汽轮机快速冷却装置

100MW汽轮机的快冷装置应用分析发布时间：2022-08-05T02:49:20.265Z 来源：《中国科技信息》2022年3月6期作者：刘超[导读] 汽轮机是火电厂的主要设备，停机时由于自然冷却缓慢导致检修工期较长，刘超中国石油化工集团有限公司金陵分公司江苏南京 210000摘要：汽轮机是火电厂的主要设备，停机时由于自然冷却缓慢导致检修工期较长，行业中常利用快冷装置来缩短工期。

金陵石化热电部Ⅲ汽轮机计划投用快冷装置，本文以此为研究对象，分析了快冷装置的换热过程，估算了快冷装置的冷却时间，评估了该装置带来的收益，同时以计算分析的结果为该装置未来的实际使用提供一定参考。

关键词：汽轮机；快速冷却；传热引言电力系统及相关设备在工业的发展中不断更新优化，但火力发电依然是目前电力工业的主要发电形式，汽轮发电机作为火力发电的主要设备，其容量、参数不断提升。

为了适配越来越高的机组性能和节能要求，汽轮机的保温材料也不断发展，这就导致了汽轮机在停机时的自然冷却时间增加，机组停机维护和检修过程中非工作时间过长，工期利用率低的问题，影响了企业的经济效益。

快冷技术的主要应用方式有滑参数运行，机组回热利用，其它机组抽汽利用，压缩空气冷却等[1]，其中压缩空气冷却法因操作简单，应用场景和应用要求宽泛，冷却过程方便控制等优点在汽轮发电机组中广泛应用。

压缩空气快冷通常是通过空压机，加热器等设备将空气加热到一定温度输入汽轮机汽缸内部强化换热过程，达到快速冷却设备的目的，能够显著缩短汽轮机冷却和盘车时间，为企业带来长期的经济效益。

1热电Ⅲ汽轮机快冷装置实例金陵石化热电部Ⅲ汽轮机是由上海汽轮机有限公司制造的CC100－8.83/4.12/1.47型汽轮机组，额定功率：100MW，主要包含中、低压供热管线；给水除氧系统、空调系统及其他辅助设备，负责向公司其他装置提供参数合格的中压、低压蒸汽和电。

热电Ⅲ汽轮机快冷装置包括主要包括控制柜，油水分离器，电热式空气加热器，集气箱，空气压缩机和系统管道，阀门构成。

一、快冷装置的投运的条件：1、汽轮机处于盘车状态且运行正常。

2、锅炉放水泄压至零，主再热蒸汽管道放水泄压至零。

3、高、中压缸抽气管道疏水排净4、汽轮机真空及轴封系统已停运怕5、凝汽器真空破坏门已开，凝汽器喉部人孔门(东、西侧)已打开。

6、压缩空气系统运行正常7、凝结水系统运行正常，低压缸喷水能正常投入8、循环水系统投运正常9、EH油系统投运正常10、高压缸最高金属温度低于30(ΓC,中压缸最高金属温度低于30(ΓC,上、下缸温差及胀差正常11、联系热工准备缸温打印12、快速冷却装置绝缘合格，送电备用。

二、汽轮机快速冷却系统的运行方式：1、高压缸快速冷却的方式：采用逆流冷却方式，即高压缸快速冷却时，高压主汽门及调速汽门全开，高压缸排逆止门完全关闭，经快速冷却装置加热后的压缩空气通过高压缸抽真空管道进入高压缸，对高压缸的通流部分及高压内外缸间夹层进行冷却；冷却后的空气通过调速汽门、主汽门，经A、B高压主汽门前疏水管道排至#2高压疏水扩容器，另有部分空气经高压主汽门及导管德疏水管何高压缸疏水管排至#2高压疏水扩容器。

2、中压缸快速冷却的方式：采用顺流冷却方式，即中压快速冷却时,中压主汽门关闭，调整汽门全开，经快速冷却装置加热后的压缩空气分成两路，一路经中压主汽门的疏水管进入汽轮机中压缸进行冷却，一路经五抽进入中压缸进行冷却；冷却后的压缩空气分别由六抽及四抽管道疏水管排出。

