項(xiàng)目9 任務(wù)9 (1).9超臨界超超臨界汽輪機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)

授課教師：孫為民項(xiàng)目九電廠汽輪機(jī)的運(yùn)行與維護(hù)任務(wù)9.9超臨界超超臨界汽輪機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)超臨界超超臨界參數(shù)汽輪機(jī)與亞臨界參數(shù)汽輪機(jī)相比有以下特點(diǎn)：汽輪機(jī)的蒸汽流速更快，壓力更高，使得固體顆粒侵蝕也就更嚴(yán)重；汽輪機(jī)的進(jìn)汽參數(shù)更高，加之配置的是直流鍋爐，使得機(jī)組啟動時(shí)的不安全因素增多，甚至必須設(shè)置必要的輔助系統(tǒng)來解決該問題；汽輪機(jī)的負(fù)荷更大，使得由汽流激振引起的振動危害更強(qiáng)為了提高汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和靈活性，采用了過載補(bǔ)汽技術(shù)汽輪機(jī)的蒸汽溫度過高，使得機(jī)組允許的啟停和變負(fù)荷速度更低CONTENTS目錄第一部分PART

ONE超臨界參數(shù)機(jī)組的固體顆粒侵蝕現(xiàn)象與防止措施第二部分PART

TWO超臨界參數(shù)機(jī)組的特點(diǎn)和啟動系統(tǒng)超臨界參數(shù)機(jī)組的固體顆粒侵蝕現(xiàn)象與防止措施第一部分超臨界參數(shù)機(jī)組的固體顆粒侵蝕現(xiàn)象與防止措施5固體顆粒侵蝕所謂的固體顆粒侵蝕是指鍋爐出口蒸汽中攜帶的氧化鐵顆粒進(jìn)入汽輪機(jī)時(shí)對汽輪機(jī)噴嘴和動葉造成的侵蝕這種侵蝕不僅會影響汽輪機(jī)的效率，還會影響葉片的安全性。超臨界參數(shù)機(jī)組的固體顆粒侵蝕現(xiàn)象與防止措施61氧化鐵顆粒的來源超臨界或超超臨界參數(shù)機(jī)組一般配用直流鍋爐。加之，超超臨界參數(shù)機(jī)組的溫度高，鍋爐高溫受熱面管內(nèi)易產(chǎn)生氧化垢，這些氧化垢也會隨蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)。超臨界或超超臨界參數(shù)機(jī)組一般配用直流鍋爐雖然直流鍋爐的給水品質(zhì)較高，但由于它沒有汽包，不能進(jìn)行排污，當(dāng)鍋爐凝結(jié)水處理設(shè)備故障時(shí)，給水中的雜質(zhì)和污染物進(jìn)入鍋爐，這些雜質(zhì)和污染物就會隨鍋爐出口的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)。在機(jī)組啟動到蒸汽流速大到一定程度時(shí)，這些金屬粒子被大量帶入汽流，濃度隨之增高。超臨界參數(shù)機(jī)組的固體顆粒侵蝕現(xiàn)象與防止措施7當(dāng)蒸汽溫度高于600℃時(shí)，鍋爐受熱面管子高溫腐蝕和汽側(cè)氧化問題十分顯著，鍋爐常用的奧氏體管材的最大腐蝕出現(xiàn)在640~700℃。汽輪機(jī)內(nèi)蒸汽中固體顆粒的濃度在啟動期間比正常滿負(fù)荷時(shí)高2~3個(gè)數(shù)量級，這是因?yàn)樵谕C(jī)冷卻時(shí)，管道內(nèi)的熱應(yīng)力使金屬氧化物粒子剝落到蒸汽里，散落到鍋爐的各種管道中切削侵蝕是固體顆粒的入射角小于90°的侵蝕現(xiàn)象切削侵蝕變形侵蝕是固體顆粒的入射角等于90°的侵蝕現(xiàn)象變形侵蝕超臨界參數(shù)機(jī)組的固體顆粒侵蝕現(xiàn)象與防止措施82侵蝕機(jī)理固體顆粒侵蝕的程度取決于汽流速度（撞擊速度）和入射角：在相同的入射角下，汽流速度越大，侵蝕越嚴(yán)重；在相同的汽流速度下，入射角在20~25°范圍