發電機組氣泵開機運行方式探討

大唐戶縣第二熱電廠 徐向陽 張少波

發電機組氣泵開機運行方式探討

大唐戶縣第二熱電廠 徐向陽 張少波

戶縣第二熱電廠安裝2臺引進型300 MW機組，其冷態啟動時間較長。其中，汽包上水需要3～4 h，點火升壓到汽輪機沖轉需要4～5 h，汽輪機沖車暖機到并網需要5～6 h，發電機并網帶初負荷暖機到150 MW負荷廠用電切換完需要1～2 h，再加上相關啟動試驗所需時間，整個開機過程需要14～16 h。這期間鍋爐的上水，按照慣例一般采用電泵給水泵進行，由于電動給水泵效率低、功率大，導致機組啟動過程中耗費了大量廠用電。如能在不新增加設備和其他投資的情況下，僅通過改變機組上水設備的運行方式，而能節約這部分電量的話，其效益將非常客觀。筆者所在的戶縣第二熱電廠通過采用氣泵開機，對此進行了有益的嘗試。

一、氣泵開機可行性分析

氣泵開機全程包括2個階段：第一階段是利用前置泵進行汽包上水至點火水位，并維持汽包起壓前水位穩定；第二個階段是在汽包起壓后沖轉氣泵，并對汽包進行上水，直到機組接帶目標負荷。

1. 氣泵前置泵上水可行性分析。由《前置泵設備技術規范》可知，前置泵揚程89.46 m，汽包標高62.2 m，前置泵上水完全滿足鍋爐點火升壓階段鍋爐上水需要。針對汽包上水初期流量低，汽前泵（雙吸泵）在低負荷可能發生串軸的問題，在實際操作中可適當開啟氣泵再循環門。經實際測試未見明顯串軸，汽前泵推力瓦溫度、回油溫度無明顯變化，對設備的安全性沒有影響。

2. 氣泵在啟動初期上水可行性分析。氣泵在開機過程中，由于出力較低，在機組中速暖機長時間在1 800 r/min轉速運行，可能使小機排汽溫度偏高。經現場觀察，當氣泵出口壓力較低、流量較小時，排氣溫度稍高。但開啟氣泵再循環，將給水倒至旁路運行后，采用給水調門進行節流調節，保持小機較大通汽量，則氣泵的排汽溫度可以下降至65 ℃，完全可以保證小機的安全性。

機組在啟動初期，除氧器水箱水溫為120～150 ℃，此飽和溫度對應的壓力為0.15～0.47 Mpa，水泵在正常工作中所做功主要用于提高壓力能，內能基本未變即水泵出入口溫度基本不變，實際中給水泵出、入口溫度確實基本不變，這說明給水泵入口水溫即為除氧器水箱水溫。為了保證氣泵正常工作，必須控制氣泵入口壓力＞該水溫對應的飽和壓力+必須汽蝕余量，氣泵入口保證壓力＝（該水溫對應的飽和壓力+必須汽蝕余量）×裕度系數。裕度系數一般取1.1～1.2。在實際運行中，除氧器水箱最高溫度約150 ℃，對應壓力0.47 MPa，而依次推算出的保證壓力＝（0.47+0.3）×（1.1～1.3）MPa =0.86～1..0 MPa，在啟動初期前置泵出口壓力＞1.28 MPa，完全滿足氣泵入口壓力要求，不會發生氣泵汽化、汽蝕等不安全現象。

二、氣泵開機操作方法

1. 點火前，用氣泵前置泵上水至汽包最低可見水位。

2. 氣泵控制水位期間，應以給水調門控制為主，氣泵轉速為輔。

3. 點火初期用前置泵控制鍋爐水位（一般不用補水）。此時應做好小機沖轉前的準備工作，隨時接帶負荷。

4. 氣泵沖轉后，控制給水母管與汽包差壓在0.7～1 MPa，根據汽包壓力緩慢提升氣泵轉速。同時，利用給水調門控制汽包水位。

5. 氣泵在2 500 r/min左右存在一階臨界轉速，因此，在2 300～2 700 r/min之間要快速通過，此時給水母管與汽包差壓＞2 MPa以上，應注意關小調門。

6. 氣泵轉速在2 700 r/min 以上時，應繼續控制給水母管與汽包差壓在0.7～1 MPa。

7. 因氣泵轉速為900 r/min時，出口壓力為2.05 MPa；轉速為1 800 r/min時，出口壓力為4.05 MPa；轉速為3 100 r/min時，壓力為10 MPa。所以升速時不必按規程分900，1 800，3 100 r/min三個階段進行暖機，而應根據給水母管與汽包差壓緩慢對氣泵升速。但是必須避開臨界轉速，并在接近推薦轉速階段按照規程要求充分暖機。

三、氣泵開機注意事項

1. 啟動初期采用前置泵給汽包上水。氣泵在鍋爐點火時開始暖管；汽包壓力達到0.2 MPa后開始沖轉，采用氣泵繼續上水。

2. 保持輔汽壓力穩定。應注意防止氣泵調門開度過大，汽壓突升，引起氣泵轉速失控。

3. 將給水調門開度作為控制水位的主要手段。因給水流量＜80 t時，表記存在死區，無法顯示鍋爐補水量，此時應保持氣泵轉速穩定，緩慢調整調門開度。當水位大幅波動時，應立即關小調門，待發現水位下降后，再增加1%～2%開度，必要時再以此開度增加，但是必須在水位–100～200 mm摸索調門大致范圍。

4. 因氣泵用臨爐輔汽驅動，而蒸汽又凝結在本機，必然造成凝汽器水位升高。此時，應對鍋爐采用加強連排量、定排次數等方法放掉凝結水。投入氣泵前應保持較低凝汽器水位。

5. 因調門的最佳控制為30%～70%，應控制好給水與汽包差壓，使調門開度維持在30%～70%度。

四、氣泵開機經濟性分析

1. 采用氣泵前置泵給鍋爐上水經濟性分析。

前置泵啟動后，穩定電流I1＝262 A，對應功率為P1＝149 kW，上水時間t1＝6 h，則前置泵耗電Q1＝P1t1＝894 kW·h。

如果用電泵上水，穩定上水時電流I2＝180 A，對應功率P2＝1 589 kW，電泵上水時間t2＝6 h計算，則電泵啟動期間耗電Q2＝P2t2＝9 534 kW·h,節約用電ΔQ＝Q2－Q1＝8 640 kW·h。

按每年每臺機組啟動4次計算，大唐盧縣第二熱電廠2臺機組每年共節約用電Q＝ΔQ×4×2＝69 120 kW·h。

2. 單用氣泵機組啟動經濟性分析。

啟動期間電泵的平均電流I3＝270 A，對應的電泵功率P3＝2 386 kW，啟動期間電泵運行時間P3＝10 h，則電泵啟動期間耗電Q3＝P3t3＝23 860 kW·h。

每年每臺機組按啟動4次計算，大唐盧縣第二熱電廠3臺機組共節約用電Q′＝Q3×4×2＝190 800 kW·h。則氣泵開機全年節約用電量Q總＝Q＋Q′＝259 950 kW·h

由此可見，采用氣泵開機后，經濟效益顯著。

五、結論

氣泵開機可以有效降低機組廠用電率，通過合理操作，能滿足啟動初期鍋爐上水要求。由于采用氣泵開機，減少了啟動過程中并泵等繁瑣操作，降低了并泵環節的操作風險，縮短了啟動時間，減少了開機過程中燃油消耗量，具有實際推廣價值。