660MW機(jī)組低負(fù)荷下汽動(dòng)給水泵運(yùn)行方式優(yōu)化

鄧盛泓

摘 要：本文結(jié)合目前大型火力發(fā)電廠汽動(dòng)給水泵的常見(jiàn)設(shè)計(jì)運(yùn)用，介紹了對(duì)660MW機(jī)組低負(fù)荷下汽動(dòng)給水泵的運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化后，在保障機(jī)組運(yùn)行安全性的基礎(chǔ)上，在運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性上取得的顯著成效。

關(guān)鍵詞：汽動(dòng)給水泵；安全性；經(jīng)濟(jì)性

中圖分類號(hào)：TK223 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

某廠1、2號(hào)機(jī)組給水系統(tǒng)采用單臺(tái)100%容量汽泵及兩臺(tái)機(jī)共用一臺(tái)30%容量定速電動(dòng)給水泵。汽動(dòng)給水泵組前置泵和主泵均由小汽輪機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)，小汽機(jī)為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)ND（Z）89/84/06型汽輪機(jī)，具有內(nèi)切換、變參數(shù)、變功率、變轉(zhuǎn)速和采用多種汽源。小機(jī)低壓配汽機(jī)構(gòu)采用主機(jī)四段抽汽，同時(shí)也可采用輔助汽源供汽；高壓汽源采用主機(jī)高壓缸排汽（再熱冷段）。小機(jī)低壓汽源來(lái)自主機(jī)4段抽汽，該低壓汽源的參數(shù)隨主機(jī)負(fù)荷的變化而不斷變化，而這種參數(shù)的變化只能在一定的范圍內(nèi)適應(yīng)小機(jī)的調(diào)節(jié)要求，當(dāng)?shù)蛪赫羝麉?shù)降低至小機(jī)不足于驅(qū)動(dòng)汽動(dòng)給水泵達(dá)到所要求的轉(zhuǎn)速時(shí)（主機(jī)負(fù)荷40%負(fù)荷以下，即264MW負(fù)荷以下），主機(jī)的功率平衡將受到破壞。

從調(diào)試到投產(chǎn)，為了保證小機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，一直要求小機(jī)最低轉(zhuǎn)速不應(yīng)低于3500rpm，小機(jī)汽源在負(fù)荷300MW及以上時(shí)采用4段抽汽供，負(fù)荷300MW以下時(shí)采用輔助汽源供。這種方式的特點(diǎn)是小機(jī)的運(yùn)行可靠性高，但帶來(lái)的弊端也很突出：一是4段抽汽汽源和輔助汽源之間的切換操作為全人工手動(dòng)，費(fèi)時(shí)20分鐘以上，操作項(xiàng)目多且復(fù)雜，容易出現(xiàn)誤操作；二是操作時(shí)間長(zhǎng)，300MW到250MW這個(gè)負(fù)荷段的調(diào)整速度達(dá)不到電網(wǎng)調(diào)度的要求，常出現(xiàn)被調(diào)度部門考核扣罰的情況；三是由四抽切換為輔汽供時(shí)小機(jī)汽缸溫降超過(guò)50℃；四是采用輔汽供汽、最低轉(zhuǎn)速控制過(guò)高影響機(jī)組效率，煤耗增加。為了解決以上問(wèn)題，公司結(jié)合機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況，開展了低負(fù)荷下汽動(dòng)給水泵運(yùn)行方式的優(yōu)化研究，在提升機(jī)組運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性上已經(jīng)取得了顯著成效。

1 低負(fù)荷下汽動(dòng)給水泵運(yùn)行方式優(yōu)化的技術(shù)方案及分析

2017年5月份和8月份利用機(jī)組停機(jī)的機(jī)會(huì)組織了專項(xiàng)試驗(yàn)：低負(fù)荷（250MW）下維持小機(jī)汽源四抽供、降低小機(jī)轉(zhuǎn)速至3300rpm左右的小機(jī)穩(wěn)定性試驗(yàn)。

試驗(yàn)條件（一）：

（1）負(fù)荷：250MW～300MW。

（2）供汽方式：四抽供汽。

（3）機(jī)組控制方式：CCS協(xié)調(diào)控制方式。

（4）給水控制方式：再循環(huán)門全關(guān)，給水旁路調(diào)節(jié)門從協(xié)助調(diào)整至全開.

（5）降負(fù)荷速率：5MW/min。

試驗(yàn)情況：

試驗(yàn)過(guò)程：在四抽供汽，CCS協(xié)調(diào)方式，機(jī)組5MW/min速率，4個(gè)工況機(jī)組從300MW降至250MW時(shí)過(guò)程中，給水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)性能穩(wěn)定，給水流量波動(dòng)較小。具體參數(shù)見(jiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)（表1）。

300MW～250MW降負(fù)荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：

（1）在目前常規(guī)采用給水旁路、再循環(huán)門、主汽壓力偏置提高給水泵轉(zhuǎn)速的方式，對(duì)提高給水流量調(diào)節(jié)穩(wěn)定性和靈敏性是有利的，但相應(yīng)經(jīng)濟(jì)性差，小機(jī)用汽量高。

（2）在滿足前置泵流量的情況下，不開啟再循環(huán)門，采用給水旁路協(xié)同調(diào)節(jié)的方式，主汽壓力采用滑壓方式，對(duì)給水控制比較平穩(wěn)，給水泵控制轉(zhuǎn)速和小機(jī)用汽量有所下降。

