360燒結余熱汽輪機工況分析

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360燒結余熱汽輪機工況分析及運行措施

1、汽輪機的設計指標機組型號：NZ22-1.8/0.4;

額定參數(shù)：主汽壓力1.8Mpa，主汽溫度345℃，主汽流量88T/h;補汽壓力0.4Mpa，補汽溫度205℃，補汽流量20T/h;2、采用滑參數(shù)運行方式

日鋼燒結余熱發(fā)電由于受燒結機環(huán)冷機密封不好、燒結機發(fā)生故障、燒結機料層較薄、燒結主抽煙道溫度高影響入爐煙溫較低，使汽輪機進汽溫度運行中大部分時間達不到額定值，又由于燒結余熱發(fā)電汽輪機進汽采用節(jié)流調理，所以汽輪機采用滑參數(shù)運行的方式，能夠適應蒸汽參數(shù)的變化。汽輪機進口蒸汽參數(shù)在設計值30％一l00％時，汽輪機發(fā)電機組均能正常運行。3、實際運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

以下是2023年1月份至12月份的實際運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計

（1）兩臺余熱鍋爐隨著燒結機正常運行期間，機組負荷7～20MW，主汽壓力0.51～1.38Mpa，主汽溫度254～368℃，均有100℃以上的過熱度；補汽壓力0.16～0.28Mpa,補汽溫度162～196℃，均有50℃以上的過熱度，從參數(shù)的質量品質方面可滿足運行的需要。只是運行偏離機組額定參數(shù)較大。

（2）因#12、#13燒結機定修單爐運行占總時間的15.9%，在期間機組負荷2~8MW，主汽壓力0.19～0.73Mpa，主汽溫度243～337℃，均有100℃以上的過熱度；補汽壓力0.1～0.17Mpa，補汽溫度144～161℃，只有44℃的過熱度，遠遠偏離機組規(guī)定額定參數(shù)。經(jīng)過計算在負荷低時汽輪機排汽干度能夠滿足要求，不會出現(xiàn)轉爐余熱汽輪機末級葉片水蝕現(xiàn)象（轉爐余熱發(fā)電汽輪機末級葉片水蝕是由于設計的排汽干度只有83%，并且由于冬季真空高于額定真空、有時進汽量超過額定進汽量使缸效率提高、補汽溫度低于額定值三方面因素使排汽干度低于設計干度）：

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根據(jù)汽輪機出廠說明書（NZ22-1.8/0.4型22MW補汽凝汽式汽輪機熱力特性曲線）最大進汽工況汽輪機內效率設計84.83%、額定進汽工況汽輪機內效率82.77%、75%進汽工況汽輪機內效率79.97%、40%進汽工況汽輪機內效率74.48%，隨著進汽量減少汽輪機內效率（蒸汽在汽輪機中的實際焓降除以理想焓降）降低（由于蒸汽在最終幾級做功減少甚至產生鼓風摩擦摩擦生熱對蒸汽加熱），汽輪機排汽干度提高，蒸汽量低到一定限度甚至產生過熱度使排汽溫度升高。汽輪機排汽干度能超過額定參數(shù)時的排汽干度

按今年投補汽時10月23日最低負荷分析如下

主汽補汽補汽過主汽主汽主汽補汽負荷過熱進汽熱度℃負荷壓力溫量溫MW度℃壓力Mpa度℃t/h度℃Mpa10月23100562.70.1924317-0.1153日低負荷補汽量t/h8真空Mpa-0.098主汽焓2955以上參數(shù)經(jīng)過查焓熵圖，即使按最大進汽工況汽輪機內效率設計84.83%計算

主汽補汽理補汽理補汽實補汽主汽理想主汽理想主汽實補汽實際想焓降想排汽際排汽實際焓降排汽排汽干際排汽焓干排汽焓干焓干KJ度%焓KJKJ度%KJ度%KJ度%225087.22313892770218085實際總排汽干度%22700.87287.32.7MW時實際排汽干度為88.4%超過汽輪機額定負荷設計排汽干度87.3%，實際運行中隨著汽輪機進汽量降低汽輪機內效率降低，進汽量越大汽輪機內效率越高，最大進汽工況汽輪機內效率在0.8483，40%進汽工況汽輪機內效率74.48%，因此不存在轉爐余熱發(fā)電汽輪機末級葉片水蝕問題（3）據(jù)統(tǒng)計兩臺余熱鍋爐隨著燒結機正常運行期間，廠用電量3700Kwh/h左右；

單爐運行時廠用電量2100Kwh/h左右。4、低參數(shù)低負荷運行對汽輪機的危害性分析

（1）汽輪機焓降減少，主蒸汽過熱度低于100℃時汽輪機末幾級蒸汽濕度增大，

加劇了水滴對葉片的沖蝕作用，縮短其使用壽命。

（2）使汽輪機各級反動度增大，轉子軸向推力增大，推力瓦塊溫度升高，機組

安全可靠性降低。

（3）燒結機發(fā)生故障時，汽溫波動大，使各受熱面焊口及管子產生較大的熱應

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力，使汽輪機主汽調理聯(lián)合汽閥外殼，調理級。汽缸。轉子等高溫部件內壁溫度會產生較大的熱應力和熱變形，使金屬部件產生裂紋或動靜部分摩擦，造成設備損壞。

