360烧结余热汽轮机工况分析

360烧结余热汽轮机工况分析及运行措施

1、汽轮机的设计指标 机组型号：NZ22-1.8/0.4;

额定参数：主汽压力1.8Mpa，主汽温度345℃，主汽流量88T/h; 补汽压力0.4Mpa，补汽温度205℃，补汽流量20T/h; 2、采用滑参数运行方式

日钢烧结余热发电由于受烧结机环冷机密封不好、烧结机发生故障、烧结机料层较薄、烧结主抽烟道温度高影响入炉烟温较低，使汽轮机进汽温度运行中大部分时间达不到额定值，又因为烧结余热发电汽轮机进汽采用节流调节，所以汽轮机采用滑参数运行的方式，能够适应蒸汽参数的变化。汽轮机进口蒸汽参数在设计值30％一l00％时，汽轮机发电机组均能正常运行。 3、实际运行数据统计分析

以下是2011年1月份至12月份的实际运行数据统计

（1）两台余热锅炉随着烧结机正常运行期间，机组负荷7～20MW，主汽压力0.51～1.38Mpa，主汽温度254～368℃，均有100℃以上的过热度；补汽压力0.16～0.28Mpa,补汽温度162～196℃，均有50℃以上的过热度，从参数的质量品质方面可满足运行的需要。只是运行偏离机组额定参数较大。

（2）因#12、#13烧结机定修单炉运行占总时间的15.9%，在期间机组负荷2~8MW，主汽压力0.19～0.73Mpa，主汽温度243～337℃，均有100℃以上的过热度；补汽压力0.1～0.17Mpa，补汽温度144～161℃，只有44℃的过热度，远远偏离机组规定额定参数。经过计算在负荷低时汽轮机排汽干度能够满足要求，不会出现转炉余热汽轮机末级叶片水蚀现象（转炉余热发电汽轮机末级叶片水蚀是因为设计的排汽干度只有83%，并且由于冬季真空高于额定真空、有时进汽量超过额定进汽量使缸效率提高、补汽温度低于额定值三方面因素使排汽干度低于设计干度）：

1

根据汽轮机出厂说明书（NZ22-1.8/0.4 型22MW补汽凝汽式汽轮机热力特性曲线）最大进汽工况汽轮机内效率设计84.83%、额定进汽工况汽轮机内效率82.77%、75%进汽工况汽轮机内效率79.97%、40%进汽工况汽轮机内效率74.48%，随着进汽量减少汽轮机内效率（蒸汽在汽轮机中的实际焓降除以理想焓降）降低（由于蒸汽在最后几级做功减少甚至产生鼓风摩擦摩擦生热对蒸汽加热），汽轮机排汽干度提高，蒸汽量低到一定限度甚至产生过热度使排汽温度升高。 汽轮机排汽干度能超过额定参数时的排汽干度

按今年投补汽时10月23日最低负荷分析如下

主汽补汽补汽过主汽主汽主汽补汽负荷过热进汽热度℃ 负荷 压力温量温MW 度℃ 压力Mpa 度℃ t/h 度℃ Mpa 10月23100 56 2.7 0.19 243 17 -0.1 153 日低负荷 补汽量t/h 8 真空Mpa -0.098 主汽焓 2955 以上参数经过查焓熵图，即使按最大进汽工况汽轮机内效率设计84.83%计算

主汽补汽理补汽理补汽实补汽主汽理想主汽理想主汽实补汽实际想焓降想排汽际排汽实际焓降排汽排汽干际排汽焓 干排汽焓干焓 干KJ 度% 焓 KJ KJ 度 % KJ 度 % KJ 度 % 2250 87.2 2313 89 2770 2180 85 实际总排汽干度% 2270 0.872 87.3 2.7MW时实际排汽干度为88.4%超过汽轮机额定负荷设计排汽干度87.3%，实际运行中随着汽轮机进汽量降低汽轮机内效率降低，进汽量越大汽轮机内效率越高，最大进汽工况汽轮机内效率在0.8483，40%进汽工况汽轮机内效率74.48%，因此不存在转炉余热发电汽轮机末级叶片水蚀问题 （3）据统计两台余热锅炉随着烧结机正常运行期间，厂用电量3700Kwh/h左右；