（3）在進(jìn)一步開大給水旁路調(diào)門開度，降低給水控制壓力的情況下，給水泵控制轉(zhuǎn)速、小機(jī)用汽量下降較為明顯，給水控制轉(zhuǎn)速150r/min～180r/min，用汽量進(jìn)一步下降，相應(yīng)給水調(diào)節(jié)相對(duì)平緩，經(jīng)濟(jì)性提高。

（4）在旁路給水調(diào)節(jié)門全開、滑壓方式下，完全由汽動(dòng)給水泵調(diào)節(jié)的方式，上水動(dòng)能完全由給水泵及協(xié)調(diào)系統(tǒng)控制，上水阻力減少，對(duì)應(yīng)控制轉(zhuǎn)速有明顯下降，給水流量、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)平穩(wěn)，汽動(dòng)給水泵的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性提高。相比常規(guī)工況，各負(fù)荷段相對(duì)應(yīng)的給水泵轉(zhuǎn)速下降300r/min左右，用汽量下降6t/h～9t/h。

從上述機(jī)組試驗(yàn)經(jīng)過(guò)和數(shù)據(jù)分析，從300MW降至250MW負(fù)荷，在CCS協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)控制品質(zhì)較好的情況下，采用完全由汽動(dòng)給水泵控制給水流量的方式是能滿足要求，但需控制降負(fù)荷速率和較高的CCS協(xié)調(diào)品質(zhì)，防止系統(tǒng)過(guò)調(diào)引起水煤比失穩(wěn)。

試驗(yàn)條件（二）：

（1）機(jī)組300MW負(fù)荷工況下，小機(jī)汽源由四抽供汽；

（2）機(jī)組CCS模式；

（3）主給水電動(dòng)門關(guān)閉，調(diào)整旁路給水調(diào)節(jié)門至全開，給水量通過(guò)汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)；

（4）給水泵前置泵流量調(diào)節(jié)給水泵再循環(huán)門全關(guān)，根據(jù)最低流量及泵組運(yùn)行情況調(diào)節(jié)；

（5）主汽壓力維持滑壓運(yùn)行方式，按設(shè)定壓力不偏置壓力；

（6）按正常運(yùn)行維持4臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行。

試驗(yàn)過(guò)程及情況：

（1）在四抽供汽、旁路給水調(diào)門全開、汽泵再循環(huán)門未開、主汽壓力未偏置的工況下，機(jī)組負(fù)荷300MW，以每10MW為幅度，減負(fù)荷速率5MW/min降負(fù)荷至250MW（各負(fù)荷段數(shù)據(jù)見(jiàn)表2），然后重新帶回300MW，加、減負(fù)荷過(guò)程中汽泵運(yùn)行平穩(wěn)。

（1）從試驗(yàn)過(guò)程分析，在四抽供汽方式下，機(jī)組由300MW降負(fù)荷至250MW，汽動(dòng)給水泵組能夠穩(wěn)定運(yùn)行，但需要控制降負(fù)荷速度，避免過(guò)調(diào)。

（2）在250MW負(fù)荷以下，四抽汽源能滿足小機(jī)的調(diào)節(jié)要求，在低于230MW負(fù)荷時(shí)CCS協(xié)調(diào)方式內(nèi)滑壓切換為定壓運(yùn)行方式，在切換過(guò)程中出現(xiàn)主汽壓力波動(dòng)而引起給水量及轉(zhuǎn)速的波動(dòng)，下一步需要對(duì)低負(fù)荷工況下CCS協(xié)調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，保持運(yùn)行參數(shù)的穩(wěn)定。本次機(jī)組減負(fù)荷至215MW，四抽壓力降至0.41MPa，給水泵轉(zhuǎn)速3127r/min，低壓調(diào)門開度45.78%，給水流量661t/h，與鍋爐最低給水流量611t/h，繼續(xù)下調(diào)轉(zhuǎn)速的空調(diào)有限，須保持給水流量在最低給水流量611t/h以上，需在MEH系統(tǒng)上設(shè)定最低轉(zhuǎn)速，在四抽壓力往下降時(shí)才能實(shí)現(xiàn)高壓汽源的切換。同時(shí)對(duì)低于200MW負(fù)荷的給水控制策略進(jìn)行調(diào)整，旁路給水協(xié)助調(diào)節(jié)，滿足給水控制要求。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)低負(fù)荷下汽動(dòng)給水泵運(yùn)行方式的優(yōu)化，低負(fù)荷下維持小機(jī)汽源四抽供、降低小機(jī)轉(zhuǎn)速至3300rpm左右，供電標(biāo)煤耗降低5g/kWh左右，按照2017年1、2號(hào)機(jī)組負(fù)荷300MW以下供電量約8億kWh計(jì)算，共可節(jié)約標(biāo)煤4000t，每噸到廠標(biāo)煤按1000元計(jì)算，一年可節(jié)省400萬(wàn)元生產(chǎn)成本，在提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性方面已體現(xiàn)出該技術(shù)的顯著成效。在國(guó)家提倡節(jié)能減排的大環(huán)境下，低負(fù)荷下汽動(dòng)給水泵運(yùn)行方式的優(yōu)化值得繼續(xù)深入研究?jī)?yōu)化和大力推廣。

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