三、汽轮机快速冷却系统投运前的准备：1、关闭七段抽汽电动门，并切断电动头电源；2、关闭高压缸A、B排汽逆止门3、关闭高压缸倒暖门，并切断电机电源；4、关闭高压排汽逆止门前疏水器前、后隔离门及其旁路门5、关闭高压抽真空门，并切断电机电源；6、关闭中压导管疏水前隔离门；7、开启高压主汽门门体疏水前隔离门、疏水门；8、开启高压导管疏水前隔离门、疏水门；9、开启高压缸疏水前隔离门、疏水门；10、开启过热器出口排汽阀（PVC阀）；11、开启A高压主汽门前疏水隔离门、疏水门；12、开启B高压主汽门前疏水隔离门、疏水门；13、关闭中压主汽门门体疏水隔离门；14、关闭中压主汽门门体疏水门（电动门）15、关闭五段抽汽电动门，并切断电机电源16、关闭六段抽汽电动门，并切断电机电源17、关闭四段抽汽电动门，并切断电机电源18、关闭五段抽汽电动门疏水门19、开启六段抽汽电动门前疏水隔离门及疏水门20、开启四段抽汽电动门前疏水隔离门及疏水门21、开启#1高压疏水扩容器减温水门22、开启#2高压疏水扩容器减温水门23、开启低压疏水扩容器减温水门24、联系仪控人员加汽轮机挂闸条件四、汽轮机快速冷却装置的投运1、关闭汽轮机快速冷却装置并联门，开启串联门、疏水门、汽轮机快速冷却装置出口集气箱联络门、向空排气门；2、检直汽轮机快速冷却装置电源正常，开启钥匙开关，按下启动按钮，调整设定温度、报警温度（设定温度一般低于缸温50-100℃）3、稍开汽轮机快速冷却装置进气门，对快速冷却装置进行吹扫、排污，根据疏水门的排气干净程度决定疏水门、向空排气门的开度和排污时间；4、汽轮机挂闸，保持高压主汽门、调门，中压主汽门全关、调门全开；5、当压缩空气温度达到要求且疏水排放已干净时，可稍开高、中压缸快冷进气门，关闭快速冷却装置向空排气门，进行暖管；6、当管道温度与压缩空气温度接近时，可逐步开大高、中压缸快冷进气门，监视高中压缸金属温度缓慢下降，下降速度控制在3-5℃/h;7、当高、中压缸最高缸温低于120。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920446838.1(22)申请日 2019.04.03(73)专利权人 大唐东营发电有限公司地址 257091 山东省东营市东营港经济开发区东港路以西、海滨路以北(72)发明人 赵建宁　李玮　李海龙　安娜　安晓宇　李国强　冀赛龙　孙翊博　张歆炀　(74)专利代理机构 苏州国卓知识产权代理有限公司 32331代理人 陆晓鹰(51)Int.Cl.F01D 25/12(2006.01)F01K 11/02(2006.01)(54)实用新型名称一种汽轮机快速冷却装置(57)摘要本实用新型公开了一种汽轮机快速冷却装置，包括汽轮机、凝汽器、冷却水箱、蒸汽发生器和驱动机构，所述汽轮机的一侧设置有发电机，所述发电机与汽轮机之间为电性连接，所述汽轮机通过管道与凝汽器之间为贯通连接，所述凝汽器的两侧分别连接有第一输水管和第二输水管，所述第一输水管和第二输水管分别与冷却水箱进行贯通连接，所述凝汽器通过管道贯通连接有蒸汽发生器。

本实用新型通过设有凝汽器，可将汽轮机的蒸汽冷凝成水进行换热，实现对汽轮机的冷却，然后通过水泵将凝汽器内的水输送给蒸汽发生器，可使蒸汽发生器将水转化为蒸汽再输送回汽轮机，实现水的循环使用，并且设有主冷却气泵能提高对汽轮机的冷却效果。

权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 209724430 U 2019.12.03C N 209724430U权　利　要　求　书1/1页CN 209724430 U1.一种汽轮机快速冷却装置，包括汽轮机(1)、凝汽器(2)、冷却水箱(3)、蒸汽发生器(4)和驱动机构(6)，其特征在于：所述汽轮机(1)的一侧设置有发电机(101)，所述发电机(101)与汽轮机(1)之间为电性连接，所述汽轮机(1)通过管道与凝汽器(2)之间为贯通连接，所述凝汽器(2)的两侧分别连接有第一输水管(201)和第二输水管(202)，所述第一输水管(201)和第二输水管(202)分别与冷却水箱(3)进行贯通连接，所述凝汽器(2)通过管道贯通连接有蒸汽发生器(4)，所述蒸汽发生器(4)分别通过管道贯通连接有主冷却机泵(5)和驱动机构(6)，且所述驱动机构(6)和主冷却机泵(5)之间通过管道贯通连接，所述蒸汽发生器(4)还通过管道与汽轮机(1)之间为贯通连接。

