600MW機(jī)組啟停汽動(dòng)給水泵上水方式探討

詹新民 王瑞軍 隆 波

(華能云南滇東第二發(fā)電廠，云南 曲靖 655550)

1 概述

機(jī)組鍋爐為亞臨界壓力，一次再熱，單爐膛平衡通風(fēng)，自然循環(huán)，單汽包“W”型鍋爐。鍋爐型號(hào):B＆WB－2028/17.4—M型;汽輪機(jī)為亞臨界、一次中間再熱、單軸三缸四排汽、沖動(dòng)凝汽式，設(shè)計(jì)額定功率為600MW，型號(hào)為 N600—16.7/538/538，本機(jī)共設(shè)有八段抽汽，分別供給三臺(tái)高壓加熱器、一臺(tái)除氧器、四臺(tái)低壓加熱器;每臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組采用2臺(tái)50% 額定給水流量汽動(dòng)給水泵組和1臺(tái)30%額定給水流量的電動(dòng)給水泵，用于機(jī)組啟停時(shí)及低負(fù)荷時(shí)給鍋爐上水;給水操作臺(tái)設(shè)置100%主路和30%旁路上水兩種方式，機(jī)組啟停時(shí)采用30%旁路上水，負(fù)荷達(dá)到180MW以上時(shí)倒換為100%主路上水。

2 機(jī)組啟停鍋爐上水方式

機(jī)組啟停鍋爐上水方式的現(xiàn)狀給水泵所配套使用的2臺(tái)主給水泵汽輪機(jī) (以下稱小汽機(jī))為單缸、沖動(dòng)、冷凝式，型號(hào)為G7－1.0，是變參數(shù)、變轉(zhuǎn)速、變功率和能采用多種汽源的汽輪機(jī)，額定功率為7000KW，額定轉(zhuǎn)速為5000r/min，控制系統(tǒng)采用MEH控制方式，一階臨界轉(zhuǎn)速2365 r/min，二階臨界轉(zhuǎn)速7133 r/min。正常運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍2900～6100 r/min。它的三路汽源均為主蒸汽、四抽汽源、輔助蒸汽見圖1。

圖1 汽輪機(jī)三路汽源圖

汽動(dòng)給水泵正常運(yùn)行時(shí)，汽源由主汽輪機(jī)四段抽汽提供，主蒸汽作為高負(fù)荷時(shí)的備用汽源，由于四抽的參數(shù)隨著主機(jī)負(fù)荷的降低而降低，在運(yùn)行中，當(dāng)主汽輪機(jī)負(fù)荷下降到額定負(fù)荷的40%以下時(shí)，四抽蒸汽已經(jīng)不能滿足主給水泵功耗的需要，此時(shí)要在小汽機(jī)低壓主汽閥門前通入相應(yīng)壓力、溫度的輔助蒸汽，該輔助蒸汽由相鄰機(jī)組提供，兩個(gè)低壓汽源不能自動(dòng)切換。電動(dòng)調(diào)速給水泵所配套使用的是1臺(tái)功率為6300 kw的6kV電機(jī)，在機(jī)組啟動(dòng)、停止以及事故處理時(shí)使用，機(jī)組運(yùn)行時(shí)作為汽動(dòng)給水泵的備用泵。早期600 MW機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，鍋爐上水多采用電動(dòng)調(diào)速給水泵的上水方式，因?yàn)殡妱?dòng)調(diào)速給水泵具有轉(zhuǎn)速可以從1600～5300 r/min大范圍內(nèi)平穩(wěn)連續(xù)調(diào)節(jié)、汽包水位易于控制的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)帶來兩方面的主要問題:一方面使廠用電量增加，因?yàn)闄C(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)從點(diǎn)火到機(jī)組帶300 MW負(fù)荷約需10h，如果做電氣和汽機(jī)等專業(yè)試驗(yàn)，時(shí)間將增加4～5 h，如果是新機(jī)組試運(yùn)或大修后試運(yùn)，時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)。機(jī)組滑停時(shí)間正常在2 h，機(jī)組的一次啟停將增加4×10～6×10 kW·h的用電量，很不經(jīng)濟(jì)。另一方面，因沒有備用給水泵，使可靠性降低。若電動(dòng)給水泵故障跳閘，將使鍋爐滅火，機(jī)組啟動(dòng)失敗。因此實(shí)踐證明，探討在機(jī)組啟動(dòng)、停止時(shí)采用輔助汽源驅(qū)動(dòng)汽動(dòng)給水泵向鍋爐上水的方式，是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)、安全、可靠的措施.。

3 啟動(dòng)全程采用汽動(dòng)給水泵上水

1)汽動(dòng)給水泵汽源由相鄰機(jī)組輔助汽源供給，控制蒸汽參數(shù)0.8MPa，280℃，沖轉(zhuǎn)小汽輪機(jī)時(shí)，疏水要充分保證有50℃以上過熱度。為此保證沖轉(zhuǎn)蒸汽溫度高，在輔汽供小機(jī)氣源管最低處新加一路Ф32疏水管，保證進(jìn)入小機(jī)的蒸汽疏水充分。