（4）低參數(shù)低負荷運行會造成，鼓風摩擦損失增加，汽耗、熱耗增加，汽輪機

熱效率下降，輔助運轉設備利用率低，廠用電率高。

（5）汽輪機帶很少的負荷時，到汽輪機的最終幾級，甚至變成了鼓風機，因

機組鼓風損失產生的熱量帶不走，溫度很高，而蒸汽處于低溫、低壓、低流量狀態(tài)，使機組產生很大的熱變形，也會使轉子產生裂紋，造成設備損

壞。5、對應措施

（1）汽輪機采用滑參數(shù)運行，保證主蒸汽100℃以上的過熱度，補汽50℃以上的過熱度，減少水蝕對汽輪機的危害（具體分析見3、（2））。當機組負荷下降時及時關小調門開度，首先保證參數(shù)品質，不允許汽輪機主汽過熱度低于100℃，補汽過熱度低于50℃時運行，假使汽輪機主汽過熱度低于100℃，補汽過熱度低于50℃假使是雙爐運行應馬上停汽溫低的鍋爐運行，假使單爐運行應申請停機。

（2）汽輪機進汽溫度壓力低汽輪機各級反動度增大，軸向推力增大，是指在同一負荷狀況下由于汽壓低或汽溫低（汽溫低時在同一負荷汽輪機中焓降減小需要的蒸汽量增加）進汽容積流量增加，同樣通流面積的汽輪機動葉片流過蒸汽容積流量增加，使葉輪前后壓力差增大，增加了蒸汽在動葉片中的焓降，所以反動度增大，由于葉輪前后存在壓力差，也使軸向推力增大，我們燒結余熱發(fā)電汽輪機由于滑壓運行，汽溫汽壓降低時蒸汽流量減少，負荷降低，所以也不存在反動度增加，汽輪機軸向推力增大現(xiàn)象。

（2）為了應對汽溫降低較快時對汽輪機的損壞，在雙爐運行時假使一臺爐汽溫

下降較快，10分鐘內主汽下降超過50℃時，應及時切除這臺鍋爐主補汽停爐，假使10分鐘內補汽溫度下降超過30℃時，應馬上停這臺鍋爐補汽；假使單爐供汽輪機，10分鐘內主汽溫度下降超過50℃時，應馬上停機，10分鐘內補汽溫度下降超過30℃時，應馬上停補汽。

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（3）關于補汽問題，根據(jù)設備廠提出的補汽投入條件：①機組功率＞30%（7MW）。

②高壓進汽壓力與補汽壓力之比＞2.0。③補汽閥關閉時，補汽閥前壓力與補汽口處之壓差＞0.05Mpa。④補汽閥前的蒸汽溫度與補汽口處得缸溫差42℃以內。按NZ22-1.8/0.4型22MW補汽凝汽式汽輪機說明書投入補汽，發(fā)電機必需已經(jīng)并網(wǎng)，補汽閥必需處于關閉狀態(tài)，主蒸汽的流量必需是大于最小允許流量。這是為了防止當補汽閥開啟投入補汽時，汽輪機僅由補汽蒸汽對汽輪機作功而導致高壓段流道嚴重過熱，以及防止補汽蒸汽急速大量地被吸入汽輪機內。而我們實際運行中很難完全滿足以上要求。特別單臺鍋爐運行時（在補汽流量接近零時負荷約在2MW），按附表中40%額定工況主汽量32t，補汽量20t，按30%額定工況需退出補汽，計算30%額定工況主汽量=32t/h-(2200*3600)/(3132-2352)*0.001=21.85t/h，經(jīng)過計算即主汽量低于21.85t/h時必需中止補汽運行，否則汽輪機僅由補汽蒸汽對汽輪機作功而導致高壓段流道嚴重過熱，而補汽口后由于補汽做功和冷卻，使前后產生很大的溫差，使機組通流部分產生很大的熱變形造成設備損壞。

（4）對于單臺鍋爐運行時（停運爐短時間無法開啟），當機組負荷低于2MW不

能滿足廠用電量（約2100kwh）需要，且蒸汽到到汽輪機的最終幾級不做功，甚至變成了鼓風機，鼓風損失產生的熱量帶不走，使末幾級葉片溫度升高，

使機組產生很大的熱變形，也會使轉子產生裂紋，造成設備損壞。因此假使負荷低于2100kwh且短時間負荷無法提高，應申請調度停機。

附表：NZ22-1.8/0.4汽輪機典型工況數(shù)據(jù)匯總最大進額定75%工況汽工況進汽額定項目工況工況t/h1038865進汽量MPa.a1.81.81.8進汽壓力345345345進汽溫度℃t/h202020補汽量MPa.a0.40.40.4補汽壓力205205205補汽溫度℃t/h122.6107.684.6排汽量

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40%額夏季最夏季額定工大進汽定進汽況工況工況321.8345200.420551.61031.845200.4205122.6881.8345200.4205107.64.123.2829.425.60.79970.744816.899.145.035.691482516631

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12.7311.6650.648.90.88880.855924.320.535.065.261456115140可否請