珠海电厂700MW机组高加随机启动应用实践

珠海电厂700MW机组高加随机启动应用实践

卢高波

广东省能源集团有限公司珠海发电厂  519050

摘要：传统机组高加投运采用定参数启动，这种启动方法使高加投入时和抽汽汽源温差大对高加使用寿命和安全性影响较大且机组热效率较低。高加随机启动可减少冷源损失，提高热效率，尽快提高给水温度和烟气温度，使设备热应力减小，减少热冲击，延长高加管材寿命，增加汽轮机内缸疏水的排放，改善机组热膨胀特性，减少胀差，也为提前投入SCR创造了有利条件。本文主要介绍珠海发电厂2×700MW汽轮机组高加随机启动技术，分析操作要点，以使机组安全经济运行。

关键词：高加；抽汽；定参数启动；随机启动；滑参数  

一、珠海电厂高加设备结构简介：

珠海发电厂700MW*2两台机组的汽轮机是从日本三菱重工公司引进的亚临界、反动式、单轴、三缸四排汽、一次中间再热、凝汽式汽轮机。每台机组给水系统布置有三台表面换热式高压加热器和一台混合换热式除氧器，用于提高锅炉的给水温度减少凝汽器的冷源损失。三台高压加热器型式基本相同，为卧式布置的管板式表面加热器，传热管为“U”型，加热器内布置有过热蒸汽冷却段、凝结段和疏水冷却段，属于三段式加热器。

机组采用的是一次中间再热八级抽汽回热的水蒸气动力循环，从而提高机组循环热效率。第八段抽汽口位于高压缸的第6个非调节级后，抽汽供至8号高加；第七段抽汽从再热蒸汽冷段引出，供汽至7号高加；第六级抽汽口位于中压缸的第4级后，抽汽至6号高加；第五级抽汽从中压缸排汽口抽出，分别通往除氧器、给水泵汽轮机及辅汽联箱。加热器疏水采用串联压差级自流式疏水方式，回收了工质，提高了经济效益，每台高加均设正常疏水阀、危急疏水电动阀和气动阀，危急工况下开启危疏阀排水至凝汽器保证机组安全。 下图为高加布置抽汽及疏水示意图：

二、启用高加随机启动技术背景介绍

现国家倡导节能减排，电量市场也竞争日愈激烈，为降低机组运行电耗，近年来珠海电厂已实现增引风机合并，磨煤机增设暖磨模式，凝泵自启逻辑修改，汽泵代替电泵启停机，优化厂用电运行方式等手段，效果明显。珠海电厂因调峰需要而频繁启停机组，高加系统投入较晚导致设备热应力大、热效率低,基于安全和经济两方面原因，我厂提出高加滑参数随机启动方案。

1.珠海电厂原来高加投运采用定参数启动方法，即机组启动过程中，机组负荷达到175WM时，投入高加的汽侧运行。虽然子组投运时，抽汽电动阀也是间断性缓慢开启，但这种启动方法，高加投入时给水和抽汽汽源温差大（175MW,各高加大概抽气参数：6号高加抽汽500KPA、250℃，7号高加1.1MPA、300℃，8号高加2MPA、370℃），对高加使用寿命和安全性影响较大。

