汽轮机快冷系统讲解

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。

第六部分汽轮机启动与停止258．什么是汽轮机额定参数启动和滑参数启动？答：额定参数启动时，电动主汽门前的新蒸汽参数在整个启动过程中始终保持在额定参数。

这种启动方式为定参数启动。

滑参数启动时，电动主汽门前的蒸汽参数随转速、负荷的升高而滑升，汽轮机定速并网后，调节门处于全开状态。

这种启动方式为滑参数启动。

259．什么是汽轮机的冷态启动和热态启动？答：按汽轮机启动前的金属温度高低，可分为冷态启动和热态启动，一般以汽轮机冷态启动维持汽轮机空转时，调节汽室处汽缸的温度水平（约150℃）来划分这两种启动。

如果启动时汽轮机金属的温度低于此温度称为冷态启动，高于这个温度称为热态启动。

260．汽轮机启动前为什么要进行暖管？答：一次暖管是指从电动主汽门前新蒸汽管道和暖管；二次暖管是指电动主闸门后至自动主汽门前管道的暖管。

机组启动时，如果不预先暖管并充分排放疏水，由于管道的吸热，这就保证不了汽轮机的冲动参数达到规定值，同时管道的疏水进入汽轮机造成水击事故，这是不允许的。

261．汽缸为什么要进行疏水？答：因为汽轮机启动时，汽缸内会有蒸汽凝结成水。

如果不疏水，将会造成叶片冲蚀。

另外，停机情况下造成汽缸内部有凝结水，腐蚀汽缸内部。

有时在运行中锅炉操作不当，发生蒸汽带水或水冲击现象，也使汽缸过水。

因此必须从汽缸内把这部分疏水放掉，保证设备安全。

262．汽轮机电动主闸门后暖管为什么要先开旁路门？答：由于主蒸汽管道内的压力很高，而在暖管前电动主闸门后没有压力。

因此，电动主闸门前、后压差很大，使电动主闸门不易开启；先开旁路门，一方面能减小电动主闸门前后压力差，使电动主闸门开启容易；另一方面，用旁路门便于控制蒸汽流量和升温、升压速度，对减少管道、阀门、法兰等的热应力有利。

263．汽轮机启动前为什么要疏水？答：启动时，暖管、暖机时蒸汽遇冷马上凝结成水，凝结水如不及时排出，高速流动的蒸汽就会把水夹带汽缸内造成水冲击，严重时引起汽轮机的振动。

燃煤火力电厂汽轮机快冷技术的应用王江湖綦宗宝（国电电力朝阳热电有限公司，辽宁朝阳，122000）摘要：本文基于350MW 超临界机组停机时使用热空气为介质对汽轮机汽缸进行快速冷却。

在实际运行中，利用锅炉余热加热空气，在汽轮机打闸停机后采用顺流的方式，对汽轮机的汽缸进行冷却，并严格监测汽轮机缸壁、法兰等部件的温降速率。

通过对运行过程中汽轮机各部件温度参数的详细分析，得出超临界机组汽轮机停机过程中快冷技术运行的可行性方案，并提出建设性意见。

关键词：汽轮机快冷技术超临界机组中图分类号：TK26文献标识码：B 文章编号：2096-7691（2020）01-062-04作者简介：王江湖（1981-），男，高级工程师，2002年毕业于长江电力学院热能与动力工程专业，现任国电电力朝阳热电有限公司总工程师，主要从事发电生产管理工作。

Tel：151********，E-mail：qizongbao@1引言随着我国经济的发展，我国大容量机组的数量不断增加。

在现代电厂运行中，为保证经济效益，通常会采用硅酸铝等材料作为汽轮机的保温层，这类材料具有良好的保温作用，对减少散热损失和减少汽缸各部分温差的效果十分明显。

但在汽轮机停机检修的过程中，保温材料的存在会使汽轮机冷却时间过长，这是造成汽轮机检修工期延长、检修节点滞后的主要原因。

因此，必须提高汽轮机的降温速率，减少汽轮机的降温时间，以适应电网的要求，并提高电厂的经济效益［1-3］。

在汽轮机检修过程中，采用快速冷却的方式能够大大提高汽轮机的冷却速度。

徐志斌［4］等人指出，当汽轮机滑参数停机后，采用自然冷却方式使得壁温降低到150℃以下时，需要9d 以上的时间；采用快速冷却的方式所用时间，不足自然冷却时间的1/2。

