮机的进汽阀门（高中压主汽阀、高中压调节阀等）也是受到侵蚀的重要部位。定压运行的机组蒸汽流速高于变压运行机组的蒸汽流速，所以固体侵蚀现象更为严重。冲动式喷嘴出口汽流速度比反动级的高，所以冲动级喷嘴出口和动叶受到的固体侵蚀现象更为严重。超临界参数机组的固体颗粒侵蚀现象与防止措施112喷嘴前后的蒸汽压力比13单击添加内容喷嘴受侵蚀的严重程度取决于喷嘴通道内汽流的平均速度汽道几何形状调节级喷嘴受侵蚀的主要部位在喷嘴出汽边内弧面上，部分进汽时侵蚀最严重的是最先开启的喷嘴段超临界参数机组的固体颗粒侵蚀现象与防止措施122喷嘴前后的蒸汽压力比13喷嘴通道内汽流的平均速度汽道几何形状喷嘴出口的氧化铁固体颗粒会撞击动叶进汽边超临界参数机组的固体颗粒侵蚀现象与防止措施134防止措施01020304改变喷嘴端壁面的几何形状，以调整固体颗粒的入射角改变高中压缸内第一级喷嘴与动叶之间的相对距离，以减小固体颗粒对叶片的撞击速度采用扩散合金铁铬硼涂层、等离子喷涂铬碳化物等技术喷涂叶片表面，以提高叶片表面的耐磨性倾斜调节级喷嘴，以调整固体颗粒入射角防止调节级叶片受侵蚀的措施超临界参数机组的固体颗粒侵蚀现象与防止措施144防止措施01在阀门进口安装蒸汽滤网，以过滤蒸汽中的杂质02对阀座、阀碟等容易受到侵蚀的部分，采取强化措施，以提高耐磨性。对汽轮机的进汽阀门，可采用的防侵蚀措施有：超临界参数机组的固体颗粒侵蚀现象与防止措施154防止措施为了减少蒸汽中的固体颗粒，在锅炉方面也可采取下列措施锅炉装有内置分离器或采用旁路系统，将蒸汽中的固体颗粒分离出来高温受热面和高温管道上采用更好的抗氧化材料，可以有效地减少产生的氧化铁剥离物在过热器和再热器管材表面喷丸或镀铬，以减少汽侧氧化物的形成运行中对锅炉管子和蒸汽管道进行定期酸洗，在氧化物疏松剥落之前就将其除去。在酸洗时必须严防酸洗废物进入汽轮机、污染汽轮机02010304超临界参数机组的特点和启动系统第二部分超临界参数机组的特点和启动系统17对于超临界参数机组，由于配用的是直流锅炉，所以必须有适应直流锅炉的启动系统，启动时主要考虑的就是机炉协调问题。超临界参数机组常用高中压缸同时进汽的启动方式一般采用双回路系统，即高压缸—高压排汽通风阀—凝汽器回路，及中低压缸—凝汽器回路。为减小汽缸和转子的热应力，缩短启动时间，以中压缸进汽为主在旁路失效时，也可改用高压缸启动方式超临界参数机组的特点和启动系统181超临界参数汽轮机的特点汽轮机的高压缸承受更高的蒸汽压力，所以壁厚增加，这就给机组启停带来了更严重的热应力问题，并影响启动时间机组具有热应力计算和控制功能，能对汽轮机的启停实现自动控制。既增加了机组工况变化的可靠性，又缩短了启停时间，还减轻了运行人员的操作负担，同时还能对汽轮机的寿命损耗进行控制0102超临界参数机组的特点和启动系统191超临界参数汽轮机的特点03机组的高低压旁路系统既参与机组的启停控制，还起到锅炉过热器安全门的作用，在锅炉与汽轮机之间不再设任何关断阀门。由于高、低压旁路参与运行，在机组启动和事故情况下锅炉和汽轮机可以做到不相牵连而单独运行。同时，低压旁路使中、低压缸单独运行成为可能，可以根据需要控制汽轮机的暖机和冲转过程。低压旁路还有保证和控制再热器压力的作用。外置式汽水分离器只在机组启停过程中投入运行，而在正常运行时解列超临界参数机组的特点和启动系统202汽水分离器启动系统在机组启停及低负荷运行时，内置式汽水分离器起汽水分离的作用，而在机组正常运行期间，内置式汽水分离器只是系统内的蒸汽通道。