N3-2.35汽輪機(jī)主蒸汽壓力及溫度低于額定規(guī)范的運(yùn)行研究
1 汽輪機(jī)在中空窯余熱電站中的運(yùn)行特點(diǎn)
余熱鍋爐蒸發(fā)量的大小及過熱蒸汽壓力溫度的高低決定汽輪機(jī)負(fù)荷的大小，中空窯排出的煙氣量大小及煙氣溫度的高低決定余熱鍋爐蒸發(fā)量的大小及過熱蒸汽壓力溫度的高低。因此，中空窯的運(yùn)轉(zhuǎn)工況決定汽輪機(jī)負(fù)荷的大小，汽輪機(jī)負(fù)荷隨中空窯運(yùn)轉(zhuǎn)工況的波動(dòng)而波動(dòng)。
由于中空窯運(yùn)轉(zhuǎn)工況的波動(dòng)，汽輪機(jī)經(jīng)常在主蒸汽壓力溫度低于額定規(guī)范的工況下運(yùn)行。
2 汽輪機(jī)主要規(guī)范(表1)
表1 汽輪機(jī)主要規(guī)范
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型號(hào) |
N3-2.35 |
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額定功率，kW |
3000 |
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進(jìn)汽壓力(絕)，MPa |
2.354±0.196 |
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進(jìn)汽溫度，℃ |
390±1020 |
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排汽壓力(絕)，MPa |
0.0103 |
3 研究主蒸汽壓力溫度低于額定規(guī)范的意義
汽輪機(jī)組運(yùn)行規(guī)程(現(xiàn)場規(guī)程)規(guī)定主蒸汽壓力溫度降低減負(fù)荷，并規(guī)定停機(jī)的主蒸汽壓力溫度下限。一是為了汽輪機(jī)的安全，延長汽輪機(jī)的使用年限；二是為了減少停機(jī)時(shí)間，多發(fā)電，提高經(jīng)濟(jì)性。
4 現(xiàn)場規(guī)程的一般規(guī)定
現(xiàn)場規(guī)程是按水電部汽輪機(jī)組運(yùn)行規(guī)程(典型規(guī)程)及汽輪機(jī)制造廠N3-2．35汽輪機(jī)使用說明書制訂的。
4.1 主蒸汽壓力低于額定規(guī)范的規(guī)定
主蒸汽壓力低于2．158MPa時(shí)減負(fù)荷。當(dāng)事故油泵為汽動(dòng)油泵時(shí)，主蒸汽壓力低于l．57MPa時(shí)停機(jī)。當(dāng)事故油泵為直流電動(dòng)油泵時(shí)，主蒸汽壓力低于0．79MPa時(shí)停機(jī)。
4.2 主蒸汽溫度低于額定規(guī)范的規(guī)定
主蒸汽溫度低于370℃時(shí)減負(fù)荷，低于300℃時(shí)停機(jī)。
5 對(duì)現(xiàn)場規(guī)程規(guī)定的評(píng)價(jià)
5.1主蒸汽壓力
現(xiàn)場規(guī)程規(guī)定停機(jī)壓力是按汽動(dòng)油泵或抽氣器最低運(yùn)行壓力要求提出的，是合理的。規(guī)定主蒸汽壓力低于2．158MPa時(shí)減負(fù)荷，但沒有提出壓力降低應(yīng)對(duì)應(yīng)的負(fù)荷值。
主蒸汽溫度排汽壓力為額定值，主蒸汽壓力低于2.3344MPa時(shí)，若汽輪機(jī)負(fù)荷不減小，必將使全機(jī)蒸汽流量超過額定值，使軸向推力過大，這是危險(xiǎn)的。因此，主蒸汽壓力降低時(shí)，汽輪機(jī)負(fù)荷必須控制在安全范圍內(nèi)。
5.2 主蒸汽溫度
現(xiàn)場規(guī)程規(guī)定主蒸汽溫度低于370℃時(shí)減負(fù)荷，但沒有規(guī)定溫度降低應(yīng)對(duì)應(yīng)的負(fù)荷值。當(dāng)主蒸汽壓力排汽壓力為額定值，若調(diào)速汽門開度不變，則比容減小使質(zhì)量流量增大，比焓降隨溫度減小而減小，但比焓降減小反動(dòng)度增大，使汽輪機(jī)軸向推力增大。末級(jí)葉片由于流量增大，熱焓降顯著增大，葉片和隔板過負(fù)荷。因此，主蒸汽溫度降低，應(yīng)規(guī)定相對(duì)應(yīng)的負(fù)荷值，以保證汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。
該汽輪機(jī)由一個(gè)調(diào)節(jié)級(jí)及八個(gè)壓力級(jí)組成，第八壓力級(jí)葉片為2Crl3不銹鋼制成，其余各級(jí)葉片均為1Crl3不銹鋼制成。有良好的抗腐蝕、抗侵蝕性能。
主蒸汽溫度的降低會(huì)引起低壓級(jí)溫度的增加，加劇了對(duì)低壓級(jí)葉片的沖蝕作用，降低汽輪機(jī)的使用壽命。因此，凝汽式汽輪機(jī)末級(jí)可見濕度(在h-S圖上查得的濕度)應(yīng)控制在12%～14%以內(nèi)。
表2 部分國產(chǎn)汽輪機(jī)額定功率設(shè)計(jì)排汽濕度
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序號(hào) |
型號(hào) |
排氣壓力，MPa |
排汽干度，% |
排氣濕度，% |
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1 |
N3-2.35 |
