完全汽動(dòng)給水泵給水啟停方式分析

王 磊

（中電投河南電力有限公司平頂山發(fā)電分公司，河南 平頂山 467000）

1 設(shè)備概況

某電廠1，2號(hào)機(jī)組為1 000 MW超超臨界機(jī)組，采用東方鍋爐廠設(shè)計(jì)制造的DG3000/26.15-Ⅱ1型超超臨界變壓運(yùn)行直流鍋爐。鍋爐為單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天島式布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。該鍋爐采用內(nèi)置式啟動(dòng)分離系統(tǒng)。

該電廠1,2號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠引進(jìn)東芝技術(shù)生產(chǎn)制造的超超臨界、一次中間再熱、沖動(dòng)式、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī)，型號(hào)為N1000-25/600/600，額定出力為1 000 MW。機(jī)組采用復(fù)合變壓運(yùn)行方式，汽輪機(jī)具有八級(jí)非調(diào)整回?zé)岢槠?，采用高、中壓缸?lián)合啟動(dòng)方式，配置2臺(tái)50 % BMCR(鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量)容量的汽動(dòng)給水泵組及1臺(tái)25 % BMCR容量的電動(dòng)給水泵。

小汽輪機(jī)配有高壓和低壓2個(gè)相互獨(dú)立的汽源，高壓汽源為冷再，低壓汽源為主機(jī)四段抽汽或輔汽聯(lián)箱來(lái)汽。

每臺(tái)機(jī)組均設(shè)有獨(dú)立的輔汽系統(tǒng)，輔汽系統(tǒng)主要為滿足機(jī)組啟、停，及非正常工況下小汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、汽機(jī)軸封、除氧器加熱等用汽的需要。

2 電動(dòng)給水泵給水啟動(dòng)方式

在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)給水泵的給水啟動(dòng)方式是采用電動(dòng)給水泵作為啟動(dòng)工作泵，完成鍋爐上水、鍋爐冷態(tài)沖洗、熱態(tài)沖洗、升溫升壓過(guò)程。在自凝結(jié)水啟動(dòng)、除氧器上水完成至機(jī)組并網(wǎng)帶250 MW負(fù)荷期間，電動(dòng)給水泵始終作為工作泵，汽動(dòng)給水泵處于準(zhǔn)備階段。機(jī)組出力在250 MW左右時(shí)，電動(dòng)給水泵切為1臺(tái)汽動(dòng)給水泵運(yùn)行，電動(dòng)給水泵作旋轉(zhuǎn)備用;機(jī)組負(fù)荷達(dá)到450 MW時(shí)，第2臺(tái)汽動(dòng)給水泵投運(yùn)，雙汽泵正常運(yùn)行后，電動(dòng)給水泵停運(yùn)備用。

實(shí)踐表明，電動(dòng)給水泵的給水啟動(dòng)方式存在機(jī)組廠用電率高、安全性低、局限性大等問(wèn)題。

2.1 耗電成本高

該電廠1，2號(hào)機(jī)組電動(dòng)給水泵的電機(jī)功率均為4 600 kW，按照電動(dòng)給水泵給水啟動(dòng)方式啟動(dòng)機(jī)組，電動(dòng)給水泵的工作時(shí)間和電耗為：機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)約15 h，電耗約6.9萬(wàn)kWh；機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)約4 h，電耗約1.8萬(wàn)kWh；新安裝或大修后第1次機(jī)組帶負(fù)荷啟動(dòng)約20 h，電耗約9.2萬(wàn)kWh。因此，電動(dòng)給水泵給水啟動(dòng)方式電耗較高，不經(jīng)濟(jì)。

2.2 安全可靠性低

由于汽動(dòng)給水泵組啟動(dòng)過(guò)程需要進(jìn)行小汽輪機(jī)真空系統(tǒng)投運(yùn)、汽源暖管、沖轉(zhuǎn)、小機(jī)暖機(jī)、升速等過(guò)程，因此汽動(dòng)給水泵組啟動(dòng)需要時(shí)間較長(zhǎng)。在電動(dòng)給水泵給水啟動(dòng)方式下，一旦電動(dòng)給水泵故障跳閘，汽動(dòng)給水泵作為備用泵不能快速并入系統(tǒng)運(yùn)行，將引起給水流量低，鍋爐MFT(鍋爐主燃料跳閘)主保護(hù)動(dòng)作，延長(zhǎng)機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間。因此，機(jī)組啟動(dòng)階段汽動(dòng)給水泵作為備用泵的方式不安全。