2)機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，汽包壓力為無壓狀態(tài)，利用相鄰機(jī)組汽源對(duì)A汽動(dòng)給水泵沖自2050rpm暖機(jī) (考慮一階臨界轉(zhuǎn)速2365 r/min)，檢查給水泵出口壓力在5.5Mpa左右，保持再循環(huán)全開。此時(shí)小機(jī)因蒸汽流量低，排汽缸因鼓風(fēng)摩擦過熱造成排汽溫度高達(dá)80度以上，應(yīng)注意將大機(jī)低壓缸真空提至－70Kpa以上 (大氣壓為83Kpa)，適當(dāng)降低進(jìn)入小機(jī)的蒸汽壓力，以提高進(jìn)汽量，同時(shí)沖轉(zhuǎn)小機(jī)時(shí)須將小機(jī)排汽減溫水開啟，保持排汽溫度為75℃以下。在小機(jī)2050rpm暖機(jī)20分鐘后檢查各軸承振動(dòng)、軸向位移、各軸承溫度、小機(jī)排汽缸溫度正常，開啟給水泵出口門通過水旁路調(diào)整門向鍋爐汽包上水，維持上水流量為100～150 T/H(夏季可增大流量至200 T/H)。在上水時(shí)著重檢查汽前置泵軸承溫度，是否有串軸現(xiàn)象。同時(shí)維持運(yùn)行機(jī)組安全運(yùn)行時(shí)，輔汽聯(lián)箱汽源高負(fù)荷時(shí)采取四抽供汽，低負(fù)荷切換為冷再供汽，穩(wěn)定#1機(jī)輔汽聯(lián)箱蒸汽壓力在0.8Mpa左右。

3)汽包上水到0～50mm后，鍋爐進(jìn)行點(diǎn)火，升溫升壓，當(dāng)汽包壓力升至4.5Mpa，將汽泵沖轉(zhuǎn)至2800rpm(避開一階臨界轉(zhuǎn)速2365 r/min)，泵出口壓力8.5Mpa，繼續(xù)向鍋爐補(bǔ)水，過程中應(yīng)全面檢查小機(jī)及給水泵各軸承振動(dòng)、軸向位移、各軸承溫度各TSI參數(shù)正常。

4)當(dāng)主再熱蒸汽參數(shù)達(dá)到大機(jī)沖轉(zhuǎn)條件，對(duì)汽輪機(jī)開始沖轉(zhuǎn)，沖轉(zhuǎn)暖機(jī)過程中，根據(jù)蒸汽流量、汽包水位的變化情況，相應(yīng)提高汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速。此時(shí)檢查電泵應(yīng)在緊急備用狀態(tài)，防止小機(jī)出現(xiàn)異常，鍋爐缺水事故。同時(shí)用輔汽對(duì)B小機(jī)進(jìn)行沖轉(zhuǎn)至2050 rpm暖機(jī)20分鐘，后速率300 rpm繼續(xù)沖轉(zhuǎn)至3100 rpm，維持給水泵循環(huán)運(yùn)行，因用汽量增大，注意運(yùn)行機(jī)組輔汽聯(lián)箱壓力正常。

5)小機(jī)汽源切換，為防止機(jī)組負(fù)荷快速升高造成輔汽汽源供汽不足，當(dāng)機(jī)組并網(wǎng)帶負(fù)荷到200MW以上時(shí)，逐步將B汽動(dòng)給水泵并入系統(tǒng)接帶負(fù)荷。當(dāng)負(fù)荷達(dá)到300MW穩(wěn)定后，四段抽汽壓力與輔汽壓力接近時(shí)，可先將一臺(tái)汽動(dòng)給水泵的汽源又輔汽倒換至四段抽汽供。第一臺(tái)小機(jī)汽源倒換四段抽氣穩(wěn)定后，再將第二臺(tái)小機(jī)汽源也倒換成四段抽汽供，注意在倒換中防止汽源壓力突變引起轉(zhuǎn)速和給水流量大幅波動(dòng)。汽源倒換完畢后投入小機(jī)高壓汽源備用小機(jī)各汽源見圖1。

6)機(jī)組啟動(dòng)汽泵上水過程中，要監(jiān)視好小汽輪機(jī)機(jī)及給水泵各軸承振動(dòng)、軸向位移、各軸承溫度及聲音正常，各TSI參數(shù)正常，電泵投入備用。

