汽轮机高中压缸加装快冷装置

曾勇生

摘要：广东粤华发电有限责任公司#5、#6机组汽轮机为通过通流面积改造上海汽轮机厂制造的，其型号为N330―16.18/535/535。在通流面积改造中，拆除了原有的汽缸蒸汽快速冷却系统。滑参数停机后，汽缸自然冷却需要约6天才能开始检修工作，为此，2013年、2016年分别对#6、#5机组汽轮机高中压缸加装快冷装置。本文对技术项目作以简要介绍。

关键词：汽轮机；高中压缸；加装；快冷装置

一、引言

随着我国社会主义市场经济的发展，节能减排成为各行各业重要事项，助推着火力发电机组的利用小时数严重下降，火力发电机组的运行小时数能不能得到可靠保证，成为现场生产管理是否有效的检验性标志。同时，将火力发电机组的状态检修模式挺进到重要的位置，即改变原来的计划检修模式，转变到状态检修模式。但是，目前还保留一定程度的计划检修，不能说是真正的状态检修模式，是状态检修模式与计划检修模式的混合体。因此，排除影响状态检修的因素就显得格外重要，其中，影响检修时间的汽轮机汽缸冷却尤为突出。

二、汽轮机汽缸加装快冷装置的必要性

广东粤华发电有限责任公司#5、#6机组汽轮机在通流改造中，原有的汽缸蒸汽快速冷却系统被拆除。由于汽轮机组热容量大，汽缸保温性能良好，自然冷却效果差、时间长，即使采取滑参数停机方式，汽缸自然冷却时间也需约6天左右时间才能开始检修工作，严重影响检修工期，降低机组可用系数。因此，极需要一套安全、可靠、经济的新的快速冷却系统。

另外一个因素，由于机组启动时环保参数在规定时间内不能完成，引起环保参数不达标；以致于在机组启动前进行汽缸预热，提高汽轮机缸温，减少启动时间，一方面还可以降低启动费用，又能够在环保参数范围内启动完成。

三、汽轮机汽缸快冷装置的加装

汽轮机进行了通流改造后，原有的汽缸蒸汽快速冷却系统肯定不适应，即使采用蒸汽冷却系统也需要改造。在实际使用汽缸蒸汽快速冷却系统时，我们知道会出现下列主要问题：

1、汽缸温度与冷却蒸汽温度偏差时，投入汽缸蒸汽快速冷却系统会出现降温速率偏大和冷却不均匀，特别是在刚投入阶段。

2、汽缸蒸汽快速冷却系统投入后期，接近蒸汽饱和温度，较难调节冷却蒸汽温度，同样会出现降温速率偏大和冷却不均匀现象，极易出现冷却蒸汽带水现象。

3、汽缸蒸汽快速冷却系统投入中期，需特别注意调节蒸汽温度，控制不理想的话，会出现蒸汽温度大幅度变化。

4、汽缸冷却温度范围相对较窄，汽缸金属温度最高不超过350℃。

5、每台机组需自行配套。

为了克服汽缸蒸汽快速冷却系统的上述缺点，提出并论证了新的汽缸快速冷却系统，即以压缩空气为冷却介质的汽缸快速冷却系统。

图1

利用汽缸中通入与汽缸内壁有一定温差的热空气的方式对汽缸进行冷却，设置两组125KW加热器对空气进行预加热，采用大功率可控硅、集成电路脉冲触发器、数显温控仪及热电偶组成测量、调节、控制，利用温控仪接收到的温度信号通过PID处理控制可控硅脉冲触发器来调节加热器工作电压，实现各组加热器按温度整定的控制功能，在机组停机后的高温阶段向汽缸内输送工作压力0.4-0.8MPa、温度150-350℃的干燥空气，对汽机本体进行快速冷却，汽缸内壁温度在24-48h内便可达到150℃以下，从而达到汽轮机快速冷却的目的。使用材料：汽缸快速冷却装置一套；φ32*4合金钢管200m；Pn64、Dn25高压阀门4只。汽缸快冷系统见图1：

以压缩空气为冷却介质的汽缸快速冷却系统主要优点有：

1、两台机组共用一套汽缸快速冷却装置，节省投资，减少了材耗。

2、汽缸金属温度最高可放宽到不超过400℃。

3、冷却空气温度相对较易控制，因此，汽缸金属温降速率较好控制。

4、减少厂用电量。可节省厂用电△P=2000×100=200000kw.h，按上网电价0.42元计算，一次可节约电费0.42×200000=84000元。

使用以压缩空气为冷却介质的汽缸快速冷却系统时，特别要注意：

1、在加热温度满足的条件下，应尽量保持较高的快冷气压力，一般情况下应维持快冷气压力0.6MPa，如快冷气量不足，则难于保证温降速度。

2、汽缸快速冷却时，按各金属温度的最高金属温降率严格控制温降：

1）金属温度300-400℃时，金属最高温降率应小于5℃/h；

2）金属温度200-300℃时，金属最高温降率应小于6-8℃/h；

3）金属温度150-200℃时，金属最高温降率应小于8-10℃/h。

四、汽轮机汽缸快冷及预热投入后的参数情况

以广东粤华发电有限责任公司五号机组为例：2018年9月29日18：15投入#5机汽缸快冷系统，10月1日21：10停#5主机汽缸冷却。参数高压缸内缸上下温度由346℃、336℃降到119℃、115℃；中压缸内缸上下温度由350℃、348℃降到137℃、120℃；时间只用了51小时，缩短了四天以上时间（如图2）。

2018年11月10日18：30投入#5机汽缸预热系统，11月11日12：20停运#5机主机汽缸加热。参数高压缸内缸上下温度由79℃、75℃加到171℃、169℃；中压缸内缸上下温度由82℃、75℃降到146℃、148℃；能够保证机组启动暖机时间缩短2小时以上，尽快投入锅炉SCR系统，有利于环保参数的控制。（如图3）

#5机投汽缸快冷趋势图2#5机投汽缸预热趋势图3

五、结束语

广东粤华发电有限责任公司#5、#6机组汽轮机高中压缸加装快冷装置项目实施后，安全可靠地加快了汽轮机停机后的冷却速度，缩短了汽轮机检修等待开工时间，提高了机组可用系数，同时，经济效益也非常明显，另一方面是机组启动时通过汽缸预热可以缩短启动时间，环保超标问题又得以解决。

参考文献：

［1］广东粤华发电有限责任公司企业标准《330MW机组汽轮机运行规程》广东粤华发电有限责任公司发布2014；

［2］镇江宇发电力辅机有限公司YFTDSK-II型新一代汽轮机快速冷却装置说明书。

作者简介：曾勇生（1972年3月），男，汉族，广东梅州人，本科，工程师，现从事电力运行工作。