①高加随机启动与机组滑参数启动同步，高加抽汽的温度、压力、流量及高加出口水温上升趋势更加缓慢平滑，高加管板和管系均匀的加热，热应力减小，能有效延长管材寿命。

②尽早投入高加，增加了汽机的进汽量，尤其冲转到达额定转速后，相当于比原来多了三个大的疏水点，使汽机暖机更充分，有利于提高汽机应力裕度。

高加随机启动方案在机组冷态启动过程中，主蒸汽达5.5MPA高旁开启再热器蒸汽流量足够时，即可投入7号高加，提前实现对给水进行加热。带来如下经济性提升：

①此时投入高加后给水温度比高加未投入可提升100℃左右，锅炉可以尽快提高主、再热汽温。

②汽温提升同时也能减少对烟气的吸热量，有利于提高炉膛出口烟气温度，尽快满足SCR投运条件，尽早投入SCR满足环保要求。

③高排后部分蒸汽的热量得到了利用，避免蒸汽直接通过低旁进入凝汽器产生冷源损失。

三 高加随机启动过程及操作要点

1.投运除氧器水箱加热

在机组启动过程中，点火时开始投运辅助蒸汽加热除氧器水箱，来提高给水温度。辅汽的压力750Kpa，温度250°，而除氧器水箱为冷态；投运过程中要注意除氧器水箱的温度不能太高达到沸腾值，而导致除氧器水位的大幅波动，从而引起凝结水流量和给水流量的波动。由于启机过程中采用汽泵代替电泵的启动方案，给水流量的波动对汽包水位影响极大，应严密监视除氧水箱的温度和液位。因除氧水箱容积非常大，开始阶段辅汽加热电动阀可全开，整个升温过程大概4个小时，正好在高旁开启时间左右，使除氧器水温达到80-85度，再适当关小辅汽加热电动阀，保持水温不达到沸腾值。

2.高旁开启后投运7号高加

在启动锅炉上水时，确保高加水侧已投入，高加汽侧具备投运条件，确认高加正常、危机疏水控制水位设定正常（必要时通知检修人员配合），手动打开三台高加危疏电动阀，气动阀投自动。汽包压力达到5.5MPA，高旁阀开启后，就可根据7号高加抽汽汽源的蒸汽参数开始投入7号高加，7号高加投入是整个高加随机系统最重要，提升效果最显著的部分。操作开始阶段切记要尽量缓慢，最初的温升速度较难控制。

图1  7号高加投入过程相关参数曲线

因压差没有建立，无法实现压差逐级自流，首先需手动开启6号高加危急疏水阀（此时凝汽器真空会下降至约-91kpa左右，要加强观察，可以多启动一台凝汽器真空泵），7号高加的危急疏水阀投为自动方式。就地需要两个人配合，一人观察就地水位，另一人在正常疏水阀处（带备F板手）。人员就位后，微开7号高加抽汽电动门观察阀后温度和压力的变化以及抽汽逆止门是否打开，随着抽汽电动门的缓慢开大，水位会上升，此时要特别注意控制好抽汽电动门的开度，注意观察正常疏水阀的动作情况，为确保7号高加及时疏水，避免7号高加满水位，及时开启7号高加正常疏水旁路手动阀，水位高时确认危疏阀开启。此时注意监视7号高加壳体压力、疏水温度和出水温度都有所升高，注意控制加热器出水温度变化率小于 56℃/Hr，最大不能超过 111℃ /Hr，开至15%时保持观察约10分钟左右，出水和疏水温度大概增加到130℃，稳定后，继续缓慢开大抽汽电动门，直至全开（7号高加投入完毕后，汽侧压力大概700Kpa,出水和疏水温度180℃）。

3.汽轮机冲转后投运8号高加

机组冷态启动过程中，汽轮机开始冲转后，已有蒸汽进入汽轮机高压缸。在给水流量稳定后根据8号高加抽汽汽源的蒸汽参数情况，缓慢开启8号高加的抽汽电动门，投入8号高加汽侧。为避免投运过程中疏水到7号高加的水引起7号高加水位波动，可间断开启7号高加的危急疏水阀。8号高加的抽汽电动门开启后，随着汽轮机主蒸汽参数的提升，实现8号高加的随机启动。

图2  8号高加投入过程相关参数曲线

4汽轮机升速完成后投运6号高加

机组并网后，给水流量稳定，此时可根据6段抽汽的蒸汽参数情况缓慢开启6号高加抽汽电动门，投入6号高加汽侧。由于6号高加的危急疏水电动门已经开启，投运过程中要特别留意6号高加温升情况，建立正常疏水前需留意凝汽器真空。当6号高加汽侧压力大于除氧器压力300-400KPA以上时，已经可以建立起正常疏水。