4 停運(yùn)全程采用汽動(dòng)給水泵上水

機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，A.B汽動(dòng)給水泵各帶50%負(fù)荷，汽源均為四段抽汽供，輔助汽源備用，輔助汽源由鄰機(jī)輔肋聯(lián)箱供供給。停機(jī)過程中，當(dāng)負(fù)荷降至300MW，逐步將A汽動(dòng)給水泵的汽源由四段抽汽倒至輔助汽源，以后滑參數(shù)降負(fù)荷過程中并將B汽動(dòng)給水泵的負(fù)荷全部倒至A汽動(dòng)給水泵，此時(shí)可將輔助汽源壓力適當(dāng)調(diào)高一點(diǎn)。防止壓力太低引起A汽動(dòng)給水泵調(diào)門全開失去調(diào)節(jié)能力。B汽動(dòng)給水泵負(fù)荷全部倒至A汽動(dòng)給水泵后，檢查A汽動(dòng)給水泵運(yùn)行無異常，給水流量，汽包水位穩(wěn)定。將B汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速降至3100rpm，關(guān)汽泵出口門，維持泵循環(huán)運(yùn)行列為備用狀態(tài)。以防止A汽動(dòng)給水泵故障跳閘后的緊急備用上水。負(fù)荷降到零發(fā)電機(jī)解列，停運(yùn)B汽泵，維持A汽泵運(yùn)行，間斷性給汽包上水，當(dāng)汽包壓力降至0.5Mpa帶壓放水后再停止汽泵運(yùn)行。停機(jī)過程中電泵一直保持備用狀態(tài)。

5 上水方案分析

1)從鍋爐上水至鍋爐點(diǎn)火升壓這個(gè)階段，與傳統(tǒng)的利用電泵上水的方法相比，利用汽泵完成率鍋爐供水任務(wù)，其優(yōu)越性可以先從節(jié)能方面可以做如下比較。

以600 MW機(jī)組啟動(dòng)為例，上水的電泵平均電流取400A，其功率 P=UIcosφ=3803.58kW，從電泵啟動(dòng)到機(jī)組耗電能W=P*T其中 P=UIcosφ=364.8kW

總耗電量為W=P*T=5472kW*h，其總費(fèi)用為3283元。

汽泵耗汽量為平均12t/h，蒸汽參數(shù)0.6MPa，280℃，其焓值 h為:3022kJ/kg，鍋爐效率為91.8%，標(biāo)煤低位發(fā)熱量為29271kJ/kg，各管道損失為2%，鍋爐產(chǎn)生1kg參數(shù)為0.8MPa，280℃的蒸汽所消耗的煤量為:3022/(29271*91.8* (1－2%)) =0.11476kg，總耗煤量為20.66噸，以每噸標(biāo)煤進(jìn)價(jià)650元，總費(fèi)用是13429元。汽泵上水總耗費(fèi)13429+3283=16712元。

2)從安全性上分析，由于整個(gè)啟動(dòng)過程中，汽泵上水，排除了電泵上水時(shí)，電泵因液力偶合器傳動(dòng)部件磨損、卡澀、工作油系統(tǒng)和潤(rùn)滑油系統(tǒng)等故障，不能正常投運(yùn)，延誤啟機(jī)時(shí)間或造成給水中斷。而汽泵上水過程中電動(dòng)給水泵組始終負(fù)荷350MW以上退出電泵總用時(shí)大約15小時(shí)。其耗能為，W=P*T=3803.58*15=57053.7 kW*h，如果以外購電價(jià)0.6元/kW*h，其總費(fèi)用為:34232元。

如果同樣條件下以汽泵代替電泵上水其耗能為汽前泵耗電能與汽泵耗汽所用的熱能之和。汽前泵處于備用狀態(tài)，并且其啟動(dòng)速度非常快，故開機(jī)過程中對(duì)給水系統(tǒng)來說，用汽泵組上水比用電泵組上水其可靠性更高，因而提高了啟動(dòng)的可靠性。

3)運(yùn)行操作上，汽泵上水調(diào)節(jié)裕度大，給水由30%旁路切主路運(yùn)行時(shí)擾動(dòng)小，利于汽包水位控制，特別是機(jī)組熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)，利于機(jī)組迅速帶負(fù)荷。

6 結(jié)論

綜上所述，在兩臺(tái)機(jī)組啟停過程中全采用汽動(dòng)給水泵給向鍋爐上水，電動(dòng)給水泵處于緊急備用，達(dá)到了降低成本的目的，有效提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。

［1］楊敏媛.火電廠動(dòng)力設(shè)備 ［M］.北京:中國(guó)水利電力出版社.

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［3］嚴(yán)家騄，余曉福.水和水蒸氣熱力性質(zhì)圖表 ［M］.哈爾濱:高等教育出版社.

［4］靖長(zhǎng)才.采用汽動(dòng)給水泵替代電動(dòng)給水泵實(shí)現(xiàn)機(jī)組啟動(dòng)的經(jīng)濟(jì)性分析 ［J］.電力設(shè)備2008年 (1);9－1.