機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，若直接用汽動(dòng)給水泵提供給水，則電動(dòng)給水泵可作為啟動(dòng)階段的備用給水泵，一旦汽動(dòng)給水泵出現(xiàn)異常，電動(dòng)給水泵聯(lián)啟可以迅速投入運(yùn)行，能夠最大限度地避免因汽動(dòng)給水泵故障引起的啟動(dòng)工作中斷損失(一旦汽動(dòng)給水泵跳閘引起鍋爐MFT保護(hù)動(dòng)作，再恢復(fù)將花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間)，保證機(jī)組啟停過(guò)程中給水安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。

2.3 凝汽器真空建立過(guò)程緩慢

機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，采用汽動(dòng)給水泵給水啟動(dòng)方式，因汽動(dòng)給水泵組啟動(dòng)較早，小汽輪機(jī)隨主機(jī)一同建立真空，避免了主機(jī)真空建立后，小汽輪機(jī)啟動(dòng)抽真空時(shí)，小機(jī)排汽大蝶閥前后差壓大、開(kāi)啟難的問(wèn)題。另外，盡早投入小機(jī)軸封，可以防止主機(jī)抽真空時(shí)從小機(jī)軸封處漏入空氣，從而加速了抽真空的過(guò)程，減少了真空泵的電耗和抽真空時(shí)間。在這方面電動(dòng)給水泵的給水啟動(dòng)方式?jīng)]有優(yōu)勢(shì)。

3 完全汽動(dòng)給水泵的給水啟動(dòng)方式

完全汽動(dòng)給水泵的給水啟動(dòng)方式是指在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)不再啟動(dòng)電動(dòng)給水泵，而是利用輔汽聯(lián)箱來(lái)汽作為小機(jī)汽源，啟動(dòng)汽動(dòng)給水泵代替電動(dòng)給水泵，完成鍋爐上水、冷態(tài)沖洗、熱態(tài)沖洗、升溫升壓等機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程。

3.1 汽動(dòng)給水泵組小流量運(yùn)行時(shí)的安全問(wèn)題

1，2號(hào)機(jī)組的汽動(dòng)給水泵為上海電力修造總廠生產(chǎn)的多級(jí)離心泵，關(guān)閉汽動(dòng)給水泵組再循環(huán)所需的最小流量為860 t/h，其所配置的前置泵為HPT300-330-4S型單級(jí)單吸離心泵，該泵的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定其在流量較小時(shí)有較大的軸向竄動(dòng)。鍋爐啟動(dòng)初期階段，所需給水量較小，低于汽動(dòng)給水泵組再循環(huán)關(guān)閉所需的最小流量。通過(guò)調(diào)節(jié)汽動(dòng)給水泵再循環(huán)門的開(kāi)度，能保證鍋爐啟動(dòng)初期給水的需要，并且能安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。

3.2 汽動(dòng)給水泵低流量工況調(diào)節(jié)精度問(wèn)題

由于汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)線性略差，在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中容易引起后續(xù)鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)的異常擾動(dòng)，給啟動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)整帶來(lái)不便。在完全汽動(dòng)給水泵機(jī)組啟動(dòng)方式的運(yùn)用過(guò)程中，應(yīng)針對(duì)汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)線性相對(duì)較差的的運(yùn)行特點(diǎn)采取相應(yīng)的穩(wěn)定措施：根據(jù)給水母管壓力變化情況，盡可能減少對(duì)汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速的干預(yù)，依靠省煤器入口主給水旁路調(diào)閥做主調(diào)，汽動(dòng)給水泵作為被動(dòng)的輔助調(diào)整。這樣有利于阻止因汽動(dòng)給水泵線性不良對(duì)后續(xù)啟動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)整帶來(lái)的不利影響,使主給水流量滿足鍋爐的需要。

3.3 汽動(dòng)給水泵汽源切換操作的要點(diǎn)

采用輔助蒸汽作為小機(jī)的工作汽源，隨著負(fù)荷的升高，必須將汽源由輔汽切為四抽。汽動(dòng)給水泵汽源切換操作要點(diǎn)為：充分依靠汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速、自動(dòng)控制來(lái)保持系統(tǒng)自穩(wěn)定性，緩慢操作，認(rèn)真比較2路汽源的參數(shù)，盡可能在壓力接近的工況下切換。一般在機(jī)組500 MW負(fù)荷時(shí)，切換第1臺(tái)汽動(dòng)給水泵的工作汽源。