內(nèi)時(shí)，侵蝕現(xiàn)象最嚴(yán)重，其關(guān)系如圖所示0102蒸汽中攜帶的固體顆粒對汽輪機(jī)部件尤其是葉片的侵蝕有兩個(gè)方面超臨界參數(shù)機(jī)組的固體顆粒侵蝕現(xiàn)象與防止措施9固體顆粒侵蝕的程度取決于汽流速度（撞擊速度）和入射角：在相同的入射角下，汽流速度越大，侵蝕越嚴(yán)重；在相同的汽流速度下，入射角在20~25°范圍內(nèi)時(shí)，侵蝕現(xiàn)象最嚴(yán)重，其關(guān)系如圖所示超臨界參數(shù)機(jī)組的固體顆粒侵蝕現(xiàn)象與防止措施103侵蝕的部位汽輪機(jī)內(nèi)受到固體顆粒侵蝕的主要部位是調(diào)節(jié)級噴嘴和動葉，此外汽輪機(jī)的進(jìn)汽閥門（高中壓主汽閥、高中壓調(diào)節(jié)閥等）也是受到侵蝕的重要部位。定壓運(yùn)行的機(jī)組蒸汽流速高于變壓運(yùn)行機(jī)組的蒸汽流速，所以固體侵蝕現(xiàn)象更為嚴(yán)重。沖動式噴嘴出口汽流速度比反動級的高，所以沖動級噴嘴出口和動葉受到的固體侵蝕現(xiàn)象更為嚴(yán)重。超臨界參數(shù)機(jī)組的固體顆粒侵蝕現(xiàn)象與防止措施112噴嘴前后的蒸汽壓力比13單擊添加內(nèi)容噴嘴受侵蝕的嚴(yán)重程度取決于噴嘴通道內(nèi)汽流的平均速度汽道幾何形狀調(diào)節(jié)級噴嘴受侵蝕的主要部位在噴嘴出汽邊內(nèi)弧面上，部分進(jìn)汽時(shí)侵蝕最嚴(yán)重的是最先開啟的噴嘴段超臨界參數(shù)機(jī)組的固體顆粒侵蝕現(xiàn)象與防止措施122噴嘴前后的蒸汽壓力比13噴嘴通道內(nèi)汽流的平均速度汽道幾何形狀噴嘴出口的氧化鐵固體顆粒會撞擊動葉進(jìn)汽邊超臨界參數(shù)機(jī)組的固體顆粒侵蝕現(xiàn)象與防止措施134防止措施01020304改變噴嘴端壁面的幾何形狀，以調(diào)整固體顆粒的入射角改變高中壓缸內(nèi)第一級噴嘴與動葉之間的相對距離，以減小固體顆粒對葉片的撞擊速度采用擴(kuò)散合金鐵鉻硼涂層、等離子噴涂鉻碳化物等技術(shù)噴涂葉片表面，以提高葉片表面的耐磨性傾斜調(diào)節(jié)級噴嘴，以調(diào)整固體顆粒入射角防止調(diào)節(jié)級葉片受侵蝕的措施超臨界參數(shù)機(jī)組的固體顆粒侵蝕現(xiàn)象與防止措施144防止措施01在閥門進(jìn)口安裝蒸汽濾網(wǎng)，以過濾蒸汽中的雜質(zhì)02對閥座、閥碟等容易受到侵蝕的部分，采取強(qiáng)化措施，以提高耐磨性。對汽輪機(jī)的進(jìn)汽閥門，可采用的防侵蝕措施有：超臨界參數(shù)機(jī)組的固體顆粒侵蝕現(xiàn)象與防止措施154防止措施為了減少蒸汽中的固體顆粒，在鍋爐方面也可采取下列措施鍋爐裝有內(nèi)置分離器或采用旁路系統(tǒng)，將蒸汽中的固體顆粒分離出來高溫受熱面和高溫管道上采用更好的抗氧化材料，可以有效地減少產(chǎn)生的氧化鐵剝離物在過熱器和再熱器管材表面噴丸或鍍鉻，以減少汽側(cè)氧化物的形成運(yùn)行中對鍋爐管子和蒸汽管道進(jìn)行定期酸洗，在氧化物疏松剝落之前就將其除去。在酸洗時(shí)必須嚴(yán)防酸洗廢物進(jìn)入汽輪機(jī)、污染汽輪機(jī)02010304超臨界參數(shù)機(jī)組的特點(diǎn)和啟動系統(tǒng)第二部分超臨界參數(shù)機(jī)組的特點(diǎn)和啟動系統(tǒng)17對于超臨界參數(shù)機(jī)組，由于配用的是直流鍋爐，所以必須有適應(yīng)直流鍋爐的啟動系統(tǒng)，啟動時(shí)主要考慮的就是機(jī)爐協(xié)調(diào)問題。超臨界參數(shù)機(jī)組常用高中壓缸同時(shí)進(jìn)汽的啟動方式一般采用雙回路系統(tǒng)，即高壓缸—高壓排汽通風(fēng)閥—凝汽器回路，及中低壓缸—凝汽器回路。