汽轮机高中压缸加装快冷装置发表时间：2019-04-11T16:40:43.423Z 来源：《电力设备》2018年第30期作者：曾勇生[导读] 摘要：广东粤华发电有限责任公司#5、#6机组汽轮机为通过通流面积改造上海汽轮机厂制造的，其型号为N330―16.18/535/535。

（广东粤华发电有限责任公司广东广州 510731）摘要：广东粤华发电有限责任公司#5、#6机组汽轮机为通过通流面积改造上海汽轮机厂制造的，其型号为N330―16.18/535/535。

在通流面积改造中，拆除了原有的汽缸蒸汽快速冷却系统。

滑参数停机后，汽缸自然冷却需要约6天才能开始检修工作，为此，2013年、2016年分别对#6、#5机组汽轮机高中压缸加装快冷装置。

本文对技术项目作以简要介绍。

关键词：汽轮机；高中压缸；加装；快冷装置一、引言随着我国社会主义市场经济的发展，节能减排成为各行各业重要事项，助推着火力发电机组的利用小时数严重下降，火力发电机组的运行小时数能不能得到可靠保证，成为现场生产管理是否有效的检验性标志。

同时，将火力发电机组的状态检修模式挺进到重要的位置，即改变原来的计划检修模式，转变到状态检修模式。

但是，目前还保留一定程度的计划检修，不能说是真正的状态检修模式，是状态检修模式与计划检修模式的混合体。

因此，排除影响状态检修的因素就显得格外重要，其中，影响检修时间的汽轮机汽缸冷却尤为突出。

二、汽轮机汽缸加装快冷装置的必要性广东粤华发电有限责任公司#5、#6机组汽轮机在通流改造中，原有的汽缸蒸汽快速冷却系统被拆除。

由于汽轮机组热容量大，汽缸保温性能良好，自然冷却效果差、时间长，即使采取滑参数停机方式，汽缸自然冷却时间也需约6天左右时间才能开始检修工作，严重影响检修工期，降低机组可用系数。

因此，极需要一套安全、可靠、经济的新的快速冷却系统。

另外一个因素，由于机组启动时环保参数在规定时间内不能完成，引起环保参数不达标；以致于在机组启动前进行汽缸预热，提高汽轮机缸温，减少启动时间，一方面还可以降低启动费用，又能够在环保参数范围内启动完成。

汽轮机快冷装置概述YQL-Ⅱ型汽轮机快冷装置是为了加快汽轮机停机后的冷却速度，缩短停机后的冷却时间。

该系统利用通热空气的方式，在汽轮机停机后的高温阶段，输送300℃-350℃左右干燥洁净的热空气，并保持与汽缸内壁一定的温差，由高温阶段的小流量逐渐调至低温阶段的大流量热空气。

通过对汽轮机冷却过程中汽缸应力变化的监视，发现一定温差且干燥洁净的热空气对其产生的热冲击和应力所产生的破坏极小，是十分安全可靠的。

整个系统以安全、可靠、高效为目的，精心设计，利用空气压缩机输送气源，经油水过滤器过滤后，由一套或二套空气电加热器将压缩空气加热到一定温度输送到集气箱，然后送入汽轮机各个冷却及防腐保养部位。

为便于灵活操作和控制，在中间管路中安装了控制阀门，压力、流量、温度显示装置，随时调节温度和流量，再配合汽轮机原有的应力监视，在规定范围内按比例降低汽缸温度，达到快速冷却及防腐保养的目的。

YQL系列汽轮机快速冷却及防腐保养还可用在机组冷态起动时，开机前预热汽轮机，缩短甚至取消低速暖机时间，热态起动时，可先冷却中压缸，使缸温与再热汽温提前匹配；停机备机时，可用来干燥汽轮机，防止湿汽腐蚀。

因此，使用该装置后，可以提高机组的投运率，缓解电力供需矛盾，以及对停（备）用汽轮机的防腐保养等都具有明显的现实意义和经济效益。

YQL系列汽轮机快速冷却及防腐保养装置适用于国内外生产的各种型号的汽轮机。

技术特点1）采用二级高效油水分离器，使进入气缸的热空气洁净、干燥。

2）采用两套空气加热系统可串联和并联运行，使气体流量、温度控制更灵活、可靠。

3）采用两套可相互串联的集气箱，分别控制进入高、中压缸的气体温度，这样可根据高、中压缸不同的冷却温度要求来控制进入高、中压缸气体温度。

4）可靠的人性化温度调节系统。

快冷装置调试步骤1.冲管在输入、输出管线、线路全部接好以后，打开进气阀门及排空阀，关闭与汽轮机的连接阀门，再打开备用排气阀、放水油阀，然后输送气源，流量调至最大，时间大约十分钟左右，目的是为了把管道、容器内的杂物、油水除去，并开始预热直到规定温度。