3.4 采用汽動(dòng)給水泵給水啟動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)

3.4.1 節(jié)能效益顯著

以機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)為例，若采用電動(dòng)給水泵給水啟動(dòng)方式，從上水至電動(dòng)給水泵退出約15 h，耗電約6.9萬(wàn)kWh，增加了機(jī)組綜合廠用電率和供電煤耗，且其用電由啟備變提供，電價(jià)較高。若采用汽動(dòng)給水泵給水啟動(dòng)方式，單臺(tái)汽動(dòng)給水泵在相應(yīng)的15 h內(nèi)，平均消耗輔助蒸汽(0.8 MPa/342 ℃)流量約23 t/h，對(duì)提供汽源的機(jī)組煤耗影響較小。

3.4.2 安全性能提高

在電動(dòng)給水泵給水啟動(dòng)方式下，一旦出現(xiàn)故障跳閘，由于汽動(dòng)給水泵啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，難于立即投運(yùn)，會(huì)使給水流量低，造成鍋爐MFT保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組啟動(dòng)中斷。再次啟動(dòng)鍋爐需要重新吹掃、點(diǎn)火、升溫升壓，恢復(fù)起來(lái)需要時(shí)間較長(zhǎng)。采用汽動(dòng)給水泵給水啟動(dòng)方式，一旦汽動(dòng)給水泵出現(xiàn)異常，電動(dòng)給水泵能夠迅速啟動(dòng)并出力運(yùn)行，大大降低了機(jī)組啟動(dòng)工作中斷的概率，優(yōu)化了機(jī)組啟動(dòng)操作流程，減少了運(yùn)行操作量。

在除氧器上水完成、水質(zhì)合格后即可執(zhí)行2臺(tái)汽動(dòng)給水泵注水、啟動(dòng)盤車操作：主機(jī)和1臺(tái)小汽機(jī)同時(shí)供軸封、大小機(jī)同時(shí)建立真空；啟動(dòng)汽動(dòng)給水泵前置泵實(shí)現(xiàn)鍋爐上水；啟動(dòng)1臺(tái)汽動(dòng)給水泵，建立鍋爐啟動(dòng)給水流量，實(shí)現(xiàn)汽動(dòng)給水泵為鍋爐啟動(dòng)提供給水。機(jī)組負(fù)荷升至450 MW以上時(shí)，并入第2臺(tái)汽動(dòng)給水泵(可直接用工作汽源沖轉(zhuǎn)，避免切換汽源的操作風(fēng)險(xiǎn))。整個(gè)給水系統(tǒng)的投入操作伴隨機(jī)組整體啟動(dòng)操作有序、分步地進(jìn)行，不單獨(dú)占用啟動(dòng)時(shí)間，做到科學(xué)的統(tǒng)籌安排。

3.4.3 經(jīng)濟(jì)效益顯著

采用汽動(dòng)給水泵給水啟動(dòng)方式可使汽動(dòng)給水泵及時(shí)投入，縮短了機(jī)組并網(wǎng)后升負(fù)荷階段的操作時(shí)間，較電動(dòng)給水泵給水啟動(dòng)方式節(jié)約操作時(shí)間約1 h，有利于及早切斷燃油，降低了機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中的燃油消耗，降低了機(jī)組的啟動(dòng)成本。以機(jī)組純冷態(tài)啟動(dòng)為例，采取給水泵給水啟動(dòng)方式比采用傳統(tǒng)電動(dòng)給水泵給水啟動(dòng)方式一次節(jié)約成本費(fèi)用約6 000元。對(duì)于檢修后機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中試驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)的情況，則經(jīng)濟(jì)效益更為顯著。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，該廠2臺(tái)1 000 MW機(jī)組在冷、熱態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中，采用完全汽動(dòng)給水泵給水啟動(dòng)方式安全可靠，節(jié)能效益顯著，能縮短啟動(dòng)時(shí)間，減少啟動(dòng)過(guò)程中的操作量，優(yōu)化了機(jī)組的啟動(dòng)過(guò)程，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 胡念蘇．汽輪機(jī)設(shè)備系統(tǒng)及運(yùn)行(1 000 MW火力發(fā)電機(jī)組培訓(xùn)教材)[M] ．北京：中國(guó)電力出版社，2010.