為減小汽缸和轉(zhuǎn)子的熱應(yīng)力，縮短啟動時(shí)間，以中壓缸進(jìn)汽為主在旁路失效時(shí)，也可改用高壓缸啟動方式超臨界參數(shù)機(jī)組的特點(diǎn)和啟動系統(tǒng)181超臨界參數(shù)汽輪機(jī)的特點(diǎn)汽輪機(jī)的高壓缸承受更高的蒸汽壓力，所以壁厚增加，這就給機(jī)組啟停帶來了更嚴(yán)重的熱應(yīng)力問題，并影響啟動時(shí)間機(jī)組具有熱應(yīng)力計(jì)算和控制功能，能對汽輪機(jī)的啟停實(shí)現(xiàn)自動控制。既增加了機(jī)組工況變化的可靠性，又縮短了啟停時(shí)間，還減輕了運(yùn)行人員的操作負(fù)擔(dān)，同時(shí)還能對汽輪機(jī)的壽命損耗進(jìn)行控制0102超臨界參數(shù)機(jī)組的特點(diǎn)和啟動系統(tǒng)191超臨界參數(shù)汽輪機(jī)的特點(diǎn)03機(jī)組的高低壓旁路系統(tǒng)既參與機(jī)組的啟?？刂?，還起到鍋爐過熱器安全門的作用，在鍋爐與汽輪機(jī)之間不再設(shè)任何關(guān)斷閥門。由于高、低壓旁路參與運(yùn)行，在機(jī)組啟動和事故情況下鍋爐和汽輪機(jī)可以做到不相牽連而單獨(dú)運(yùn)行。同時(shí)，低壓旁路使中、低壓缸單獨(dú)運(yùn)行成為可能，可以根據(jù)需要控制汽輪機(jī)的暖機(jī)和沖轉(zhuǎn)過程。低壓旁路還有保證和控制再熱器壓力的作用。外置式汽水分離器只在機(jī)組啟停過程中投入運(yùn)行，而在正常運(yùn)行時(shí)解列超臨界參數(shù)機(jī)組的特點(diǎn)和啟動系統(tǒng)202汽水分離器啟動系統(tǒng)在機(jī)組啟停及低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，內(nèi)置式汽水分離器起汽水分離的作用，而在機(jī)組正常運(yùn)行期間，內(nèi)置式汽水分離器只是系統(tǒng)內(nèi)的蒸汽通道。內(nèi)置式汽水分離器在機(jī)組啟停、正常運(yùn)行中均投入使用。外置式內(nèi)置式超臨界參數(shù)單元機(jī)組的汽水分離器啟動系統(tǒng)有兩類汽水分離器的投入方式區(qū)別超臨界參數(shù)機(jī)組的特點(diǎn)和啟動系統(tǒng)212汽水分離器啟動系統(tǒng)由于外置式汽水分離器系統(tǒng)復(fù)雜，在解列和投運(yùn)時(shí)操作繁瑣，而且引起的汽溫波動也較大，對汽輪機(jī)的運(yùn)行不利，所以一般只用在定壓運(yùn)行的機(jī)組上。國產(chǎn)超臨界參數(shù)機(jī)組普遍采用的是帶疏水?dāng)U容器的內(nèi)置式汽水分離器系統(tǒng)，如圖所示。該系統(tǒng)的疏水?dāng)U容器設(shè)于汽輪機(jī)側(cè)，一般采用汽輪機(jī)的本體疏水?dāng)U容器。在機(jī)組啟動過程中，汽水分離器中的疏水經(jīng)擴(kuò)容后，產(chǎn)生的蒸汽排入凝汽器的汽側(cè)，水排入凝汽器的水側(cè)。帶疏水?dāng)U容器的內(nèi)置式汽水分離器啟動系統(tǒng)超臨界參數(shù)機(jī)組的特點(diǎn)和啟動系統(tǒng)223專門的旁路啟動系統(tǒng)超臨界參數(shù)機(jī)組的旁路啟動系統(tǒng)在鍋爐點(diǎn)火前就不間斷地向鍋爐送水，以建立起足夠的啟動流量，保證各受熱面被強(qiáng)制流經(jīng)的水冷卻。在鍋爐點(diǎn)火后，參數(shù)達(dá)不到要求的蒸汽經(jīng)啟動旁路送入再熱器，保護(hù)再熱器后，再送入凝汽器回收工質(zhì)。直流鍋爐維持穩(wěn)定燃燒的流量一般為最小循環(huán)蒸汽量的25~30%。