单炉运行时厂用电量2100 Kwh/h左右。 4、低参数低负荷运行对汽轮机的危害性分析

（1）汽轮机焓降减少，主蒸汽过热度低于100℃时汽轮机末几级蒸汽湿度增大，

加剧了水滴对叶片的冲蚀作用，缩短其使用寿命。

（2）使汽轮机各级反动度增大，转子轴向推力增大，推力瓦块温度升高，机组

安全可靠性降低。

（3） 烧结机发生故障时，汽温波动大，使各受热面焊口及管子产生较大的热应

2

力，使汽轮机主汽调节联合汽阀外壳，调节级。汽缸。转子等高温部件内壁温度会产生较大的热应力和热变形，使金属部件产生裂纹或动静部分摩擦，造成设备损坏。

（4） 低参数低负荷运行会造成，鼓风摩擦损失增加，汽耗、热耗增加，汽轮机

热效率下降，辅助运转设备利用率低，厂用电率高。

（5） 汽轮机带很少的负荷时，到汽轮机的最后几级，甚至变成了鼓风机，因

机组鼓风损失产生的热量带不走，温度很高，而蒸汽处于低温、低压、低流量状态，使机组产生很大的热变形，也会使转子产生裂纹，造成设备损

坏。 5、对应措施

（1）汽轮机采用滑参数运行，保证主蒸汽100℃以上的过热度，补汽50℃以上的过热度，减少水蚀对汽轮机的危害（具体分析见3、（2））。当机组负荷下降时及时关小调门开度，首先保证参数品质，不允许汽轮机主汽过热度低于100℃，补汽过热度低于50℃时运行，如果汽轮机主汽过热度低于100℃，补汽过热度低于50℃如果是双炉运行应立即停汽温低的锅炉运行，如果单炉运行应申请停机。

（2）汽轮机进汽温度压力低汽轮机各级反动度增大，轴向推力增大，是指在同一负荷情况下由于汽压低或汽温低（汽温低时在同一负荷汽轮机中焓降减小需要的蒸汽量增加）进汽容积流量增加，同样通流面积的汽轮机动叶片流过蒸汽容积流量增加，使叶轮前后压力差增大，增加了蒸汽在动叶片中的焓降，所以反动度增大，由于叶轮前后存在压力差，也使轴向推力增大，我们烧结余热发电汽轮机由于滑压运行，汽温汽压降低时蒸汽流量减少，负荷降低，所以也不存在反动度增加，汽轮机轴向推力增大现象。

（2）为了应对汽温降低较快时对汽轮机的损坏，在双炉运行时如果一台炉汽温

下降较快，10分钟内主汽下降超过50℃时，应及时切除这台锅炉主补汽停炉，如果10分钟内补汽温度下降超过30℃时，应立即停这台锅炉补汽；如果单炉供汽轮机，10分钟内主汽温度下降超过50℃时，应立即停机，10分钟内补汽温度下降超过30℃时，应立即停补汽。

3

（3）关于补汽问题，根据设备厂提出的补汽投入条件：①机组功率＞30%（7MW）。

②高压进汽压力与补汽压力之比＞2.0。③补汽阀关闭时，补汽阀前压力与补汽口处之压差＞ 0.05Mpa。④补汽阀前的蒸汽温度与补汽口处得缸温差42℃以内。按NZ22-1.8/0.4型22MW补汽凝汽式汽轮机说明书投入补汽，发电机必须已经并网，补汽阀必须处于关闭状态，主蒸汽的流量必须是大于最小允许流量。这是为了防止当补汽阀开启投入补汽时，汽轮机仅由补汽蒸汽对汽轮机作功而导致高压段流道严重过热，以及防止补汽蒸汽急速大量地被吸入汽轮机内。而我们实际运行中很难完全满足以上要求。尤其单台锅炉运行时（在补汽流量接近零时负荷约在2MW），按附表中40%额定工况主汽量32t，补汽量20t，按30%额定工况需退出补汽，计算30%额定工况主汽量=32t/h-(2200*3600)/(3132-2352)*0.001=21.85t/h，经过计算即主汽量低于21.85t/h时必须停止补汽运行，否则汽轮机仅由补汽蒸汽对汽轮机作功而导致高压段流道严重过热，而补汽口后由于补汽做功和冷却，使前后产生很大的温差，使机组通流部分产生很大的热变形造成设备损坏。

（4）对于单台锅炉运行时（停运炉短时间无法开启），当机组负荷低于2MW不

能满足厂用电量（约2100kwh）需要，且蒸汽到到汽轮机的最后几级不做功，甚至变成了鼓风机，鼓风损失产生的热量带不走，使末几级叶片温度升高，

使机组产生很大的热变形，也会使转子产生裂纹，造成设备损坏。 因此如果负荷低于2100kwh且短时间负荷无法提高，应申请调度停机。

附表：NZ22-1.8/0.4汽轮机典型工况数据汇总 最大进 额定75%工况 汽工况 进汽额定项目 工况 工况 t/h 103 88 65 进汽量 MPa.a 1.8 1.8 1.8 进汽压力 345 345 345 进汽温度 ℃ t/h 20 20 20 补汽量 MPa.a 0.4 0.4 0.4 补汽压力 205 205 205 补汽温度 ℃ t/h 122.6 107.6 84.6 排汽量

4

40%额夏季最夏季额定工大进汽定进汽况 工况 工况 32 1.8 345 20 0.4 205 51.6 103 1.8 45 20 0.4 205 122.6 88 1.8 345 20 0.4 205 107.6 4.12 3.28 29.4 25.6 0.7997 0.7448 16.89 9.14 5.03 5.69 14825 16631

5

12.73 11.66 50.6 48.9 0.8888 0.8559 24.3 20.53 5.06 5.26 14561 15140 可否请领导批评指正

吕成广

2011-12-25

背压 排汽温度 缸效率 发电机端功率 汽耗 热耗 kPa.a 5.75 ℃ MW 35.4 0.8483 25.87 5.06 33.1 0.8277 22.26 kg/kW 4.75 kJ/kW 13978 4.85 14282