超超临界1000MW机组汽轮机启动方式及旁路系统选择探讨

　　前言

　　邹县发电厂四期工程2×1000MW超超临界机组,在设计阶段,由于汽轮机厂与锅炉厂在机炉匹配方面对汽轮机的启动方式和旁路系统的选择认识存在着分歧,汽轮机启动方式和旁路方式的选择出现了几次反复,通过详细的调研分析、技术论证和经济比较,最终确定了汽轮机启动方式采用带高压一级简化大旁路的高压缸启动方案。

　　1邹县电厂2×1000MW超超临界机组启动方式及旁路选择问题的提出邹县电厂2×1000MW工程汽轮机由东方汽轮机厂与日立公司合作生产,为超超临界、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、双背压、凝汽式汽轮机。锅炉由东方锅炉公司与BHK、BHDB合作生产,为超超临界,变压直流炉、单炉膛、一次再热、平衡通风、前后墙对冲燃烧、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。东方汽轮机厂从九十年代初开始研究、

　　分析大型机组中压缸启动,日立亚临界600MW中压缸启动方式已在邹县5#、6#机上及内蒙古大唐托克托发电厂一期工程上经过运行实践。东汽厂基于上述因素在邹四工程1000MW超超临界汽轮机设计初期推荐中压缸启动方式,但日立和BHK公司表示在1000MW等级超超临界参数机组上与BHK的中压缸启动方式的匹配尚属首次,其成熟的1000MW超超临界机组的启动方式是带高压一级大旁路的高压缸启动方式,日立已投运的超超临界1000MW机组因仅配10%～20%一级旁路,故也只能采用高压缸启动,如与BHK匹配的常陆那珂电厂。日立的汽轮机由于其选材的原因,壁厚较大,因金属热应力的因素其对匹配蒸汽的温度变化率要求较高,从而导致启动时间较长,由此提出了机组启动方式及旁路该如何选择的问题。

　　2机组启动方式及旁路选择简介

　　机组的启动方式按带旁路和不带旁路的启动分为:带旁路的高中压缸联合启动、中压缸启动、高压缸启动和不带旁路的高压缸启动方式。为适应电网对机组快速启动的要求并减少汽轮机本体金属寿命的消耗,现在的大容量、高参数机组基本都采用带旁路的启动方式。

　　带旁路的启动系统为适应不同的启动方式又分为:高、低压两级串联旁路和高压一级大旁路。

　　高、低压两级串联旁路适用于高中压缸联合启动和中压缸启动方式,高压一级大旁路适用于高压缸启动方式。高、低压两级串联旁路如图1所示,高压一

　　HPIPLP

　　锅炉

　　冷凝器

　　通风阀

　　图1高、低压两级串联旁路

　　级大旁路如图2所示。

　　汽机旁路系统主要是协调锅炉和汽机用汽量之间的不平衡。在机组启动期间,对过热器和再热器系统预热、加快启动速度。在机组甩负荷时,将剩余蒸汽通过旁路系统,使锅炉瞬变过渡工况运行稳定,达到改善启动和带负荷特性,减少机组的寿命消耗,提高运行的安全性和经济性。

　　3中压缸启动与高压缸启动方式的技术比较

　　3.1邹四工程中压缸启动与高压缸启动对旁路系统的要求

　　(1)关于中压缸启动方式

　　机组旁路系统型式:汽机高、低压两级串联旁路。

　　机组旁路系统容量:高旁的容量为锅炉最大出力(BMCR)40%,低旁的容量为高旁的蒸汽流量与喷水流量的和。旁路容量应考虑适当的裕量(不低于旁路容量的5%)。

　　机组旁路数量:高压旁路为两路(传统为一路,因本机组容量下高旁的容量为锅炉最大出力(BMCR)40%的一个旁路,各制造厂均无制造业绩,所以本工程暂按两个并联的20%的高压旁路考虑),低压旁路为两路。

　　(2)关于高压缸启动方式

　　机组旁路系统型式:汽机高压一级大旁路。

　　机组旁路系统容量:高旁的容量为锅炉最大出力(BMCR)25%(制造厂推荐为30%,计算为23%,加上裕量为25%)。旁路容量应考虑适当的裕量(不低于旁路容量的5%)。

　　机组旁路数量:高压旁路一路(经咨询本机组容量下旁路的容量为锅炉最大出力(BMCR)25%的一个旁路,制造厂是有业绩的)。

　　3.2技术比较

　　(1)机组启动时间(min)

　　由上表可以看出除“极冷态启动”以外其他各启动工况,中压缸启动方式的机组启动时间稍短于

　　高压缸启动方式。

　　(2)系统配置

　　启动工况

　　中压缸

　　启动方式

　　高压缸

　　启动方式

　　时间差值

　　(中压-高压)

　　1锅炉点火到汽机冲转时间

　　极冷态启动～6506500

　　冷态启动100200-100

　　温态启动6080-20

　　热态启动3560-25

　　极热态启动1232-20

　　2汽机冲转到发电机同步时间(min)