12MW抽汽背压式汽轮机组应用总结

12MW抽汽背压式汽轮机组应用总结

Aug．2012

·36·

化肥设计

ChemicalFertilizerDesign

第50卷第4期2012年8月

12MW抽汽背压式汽轮机组应用总结

赵欣亮，蒋昭辉

(三星化工有限责任公司，安徽涡阳233610)

摘

要:介绍了12MW抽汽背压式汽轮机组的运行参数、工艺流程、主要设备及设计特点;简述了机组的调试和运

行情况;排查了机组试车过程出现的问题及原因;提出了机组运行的注意事项。结果表明，机组总投资1300万元(含土建、1年多即可收管道安装费用)，机组现满负荷运行，每小时节电3696kW·h，每年可节约开支1117万元，回投资。

关键词:12MW抽汽背压式汽轮机组;试车;运行;总结doi:10．3696/j．issn．1004－8901．2012．04．012中图分类号:TQ113．251

文献标识码:B

文章编号:1004－8901(2012)04－0036－04

ApplyingSummarizationforBack-ExtractingTurbinewithaCapacityof12MW

ZHAOXin-liang，JIANGZhao-hui

(ThreeStarsChemicalEngineeringCompanyLtd．，WoyangAnhui233610

hina)

Abstract:Authorhasintroducedtheoperatingparameters，processflow，mainequipmentanddesignfeaturesforback-extractingturbinesetwithacapacityof12MW;hasbrieflydescribedthecommissioningandoperatingsituationofthisturbineset;hasinspectedtheproblemsexistingincommissio-ningprogressanditsreason;hasproposedthematterstobenoticedinoperationofturbineset．Resultindicatesthatthetotalinvestmentofturbinesetisoperatingcanbemadeunderfullload，electricitycanbesavedby3，696kWperonly13millionYuanRMB(includingcivil，pipelineinstallationfee)，

hour，11，770，000YuanRMBcanbesavedapproximatelyannually，thisinvestmentcanberecoveredinaperiodmorethanoneyear．

Keywords:back-extractingturbinesetwithacapacityof12MW;commissioning;operating;summarizationdoi:10．3696/j．issn．1004－8901．2012．04．012

安徽三星化工有限责任公司原有3台抽凝式汽

轮机，能耗较大，且抽汽压力不能满足化工生产1．3MPa蒸汽的需要，因此公司决定淘汰3MW抽凝式机组，并在该位置新上1台12MW的抽背汽轮机组来满足化工生产所需1．3MPa和0．5MPa的蒸汽用量，同时达到节能耗降的目的。该套机组和原有的6MW、12MW汽轮机重新整合成目前的供热、供电系统，既解决了蒸汽供需紧张的问题，又降低了发电、供热成本，给企业带来了较高的经济效益。笔者以下从机组概况、调试与试运行、运行效益等方面对12MW抽汽背压式汽轮机组的应用情况作一总结，供同行参考。

冷却水。

(2)110kV变电站投入生产后，企业用电不会紧张，长远打算也不需要发更多的电，机组可提供1．3MPa蒸汽供尿素等后工段使用。

(3)由于2009年5月的扩能改造，合成氨产量已由23万t/a上升到30万t/a，后工段用汽紧张需尽快解决。

2

2.1

机组概况

机组优点

抽背汽轮发电机与抽凝机组相比，热利用率相对提高30%，其与背压机组的比热利用相同，但其可以提供2种以上不同参数的蒸汽，一种是抽汽压力为1．3MPa中压蒸汽供尿素以及变换工段使用;另一种是经过背压压力为0．5MPa的蒸汽供造气工段使用;机组的灵活性高，发电的同时还可缓解企业蒸汽供给不足的问题。

1992年毕业于安徽作者简介:赵欣亮(1973年－)，男，安徽涡阳人，省化工学校化工工艺专业，工程师，现任三星化工有限责任公司副总经理，从事化工生产技术管理等工作。