0.0103 |
0.915 |
8.5 |
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2 |
31-6-4 |
0.0085 |
0.9265 |
7.35 |
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3 |
N12-3.43-1 |
0.0069 |
0.9138 |
8.62 |
|
4 |
31-25-2 |
0.0049 |
0.884 |
11.6 |
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5 |
31-25-7 |
0.0058 |
0.8943 |
10.57 |
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6 |
54-25-1 |
0.0049 |
0.879 |
12.1 |
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7 |
51-50-1 |
0.0049 |
0.8861 |
11.39 |
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8 |
N50-8.82 |
0.0046 |
0.8845 |
11.55 |
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9 |
51-50-3 |
0.0049 |
0.8823 |
11.77 |
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10 |
N75-8.82-1 |
0.0054 |
0.8873 |
11.27 |
部分國產(chǎn)汽輪排汽濕度見表2，從表2中可以看出，12MW及<12MW機(jī)組，由于排汽壓力高，排汽濕度在10%以內(nèi)。其余機(jī)組排汽濕度均在12%左右，這些機(jī)組曾在我國各發(fā)電廠安全運(yùn)行達(dá)30年以上，實(shí)踐證明排汽濕度的規(guī)定是安全可靠的。
現(xiàn)場規(guī)程規(guī)定主蒸汽濕度低于300℃停機(jī)，當(dāng)主蒸汽壓力及排汽壓力為額定值時(shí)，其排汽濕度為10.7%。該規(guī)定停機(jī)溫度偏高，建議將停機(jī)溫度規(guī)定為270℃，此時(shí)，排汽濕度為11.8%，在安全范圍內(nèi)。在運(yùn)行中，主蒸汽溫度降低而主蒸汽壓力為額定值的工況非常少，絕大多數(shù)情況下同時(shí)下降，此時(shí)，排汽濕度將減小。當(dāng)排汽壓力為額定值，主蒸汽壓力0.8MPa，主蒸汽溫度270℃時(shí)，排汽濕度為4%。第八壓力級(jí)(末級(jí))前設(shè)有疏水系統(tǒng)，使排汽濕度減小。
6 主蒸汽壓力降低汽輪機(jī)最大功率的計(jì)算
主蒸汽溫度、排氣壓力為額定值，主蒸汽壓力降低汽輪機(jī)最大功率計(jì)算結(jié)果見表3。
表3 主蒸汽溫度排汽壓力為額定值主蒸汽壓力降低汽輪機(jī)最大功率計(jì)算結(jié)果表
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序號(hào) |
主蒸汽壓力，MPa |
汽輪機(jī)功率，kW |
|
1 |
2 |
2470 |
|
2 |
1.75 |
2110 |
|
3 |
1.5 |
1770 |
|
4 |
1.25 |
1420 |
|
5 |
1 |
1090 |
|
6 |
0.8 |
840 |
7 主蒸汽溫度降低汽輪機(jī)最大功率的計(jì)算
主蒸汽壓力、排氣壓力為額定值，主蒸汽溫度降低汽輪機(jī)最大功率計(jì)算結(jié)果見表4。
表4 主蒸汽壓力排汽壓力為額定值主蒸汽溫度降低汽輪機(jī)最大功率計(jì)算結(jié)果表
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序號(hào) |
主蒸汽溫度，℃ |
汽輪機(jī)功率，kW |
|
1 |
370 |
3000 |
|
2 |
350 |
2900 |
|
3 |
330 |
2860 |
|
4 |
310 |
2810 |
|
5 |
290 |
2760 |
|
6 |
270 |
2710 |
8 主蒸汽壓力溫度同時(shí)降低汽輪機(jī)最大功率的計(jì)算
排汽壓力為額定值，主蒸汽壓力溫度同時(shí)降低汽輪機(jī)最大功率計(jì)算結(jié)果見表5。
表5 排汽壓力為額定值主蒸汽壓力溫度同時(shí)降低汽輪機(jī)最大功率計(jì)算結(jié)果表
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序號(hào) |
主蒸汽壓力，MPa |
主蒸汽溫度，℃ |
汽輪機(jī)功率，kW |
|
1 |
2 |
370 |
2430 |
|
2 |
1.75 |
350 |
2040 |
|
3 |
1.50 |
330 |
1670 |
|
4 |
1.25 |
310 |
1320 |
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5 |
1 |
290 |
990 |
|
6 |
0.8 |
270 |
750 |
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