图3  6号高加投入时相关参数曲线

5 机组加负荷后逐渐完全投入高加

负荷达到105MW后，检查低加汽侧投入运行正常后，可关闭辅汽至除氧器水箱加热电动门。同时在机组加负荷运行过程中，逐步开大6/7/8号高加抽汽电动门至全开，投入高加汽侧运行，此时需要控制高加汽侧温度和压力缓慢上升，保证高加给水温升小于56℃/h，注意监视高加水位。待机组负荷达到175MW后，检查高加运行正常，将三台高加危急疏水阀从高到低逐级关闭，逐步将疏水从凝汽器切换到除氧器。检查各级高加正常疏水调节阀运行正常，高加水位稳定。随后关闭三台高加的危疏电动阀切自动。

四、高加随机启动中注意事项

1、在高加随机启动过程中，由于高加汽侧的温度和压力提升全依赖抽汽电动门的手动控制，投运过程中应严格控制加热器出水温度变化率，最大不能超过111℃/Hr（此参数内热冲击对加热器处于安全状态，不会影响加热器预计寿命）。

2、高加随机启动中还应该注意：在7号高加开始进汽预暖之后，汽轮机冲转之前，这段时间里高加汽侧已经有压力，必须确保6/8号高加抽汽电动门、逆止门关闭且严密可靠，防止蒸汽返至汽轮机，必要时可进行抽汽管道疏水。在整个高加随机启动过程中，需严密监视汽轮机的转子偏心度、上下缸温差、胀差、轴封等参数。

3、7号高加的汽侧在高旁开启后即逐步投入，这会影响锅炉再热器的蒸汽流量。投运过程中考虑到为了防止再热器干烧，要适当控制进入高加的抽汽流量，以保障进入再热器的蒸汽流量，注意监视再热器金属温度，防止再热器保护动作，确保锅炉安全；如汽轮机500rpm需要摩擦检查时，打闸复位后7段抽汽应及时投入，以防给水温度快速下降。

4、高加随机启动方式相比于高加定参数启动方式的投运时间相对较长，而在整个投运过程中，都有高加危急疏水阀在开启状态；这个操作会降低凝汽器的真空值。在主蒸汽升压准备汽轮机冲转过程中，要留意机组BM值和凝汽器真空。避免出现凝汽器低真空（>-86.7Kpa）高旁阀保护关动作后，BM值又超过70MW，触发再热器保护动作，导致锅炉MFT动作。

5、机组并网前高加已部分投入运行，待机组并网带暖机负荷过程中应注意高加水位变化，防止高加满水，确保整个投运过程高加系统无异常强烈振动情况。

6、笔者也曾遇到过水位保护信号探头故障，高高和低水位信号同时来，导致高加跳旁路无法投入的情况，因此在机组检修后和日常维护中，应提高热工设备可靠性，出现缺陷及时处理。

五、结语

珠海电厂采用高加定负荷启动方式，并网至可投运脱硝系统所需时间约3小时，而采用高加随机启动，并网至投运脱硝系统的所需时间约1小时，可提前2小时投运脱硝系统，减少氮氧化物排放约9.6t；每次机组启动节约标煤20t。按珠海电厂每台机组每年启动12次，每次提前1个半小时投运脱硝系统，1个半小时内平均负荷300MW计算，并网后2小时内累计发电600MW，脱硝环保电价10元/MW.h，超低排放补贴10元/MWh，每次启机补贴增收1.2万元；每次机组启动节约标煤20t，煤价1500元/t计算，节约燃料费3.0万元，每次启机综合收益4.2万元；两台机组全年收益约100万元，具有显著的经济效益。热应力减小，能够减少高加热冲击提高了机组设备运行的安全性，增加设备的使用寿命。

参考文献：1）《珠海发电厂集控运行规程》珠海发电厂

          2）《珠海发电厂锅炉700MW发电机组培训教材》/上海电力学院

          3）《珠海发电厂汽机700MW发电机组培训教材》/上海电力学院