1确定方案

鉴于本公司已经存在2台抽汽凝汽型机组的

实际情况，通过对化工工段用电、用汽平衡的研究，

决定采用抽汽背压式机组主要基于以下几点考虑。(1)抽汽冷凝式通过冷凝造成大量能量损失，而抽汽背压式机组没有蒸汽冷凝，可节省大量循环

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第4期2.2

赵欣亮等12MW抽汽背压式汽轮机组应用总结·37·

运行参数

12MW抽汽背压式机组的抽汽流量为30t/h，出部分蒸汽进入工业热网，另一部分蒸汽继续做功后，其排汽进入排汽热网。汽轮机可有调整抽汽和背压排汽，调整抽汽和排汽主要供工业用汽。抽汽管道上装有液压止回阀，以避免蒸汽倒流影响汽轮机运行安全。当主汽门关闭或甩负荷时，抽汽阀连动装置亦随之动作，并使抽汽阀操纵座内腔压力水被排出，使抽汽阀在弹簧作用下确保关闭。背压排汽管道应安装安全阀。电站热力系统由电力设计单位按实际需要和汽轮机本体情况设计决定。

主蒸汽管路、抽汽管路、排汽管路应尽量对称布置或增加热补偿弯头，以尽可能抵消或减小对汽轮机的推力。

机组工艺流程见图1

。

范围为20～40t/h;背压排汽流量为102t/h，范围为

90～115t/h。主蒸汽参数变化范围及操作要求如下。

(1)蒸汽温度为435℃，420～445℃;蒸汽压力

3．14～3．63MPa为3．43MPa，

(2)当主汽门前蒸汽压力为3．73MPa或温度

为450℃时，每次运行不超过30min，全年累计不超过20h。

(3)当主汽门前蒸汽压力小于3．14MPa或蒸汽温度小于420℃时，应按规定减负荷运行。(4)为保证机组安全和经济运行，必须严格按“热力特性曲线”照所规定的工况操作。

(5)汽机长期运行时所带最低负荷应在额定负荷的1/3以上。

机组运行中主要监视参数见表1，发电机主要监视参数见表2。

表1

序号123456789101112

名

称

机组主要监视参数

主要参数3．14～3．63420～4451．08，最大1．22/5～4/50．12，最大0．140．08～0．1535～4565＜75＜0．052．5～3．535～45

12

参数1200050±0．520～40120

345

汽轮机轴封加热器冷油器减温器电控油泵站

12211

数

功率12MW，抽汽量30t/h，排汽102t/h。冷却水量30t/h，压力0．58MPa。冷却面积40m2，冷却水量117t/h。流量80t/h

油压3．5MPa，油温35～45℃

主汽门前蒸汽压力/MPa温度/℃

主油泵出口油压/MPa轴加疏水箱液位油泵组进口油压/MPa润滑油压/MPa冷油器出口油温/℃轴承回油温度/℃轴承温度/℃轴承振动/mmEH泵控制油压/MPaEH泵控制油温/℃

表2

序号1234

名

发电机主要监视参数

称

发电机额定功率/kW发电机周波/Hz发电机进风温度/℃

发电机定子线圈最高允许温度/℃

2.5

2.3工艺流程

设计特点

12MW抽汽背压式汽轮机组转子由1级复速级和4级压力级组成。压力级叶片均为我国新研发、自行设计的新型直叶片，该叶片造价低廉，热效率高，是近来国家大力推广的产品。本机组具有调整抽汽1．3MPa和背压排汽0．5MPa2种参数蒸汽供化工用汽，既可满足发电又可满足供汽，机组的

来自锅炉的新蒸汽经隔离门到主汽门。主汽

门内装有蒸汽滤网，以分离蒸汽中的水滴和防止杂物进入汽轮机。蒸汽由主汽门经三通接头分别进入汽轮机蒸汽室两侧，蒸汽在汽轮机中膨胀做功抽

12MW抽汽背压式汽轮机组应用总结

“吃干榨净”运用可谓达到了的效果。

为确保机组安全稳定运行，调节系统采用南京汽轮机厂自主研发的国内最先进的电液调节系——DEH－NK。其由计算机控制部分(也称数字统—

控制系统)和EH液压执行机构组成，系统控制精度和自动化水平较高，热电负荷自整性也大为提高。

就减少了双减的开度，降低了背压压力，既优化了

工况还可发电。

6机组振动

汽轮机组试车及运行过程中曾出现过异常振

3机组调试

机组的调试过程十分严细，从机械的DCS调

动的问题，这是汽轮机常见故障中较为复杂的一种

故障。机组投运后的测振数据显示，在额定发电12MW、抽汽为30t/h时，振动值≥0．007mm(额定≤0.005mm)，且此时的轴向位移也偏大。由于机组的振动往往受多方面的影响，只要与机组本体有关的任何一个设备或介质都会成为机组振动的原因，比如进汽参数、疏水、油温、油质等等。没有查出原因时不能轻易打开机组进行检查，应通过可能引起汽轮机振动的汽流激振、转子热变形、摩擦振动等几个主要原因进行排查。