由此可见，汽轮机快速冷却方法带来的经济效益十分可观。

虽然汽轮机快速冷却方式，可以在很大程度上减少汽轮机降低温度所用的时间，但由于超临界机组多数都不设置汽缸快冷装置，原因是主蒸汽参数高，缸壁及法兰较厚，汽缸快速冷却时，对汽缸冷却不均会产生较大热应力［5-7］，易产生裂纹，缩短使用寿命。

汽轮机快速冷却装置17．1快冷装置的说明17．1．1 空气加热器的技术参数17．1．1．1额定功率：50～180KW（多种型号）。

17．1．1．2 设计工作压力：0．8MPa。

17．1．1．3 最高加热温度：250～400℃（多种型号）。

17．1．1．4 最大流量：40～60m3/min。

17．1．2气液分离器。

17．1．2．1 设计温度≤150℃。

17．1．2．2 设计压力：0．8MPa。

17．1．2．3 分离型式：离心式。

17．1．3 集气箱17．1．3．1 设计工作温度≤350℃。

17．1．3．2 设计压力：0．8Mpa。

17．1．4 电气控制柜的控制温度偏差±5℃。

17．2快冷系统投运17.2.1检查机组盘车运行正常，缸温350℃左右。

17.2.2关闭汽机本体及导管疏水门。

17.2.3排汽点的选择：开启A、B高排逆止门及门前疏水，开启一、二、三抽逆止门前疏水门，开启锅炉再热器向空排汽一、二次门，开启真空破坏门。

17.2.4启动凝结泵，投入危机疏水扩容器上部喷淋减温水，投入后缸喷水。

视凝结水温度的要求决定启动循泵，投入凝汽器循环冷却水。

17.2.5开启快冷装置的下列4只疏水门：A、B油气分离器疏水门（2个），开启加热器疏水门，开启快冷装置的集气箱疏水门。

17.2.6开启串联阀，两只并联阀，关闭冷空气阀。

17.2.7检查检修用气源正常，气压不大于0．6MPa（更改供检修气源的空压机的定值），稍开快冷装置的进气门。

17.2.8下列3只疏水门疏净水后关闭：A油气分离器疏水门，加热器疏水门、快冷装置的集气箱疏水门。

但保留B油气分离器（后置的一个）疏水门稍开（运行中也保持稍开一点）。

17.2.9开启机侧的快冷联箱的疏水门。

疏水干净后，开启快冷装置供机侧的快冷联箱的供气门。

17.2.10关闭两只并联阀（采用串联方式）17.2.11全开快冷装置进气门。

17.2.12“电压调节器”上作如下设置：将调压电位器的手动/自动切换开关置“手动”，电位器手动调节开关置0位，“限幅选择”的数字显示“0”。

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。

汽轮机快冷系统学习总结1快冷装置概述随着电力工业的不断发展，汽轮机组逐渐趋于大型化。

随着单机容量的增加，机组的热容量也随之增大。

加之汽缸保温采用硅酸钙、硅酸铝等优质保温材料被广泛地使用，其保温性能，安全性能得到了很大的改善，但是却大大增加了汽轮机检修的等待冷却时间。

单机容量愈大，其矛盾愈突出。

对于目前国内的600MW机组而言，制造厂规定：停机后，只有当高压缸首级金属温度降到150～200℃时，方可停止盘车和润滑油系统运行，进行机组检修工作。

而实际运行中，当机组发生一般事故停机时，高、中压缸第一级金属温度大在430～450 ℃左右，自然冷却到150 ℃需210h—230h方能停止盘车和润滑油系统。

如果采取滑参数停机，首级金属温度最低可降到290℃—300℃，自然冷却到150℃停盘车和润滑油系统，仍需120h一150h。

而且滑参数停机时，锅炉需要大量助燃油，增加电厂的燃油消耗量。

停机后自然冷却，汽缸内金属温度下降速度一般为0.75℃—1℃/h之间，这样使得机组检修工期延长，机组可用系数降低。

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，利用在汽缸中通热空气的方式对汽轮机高中压缸进行冷却。

在汽轮机停机后的高温阶段，输送工作压力0.4 MPa —0.8MPa、温度300℃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，发现高温干燥洁净的热空气对汽缸的热冲击和应力所产生的破坏极小，因此采用汽缸快冷装置降低汽缸温度是十分安全、高效、可靠的。

利用空气压缩机输送气源，经油水过滤器过滤后，由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，然后送入汽轮机各冷却部位，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，达到快速冷却的目的。