在啟動期間汽輪機(jī)要求的蒸汽量小于該值時(shí)，啟動旁路系統(tǒng)就來進(jìn)行協(xié)調(diào)。由前面分析可見，旁路啟動系統(tǒng)與亞臨界參數(shù)機(jī)組的流程及功能幾乎相同。TextherePOINTONE01TextherePOINTTWO02TextherePOINTFOUR03超臨界參數(shù)機(jī)組的特點(diǎn)和啟動系統(tǒng)234高壓缸和閥殼預(yù)暖系統(tǒng)汽輪機(jī)冷態(tài)啟動時(shí)，可以用軸封蒸汽來預(yù)暖高壓缸。由于向軸封系統(tǒng)所提供的蒸汽參數(shù)很低，分配到每個(gè)汽封齒前后的壓差非常小，所以汽流速度很低；此時(shí)轉(zhuǎn)子處于低速盤車狀態(tài)，蒸汽與轉(zhuǎn)子金屬表面的相對速度也很小，所以蒸汽與轉(zhuǎn)子之間的熱交換很緩慢，因此需要較長的時(shí)間才能達(dá)到要求的溫度。高壓缸預(yù)暖系統(tǒng)一般規(guī)定超臨界參數(shù)機(jī)組的特點(diǎn)和啟動系統(tǒng)244高壓缸和閥殼預(yù)暖系統(tǒng)該系統(tǒng)向高壓缸通入蒸汽，并根據(jù)要求的溫升率，逐步升高汽壓至目標(biāo)值，直至汽缸的金屬溫度升高至蒸汽壓力對應(yīng)的飽和溫度或稍高時(shí)，預(yù)暖過程結(jié)束。為了加快高壓缸的預(yù)暖速度，有效的措施是設(shè)置高壓缸預(yù)暖系統(tǒng)，如圖所示高壓缸預(yù)暖系統(tǒng)第一級后汽缸金屬表面溫度低于150℃時(shí)，應(yīng)進(jìn)行高壓缸的預(yù)暖。升溫率為1.0℃/min，高壓缸內(nèi)的蒸汽壓力達(dá)到0.4~0.5MPa，高壓缸內(nèi)第一級后的金屬溫度接近沖轉(zhuǎn)所需的溫度時(shí)，預(yù)暖就完成了。高壓缸預(yù)暖系統(tǒng)向高壓缸送入的蒸汽與通流部分的相對速度很小，轉(zhuǎn)子的盤車速度也很低，可以認(rèn)為蒸汽基本通過熱傳導(dǎo)和微弱的熱輻射向轉(zhuǎn)子傳送熱量所以轉(zhuǎn)子內(nèi)部的溫差很小，轉(zhuǎn)子、汽缸的壽命損傷幾乎為0。。超臨界參數(shù)機(jī)組的特點(diǎn)和啟動系統(tǒng)254高壓缸和閥殼預(yù)暖系統(tǒng)閥殼預(yù)暖系統(tǒng)超臨界參數(shù)機(jī)組的特點(diǎn)和啟動系統(tǒng)264高壓缸和閥殼預(yù)暖系統(tǒng)汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前，主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥內(nèi)外壁溫差也需滿足要求，如圖所示，如果不滿足這一要求，就需進(jìn)行閥殼預(yù)暖，以免啟動時(shí)閥門汽室遭受過大的熱沖擊。超臨界參數(shù)機(jī)組的特點(diǎn)和啟動系統(tǒng)27

主汽閥內(nèi)外壁溫差允許值調(diào)節(jié)閥內(nèi)外壁溫差允許值超臨界參數(shù)機(jī)組的特點(diǎn)和啟動系統(tǒng)28當(dāng)蒸汽室內(nèi)外壁溫度都升至規(guī)定值以上，并且內(nèi)外壁金屬溫差低于50℃時(shí)，暖閥過程結(jié)束。閥殼預(yù)暖系統(tǒng)的蒸汽通過主汽閥的預(yù)啟閥進(jìn)入另一根管道的調(diào)節(jié)閥蒸汽室（即通過2號主汽閥預(yù)啟閥的蒸汽進(jìn)入1號調(diào)節(jié)汽閥的蒸汽室，反之亦然）。預(yù)暖時(shí)，主蒸汽溫度應(yīng)按規(guī)程規(guī)定選取，在預(yù)暖過程中要控制蒸汽室內(nèi)外壁溫差不得超過允許值。超臨界參數(shù)機(jī)組的特點(diǎn)和啟動系統(tǒng)