(1)汽流激振的排查。汽流激振的原因:一是出现较大量值的低频分量;二是受到运行参数变化的影响，振动增大并呈突发性。例如负荷变化就可引起叶片受不均衡气体来流的冲击发生汽流激振。排查的方式是:①长时间记录机组每次的振动数据和机组满负荷运行的数据，做出成组曲线，观察曲线的变化趋势和范围;②进行改变升降负荷速率的实验，观察从5t/h到40t/h的抽汽量逐一变化的过程和曲线变化的情况，通过改变汽轮机不同负荷时高压调速汽门重调特性来消除汽流激振，也就是可以采取减少负荷变化的频率和避开产生汽流激振的负荷范围的方式来避免再次发生汽流激振。排查结果表明，汽流激振引起的机组振动可以避免。

(2)转子热变形的排查。通过长期测得的振动——振动信号的相位是判断机组振动临界转数据—

速的非常重要参数之一，也是进行故障诊断的重要参考信息，同时还是进行转子现场动平衡必不可少的重要数据。

机组虽装有振动监测表，但准确度较差，我们主要靠便携式振动表来定期监测振幅偏差。机组转子变形所引发的振动一般发生在机组冷态启动定速后带负荷阶段。当转子温度逐渐升高，材质内应力释放将引起转子热变形，一倍频振动增大，同时可能伴随相位变化。由于引起了转子弯曲变形将会导致机组异常振动。转子弯曲即转子质量偏心，因而会产生与质量偏心类似的旋转矢量激振力，同时轴弯曲会使两端产生锥形运动，因而在轴向还会产生较大的工频振动。另外，转轴弯曲时，由于弯曲产生的弹力和转子不平衡所产生的离心力相位不同，两者之间相互作用会有所抵消，转

试，到整个开机过程和运行调节过程实现了自动

——安全自动保护。一旦出现故障即实现记忆，化—

可迅速查处故障原因，不必推理分析判断，大大缩短了排除故障的时间。调试分为4个步骤:①从机组整套启动开始，操作人员严格按照制定的启动方

2800r/min电液转冲临界平稳过关，案进行操作，

换动作自动调节，第1步获得了成功，标志着电液

转换系统正确;②第2步系统自动缓慢升速到额定3000r/min，标志着调节系统安全可靠，为安全并网发电打下了基础;③第3步合闸并网发电;④第4步增负荷暖机，由排空平稳转化为向化工送汽，机组背压运行成功，电负荷升至5000kW·h，已经具备投抽汽，这是最后一关，同时也是最关键的一关。为确保安全和不影响全厂生产，采取超常规投抽汽操作，即自然投抽汽。

4机组投资

抽汽背压机组总投资1300万元，其中土建费

用73．85万元，管道安装费用19．54万元，设备及技术投资1206．61万元。2008年11月土建施工，2009年5月完成设备安装和工艺配管，2009年6月9日冲转并网，升负荷到2MW由排汽向化工单元提供0．5MPa蒸汽。

5运行情况

2009年6月10日采用不可调自然投方式由抽

汽口先向外供少量蒸汽，然后逐步增加负荷，十分顺利地把抽汽投入到自动状态，抽汽压力自动控制在1．2MPa，随后电负荷也逐渐加到额定的12MW，抽汽量稳定在40t/h，排汽量为100t/h，达到了设计上的最理想状态。机组运行3年来极为稳定，并积累了一定的运行操作经验，如在正常运行过程中，要结合工厂实际来调整运行工艺，以获得最优的运行工况。我公司1．2MPa的蒸汽不够用，每小时还有25t蒸汽要经过减温减压至1．2MPa，于是在运行调节时，在允许范围内尽可能加大抽汽量，这样