快冷装置检修规程
第一节快冷装置的作用及概况
一、作用：
为了加快汽轮机停机后的冷却速度，缩短停机后的冷却时间，利用通热空气的方式，在汽轮机停机后的高温阶段，输送350℃左右干燥洁净的热空气，并保持与汽缸内壁一定温差，由高温阶段的小流量逐渐调至低温阶段的大流量热空气。

停机后实施汽轮机快速冷却（以下简称快冷）有以下效果，第一，可以缩短汽机高、中压缸冷却时间，便于机组大、小修和汽机本体临时检修及时开工，并达到节能效果。

第二，停机后，用于防腐、干燥，减轻运行人员的劳动强度。

二、概况：
我厂两台300MW机组共用一台江苏省扬中市华能电力设备修造厂生产的ZQL汽轮机快速冷却装置。

设备规格型号为：
型号：YQL-Ⅱ180 加热功率：180KW
设计压力：0.5-0.8Mpa 最高加热温度：450℃
电压：380V 最大流量：40m3／min
ZQL系列汽轮机快速冷却装置主要由空气加热器、气液分离器、集气箱和电气控制柜等组成，空气加热温度可根据要求，采用手动设定，自动调节。

第二节快冷装置的检修工艺要求
检修注意事项：
1、快冷装置检修时，控制柜电源要全部切断。

2、打开装置东侧检修人孔门，在加热器电源线上作明显记号，防止检修完接线
时接错。

3、用扳手拆开空气加热器端盖，小心拆下端盖，检查加热棒是否损坏，若损害，
应更换同型号加热棒。

4、检查各连接法兰有无漏气处，并对漏气法兰更换垫子。

5、检查各操作阀门开关是否灵活，若卡涩及关闭不严应解体处理，达到关闭严
密，操作灵活。

6、若在处理过程中发现重大缺陷，应及时联系设备管理部点检员现场确认，再
确定处理方案。

汽轮机快速冷却装置说明书一、用途:汽轮机快速冷却装置是大容量汽轮机停机后，用压缩空气加速冷却的配套设备，利用压缩空气加速汽轮机停机后的冷却，系统中配装了本装置后，冷却介质—空气的初始温度，可根据停机时金属的温度水平及整个冷却过程中不同冷却阶段，按要求换热温差和降温速率，较方便地进行调整。

在冷却系统中配置了本装置以后，使冷却过程中的空气流量和空气初始温度具有两个可调手段，达到完全可靠和温度速率均匀，获得较理想的加速冷却效果，而且可以将冷却空气预先加热到所需的初始温度，换热温差可根据要求调整，所以在选择汽轮机冷却空气入口位置时具有很大的灵活性，从汽轮机各项控制指标的监视、操作调整方便上考虑，可制定出适合具体机组冷却系统。

本装置还专门配备高效除油过滤器（气液分离器），使冷却空气获得较好的品质，在汽轮机较低温度冷却阶段其容量能满足汽轮机最佳冷却速率所需气量要求。

配有本装置的压缩空气冷却系统，也可以对汽轮机启动时预热汽缸，缩短或甚至取消低速暖机阶段；机组热态启动时可用于降低停机后汽缸温度水平至升炉开机时的气温相匹配，锅炉升火后及时开机带负荷，并减少升炉过程中向凝汽器的排放量；机组停机备用时，可用热空气加热干燥，防止湿气腐蚀进行保养备用。

二、结构和工作原理1、结构汽轮机快速冷却装置，主要由下列各部分组成：电磁阀、高效除油过滤器（气液分离器）、电加热器、分气箱等（见汽轮机快速冷却装置系统图，附图 1）。

2、工作原理汽轮机快速冷却装置将压缩空气母管或专用空气压缩机来的压缩空气，经电磁阀后送入高效除油过滤器除去油水，并经过滤器内的不锈钢网滤掉杂物，经空气电加热器加热到所需温度，通过分气箱输出气阀将空气分别送往汽轮机冷却空气入口部位。

高效除油过滤器和电加热器均可串联或并联运行。

本装置采用的高效除油过滤器先经离心分离，再经不锈钢丝网为主体滤料的过滤器，是一种以气溶力学及凝聚式过滤机理为理论依据的新型空气净化装置，对过滤压缩空气中的灰尘，油雾、降低含湿量具有显著效果。