内置式汽水分离器在机组启停、正常运行中均投入使用。外置式内置式超临界参数单元机组的汽水分离器启动系统有两类汽水分离器的投入方式区别超临界参数机组的特点和启动系统212汽水分离器启动系统由于外置式汽水分离器系统复杂，在解列和投运时操作繁琐，而且引起的汽温波动也较大，对汽轮机的运行不利，所以一般只用在定压运行的机组上。国产超临界参数机组普遍采用的是带疏水扩容器的内置式汽水分离器系统，如图所示。该系统的疏水扩容器设于汽轮机侧，一般采用汽轮机的本体疏水扩容器。在机组启动过程中，汽水分离器中的疏水经扩容后，产生的蒸汽排入凝汽器的汽侧，水排入凝汽器的水侧。带疏水扩容器的内置式汽水分离器启动系统超临界参数机组的特点和启动系统223专门的旁路启动系统超临界参数机组的旁路启动系统在锅炉点火前就不间断地向锅炉送水，以建立起足够的启动流量，保证各受热面被强制流经的水冷却。在锅炉点火后，参数达不到要求的蒸汽经启动旁路送入再热器，保护再热器后，再送入凝汽器回收工质。直流锅炉维持稳定燃烧的流量一般为最小循环蒸汽量的25~30%。在启动期间汽轮机要求的蒸汽量小于该值时，启动旁路系统就来进行协调。由前面分析可见，旁路启动系统与亚临界参数机组的流程及功能几乎相同。TextherePOINTONE01TextherePOINTTWO02TextherePOINTFOUR03超临界参数机组的特点和启动系统234高压缸和阀壳预暖系统汽轮机冷态启动时，可以用轴封蒸汽来预暖高压缸。由于向轴封系统所提供的蒸汽参数很低，分配到每个汽封齿前后的压差非常小，所以汽流速度很低；此时转子处于低速盘车状态，蒸汽与转子金属表面的相对速度也很小，所以蒸汽与转子之间的热交换很缓慢，因此需要较长的时间才能达到要求的温度。高压缸预暖系统一般规定超临界参数机组的特点和启动系统244高压缸和阀壳预暖系统该系统向高压缸通入蒸汽，并根据要求的温升率，逐步升高汽压至目标值，直至汽缸的金属温度升高至蒸汽压力对应的饱和温度或稍高时，预暖过程结束。为了加快高压缸的预暖速度，有效的措施是设置高压缸预暖系统，如图所示高压缸预暖系统第一级后汽缸金属表面温度低于150℃时，应进行高压缸的预暖。升温率为1.0℃/min，高压缸内的蒸汽压力达到0.4~0.5MPa，高压缸内第一级后的金属温度接近冲转所需的温度时，预暖就完成了。高压缸预暖系统向高压缸送入的蒸汽与通流部分的相对速度很小，转子的盘车速度也很低，可以认为蒸汽基本通过热传导和微弱的热辐射向转子传送热量所以转子内部的温差很小，转子、汽缸的寿命损伤几乎为0。。超临界参数机组的特点和启动系统254高压缸和阀壳预暖系统阀壳预暖系统超临界参数机组的特点和启动系统264高压缸和阀壳预暖系统汽轮机冲转前，主汽阀和调节汽阀内外壁温差也需满足要求，如图所示，如果不满足这一要求，就需进行阀壳预暖，以免启动时阀门汽室遭受过大的热冲击。超临界参数机组的特点和启动系统27

主汽阀内外壁温差允许值调节阀内外壁温差允许值超临界参数机组的特点和启动系统28当蒸汽室内外壁温度都升至规定值以上，并且内外壁金属温差低于50℃时，暖阀过程结束。阀壳预暖系统的蒸汽通过主汽阀的预启阀进入另一根管道的调节阀蒸汽室（即通过2号主汽阀预启阀的蒸汽进入1号调节汽阀的蒸汽室，反之亦然）。预暖时，主蒸汽温度应按规程规定选取，在预暖过程中要控制蒸汽室内外壁温差不得超过允许值。超临界参数机组的特点和启动系统