12MW抽汽背压式汽轮机组应用总结

轴的振幅在某个转速下会有所减小，即在某个转速

。依据携带型振上，转轴的振幅会产生一个“凹谷”动表监测的数据，分析认为机组的异常振动有可能与

转子热变形有关，遂与汽轮机制造厂协商，打开机组，更换了新的转子以减低机组的异常振动。

总之，机组振动测试结果是研究机组运行状况的重要依据，因此必须加强对机组振动的监测，做到制度化和经常化。当机组振动值突然增大并达到规程规定值时，应及时果断停机，防止损坏扩大。若机组振动增大，但尚未达到紧急停机的振动值时，应及时对比分析，查找原因，并采取措施防止设备损坏事故的发生。

网过滤，运行中多次出现脏物卡住电液阀的情况，造成高低压调杆不动作，影响机组的安全运行。采取的技改措施是在电液阀前增加1个25mm的旁滤，解决了电液阀被卡的问题。(3)原开机时设计是固定1个冲转速率，然后通过控制系统自动调整主汽门开度，但实际运行中，转速波动较大。技改措施是根据开机时转速的不同阶段，设定不同的主汽门阀位限制，设定最大和最小开度，使进汽量的波动不致太大，转速上升平稳，并节约开机时间。

8经济效益

7技改措施

12MW抽汽背压式汽轮机操作弹性高，该机组主要以汽定电，同时降低了用电、用汽费用，减少了大量能量损失。该工艺与抽凝式或背压式工艺相比，可提供2种不同压力的蒸汽，而且节能效果显著。目前该机组满负荷运行，担负着三星化工有限公司生产上所需的0．5MPa和1．3MPa的全部用汽，按额定工况耗汽量10．82kg/kW·h计算，每小时机组节电3696kW·h，每天可节约31032元，全年节约1117．15万元，而且除了油冷器需要少量冷却水外，不再需要大量冷却水来冷凝蒸汽，节能效果极为显著，具有良好的经济效益和环保效益。

收稿日期:2012－04－24

(1)原汽轮机组汽封漏汽的回收设计是直接配

管到除氧器内进行回收，但在实际运行过程中，一旦除氧器压力高于漏汽压力就会出现倒流，造成汽封漏汽进入油系统导致润滑油质量下降，甚至出现水进入油内和机内的情况，威胁机组的安全运行。技改措施是利用1台旧的换热器，用汽封漏汽加热进入除氧器的脱盐水，冷凝下来的凝水直接利用位差回到输水箱重复使用，这样既回收了汽封漏汽的热量，又解决了倒流的问题。

(2)原汽轮机油的过滤设计是在电液阀后加滤行业信息

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2012年第1季度有关化肥行业主要经济指标

序号

行业类别

企业数/个26647238692775582213137523855103735076

资产总计/万元1～3月累计同比/±%8103742644791954454111055134905647707870593765207573262795898282173680832139555402784

15.717.121.617.121.117.830.117.523.451.020.0

主营业务收入/万元1～3月累计同比/±%27039205615288242692445242274085184054447162745200373647423773299431196132238651

14.716.241.616.625.818.832.95.029.843.051.3

利润总额/万元1～3月累计同比/±%172486116790939859661462375765109185644626701322312822848760214679

－15.0－21.027.2－35.32.58.5－21.8－10.35.430.716.9

利税总额/万元1～3月累计同比/±%37115149112785821758183032877117060237360310305518023637530911808820311

－5.8－10.731.6－21.211.922.8－8.3－2.910.135.427.1

1石油和化学工业合计2化学工业3化学矿开采4基础化工原料制造5肥料制造业6氮肥制造7磷肥制造8钾肥制造9复混肥制造

10有机肥、微生物肥制造11其他肥料制造

由上表可知，肥料制造业、石油和化学工业、化学工业主营业务收入均呈现同比增长;在肥料制造业利润总额和利税总额方面，氮、磷、钾肥中只有氮肥同比增长;复混肥、有机肥及微生物肥以及其他肥料均同比增长，特别是后2种肥料同比增长幅度较大。

(本刊通讯员)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/1o51.html