汽轮机快冷装置概述YQL-Ⅱ型汽轮机快冷装置是为了加快汽轮机停机后的冷却速度，缩短停机后的冷却时间。

该系统利用通热空气的方式，在汽轮机停机后的高温阶段，输送300℃-350℃左右干燥洁净的热空气，并保持与汽缸内壁一定的温差，由高温阶段的小流量逐渐调至低温阶段的大流量热空气。

通过对汽轮机冷却过程中汽缸应力变化的监视，发现一定温差且干燥洁净的热空气对其产生的热冲击和应力所产生的破坏极小，是十分安全可靠的。

整个系统以安全、可靠、高效为目的，精心设计，利用空气压缩机输送气源，经油水过滤器过滤后，由一套或二套空气电加热器将压缩空气加热到一定温度输送到集气箱，然后送入汽轮机各个冷却及防腐保养部位。

为便于灵活操作和控制，在中间管路中安装了控制阀门，压力、流量、温度显示装置，随时调节温度和流量，再配合汽轮机原有的应力监视，在规定范围内按比例降低汽缸温度，达到快速冷却及防腐保养的目的。

YQL系列汽轮机快速冷却及防腐保养还可用在机组冷态起动时，开机前预热汽轮机，缩短甚至取消低速暖机时间，热态起动时，可先冷却中压缸，使缸温与再热汽温提前匹配；停机备机时，可用来干燥汽轮机，防止湿汽腐蚀。

因此，使用该装置后，可以提高机组的投运率，缓解电力供需矛盾，以及对停（备）用汽轮机的防腐保养等都具有明显的现实意义和经济效益。

YQL系列汽轮机快速冷却及防腐保养装置适用于国内外生产的各种型号的汽轮机。

技术特点1）采用二级高效油水分离器，使进入气缸的热空气洁净、干燥。

2）采用两套空气加热系统可串联和并联运行，使气体流量、温度控制更灵活、可靠。

3）采用两套可相互串联的集气箱，分别控制进入高、中压缸的气体温度，这样可根据高、中压缸不同的冷却温度要求来控制进入高、中压缸气体温度。

4）可靠的人性化温度调节系统。

快冷装置调试步骤1.冲管在输入、输出管线、线路全部接好以后，打开进气阀门及排空阀，关闭与汽轮机的连接阀门，再打开备用排气阀、放水油阀，然后输送气源，流量调至最大，时间大约十分钟左右，目的是为了把管道、容器内的杂物、油水除去，并开始预热直到规定温度。

江苏中源电力设备有限公司广西来宾电厂300MW机组《汽轮机运行规程》5.19 快冷装置5.19.1 快冷装置参数（1）设备型号： YQL—Ⅱ250（2）加热电源总功率： 250kW（3）最高加热温度：400℃（4）空气最大流量： 60m3/min（5）设计压力： 0.96MPa（6）工作压力： 0.8MPa（7）电源：三相四线，380V，50Hz（8）冷却空气进口接管尺寸：DN100（9）冷却空气出口接管尺寸：DN100（接入汽缸）、DN50（向空排气）5.19.2 快速冷却装置的保护功能（1）当快冷装置断电时自动关闭快冷电磁控制阀，防止空气过冷对汽缸的冲击。

（2）汽机快冷装置有低温报警和保护功能，当热空气温度达到下限报警值时，自动关闭快冷电磁阀并切断电加热器电源。

以防在工作时低温空气进入汽轮机。

（3）汽机快冷装置有高温报警和保护功能，当热空气温度达到上限报警值时，自动切断电加热器电源，防止超温。

（4）当冷却空气压力低时（＜0.05MPa)，自动关闭快冷电磁阀并切断电加热器电源。

5.19.3 快速装置的参数控制和监视要求（1）快冷装置投入过程中高中压缸金属各监测点温度变化率控制在≤5℃柔/h，瞬时≯10℃/h。

（2）汽缸各部分温差、轴向位移、高中压差胀、偏心度的控制应严格按照规程的限额执行。

（4）在冷却装置刚投用过程中应注意监视高中压缸金属各点参数变化情况，当投入正常并趋于稳定后每半小时记录一次。

5.19.4 快冷装置投用条件（1）冷却时汽轮机调节级金属温度及中压缸进汽室金属温度≤250℃。

加热时汽轮机调节级金属温度及中压缸进汽室金属温度≤120℃。

（2）汽轮机高、中压缸及中压缸排汽区上、下缸温差＜42℃。

（3）汽轮机连续盘车正常，轴弯（偏心度）＜30um。

（4）汽轮机高压差胀-4.2mm～8.5mm。

（5）快冷装置“温度、设定、测量、报警”值显示正常。

（6）凝汽器真空到零，轴封汽停用。

（7）汽缸各金属温度测点正确完好。