關于提高閉式循環冷卻水系統運行可靠性的探討

2014-04-18 10:10:14張海軍

山東工業技術 2014年23期

張海軍

（深能合和電力（河源）有限公司,廣東河源 517000）

張海軍

（深能合和電力（河源）有限公司,廣東河源 517000）

摘要：閉式循環冷卻水系統的安全、高效運行對于火力發電廠來說其重要性不言而喻，作為汽輪機輔助系統中的重要組成部分其運行可靠性關系到鍋爐給水、凝結水等系統的安全運行。本文旨在分析目前采用北京ABB貝利控制有限公司Symphony分散控制系統時由于邏輯閉鎖原因造成閉式水泵在極端工況下全停故障出現，從而造成鍋爐MFT故障，影響火力發電廠的安全、穩定運行。

關鍵詞：閉式循環水泵；MFT；給水泵；凝結水泵；全停

0　引言

超臨界機組是指主蒸汽壓力大于水的臨界壓力22.12兆帕的機組，而亞臨界機組通常指出口壓力在15.7～19.6兆帕的機組。習慣上，又將超臨界機組分為兩個層次：一是常規超臨界參數機組，其主蒸汽壓力一般為24兆帕左右，主蒸汽和再熱蒸汽溫度為540～560℃；二是超超臨界機組，其主蒸汽壓力為25～35兆帕及以上，主蒸汽和再熱蒸汽溫度一般580℃以上。在超超臨界狀態，水由液態直接成為汽態，即由濕蒸汽直接成為過熱蒸汽、飽和蒸汽，熱效率較高，因此超超臨界機組具有煤耗低、環保性能好、技術含量高的特點，機組熱效率能夠達到45％左右。節煤是超超臨界技術的最大優勢，它比國內現有最先進的超臨界機組的熱效率提高2％到3％。超超臨界火電機組技術屬于高新技術，研制和生產代表一個國家工業水平，研發高效率、高可靠性超超臨界火電機組已成為國際上先進火電技術的發展趨勢，同時它也對生產技術人員和生產管理人員提出了更高的要求。綜上所述超超臨界機組的安全運行對于設備本身及區域電網來說具有重要意義，結合多年實際運行經驗，對目前機組運行情況提出相關合理化建議，維護超超臨界機組安全、穩定、經濟運行。

1　閉式循環冷卻水系統概述

閉式循環冷卻水系統是火電廠中重要的輔助系統，閉式冷卻水系統的作用是向汽輪機、鍋爐輔助設備及化學取樣裝置提供冷卻水，該系統為一閉式回路。適用于用水量較小、水質要求較高且冷卻設備進口管徑較小容易積垢的設備。工作循環過程中閉式循環冷卻水熱交換器通過用開式循環冷卻水進行冷卻。為減少對設備的污染和腐蝕，使設備具有較高傳熱效率，閉式循環冷卻水系統采用除鹽水作為冷卻介質。一般火電廠中配置的閉式循環冷卻水系統設2×100％容量的閉式循環冷卻水泵。系統設有一只高位布置的閉式水膨脹水箱，其作用是對系統起到穩定壓力，消除流量波動和吸收水的熱膨脹等作用，并且給閉式冷卻水泵提供足夠的凈正吸入壓頭。閉式循環冷卻水系統的補水和啟動前對系統的充水都通過膨脹水箱進行。在運行時，閉式膨脹水箱的水位由補水調節閥進行控制，補水來自凝結水系統中凝結水精處理設備出口及凝結水輸送泵出口（除鹽水）接出。

圖1

2　閉式循環冷卻水系統主要流程及用戶

2.1流程

閉式水膨脹水箱→閉式循環冷卻水泵→閉式循環冷卻水熱交換器→閉式循環冷卻水系統用戶→閉式循環冷卻水泵入口。

2.2用戶

（1）凝結水泵機械密封冷卻水；（2）凝結水泵軸承冷卻水；（3）凝結水泵電動機空氣冷卻器冷卻水；（4）汽泵主泵機械密封冷卻器冷卻水；（5）汽泵主泵冷卻室冷卻水；（6）汽泵前置泵軸承冷卻室冷卻水；（7）汽泵前置泵冷卻室冷卻水；（8）電動給水泵主泵機械密封冷卻器冷卻水；（9）電動給水泵主泵冷卻室冷卻水；（10）電動給水泵前置泵軸承冷卻室冷卻水；（11）電動給水泵前置泵冷卻室冷卻水；（12）汽水取樣冷卻裝置冷卻水；（13）鍋爐等離子點火發生器冷卻水；（14）鍋爐啟動循環泵充水清洗冷卻器冷卻水。

3　現有運行設備控制邏輯說明及風險分析

我公司是華南地區的一家大型火力發電廠，目前擁有兩臺600MW超超臨界燃煤機組，二期建設兩臺1000MW超超臨界高效機組。一期兩臺機組DCS控制系統采用了北京ABB貝利控制有限公司Symphony分散控制系統，整套系統包括數據采集系統（DAS）、模擬量控制系統（MCS）（含旁路控制系統）、順序控制系統（SCS）、鍋爐爐膛安全監控系統（FSSS）、電氣控制系統（ECS）等各項控制功能，是一套完成全套機組各項控制功能的完善的控制系統。該系統功能覆蓋面廣，自動化水平高，居國內DCS系統設計和應用先進水平，代表了超超臨界機組DCS系統發展的主流方向。本DCS系統應用軟件控制策略是以日本三菱公司提供的控制策略為基礎，結合西安熱工研究院以及華北電力大學有關專家相關經驗進行設計，并吸取了西安熱工院前期設計的同類型超超臨界機組在其它電廠應用的先進經驗，與國內以往超臨界機組控制策略有很大差異，控制方案復雜完善，聯鎖保護覆蓋面廣。

目前我廠閉式水泵啟動允許條件中要求閉式水膨脹水箱水位≥700mm與此模擬量測點壞質量判斷取非，邏輯控制圖如圖1。依此邏輯看，若閉式水膨脹水箱水位模擬量測點壞質量時，將閉鎖閉式水泵啟動允許。若此時運行泵由于各種原因跳閘且暫時無法恢復運行時，由于閉式水膨脹水箱水位模擬量測點壞質量將閉鎖備用泵正常聯啟，這時就出現兩臺閉式水泵全停的工況。兩臺閉式水泵全停的直接結果將導致運行中的凝結水泵跳閘，而兩臺閉式水泵全停觸發凝泵跳閘條件存在，又會使備用凝結水泵啟動允許條件不滿足，從而造成兩臺凝結水泵全停工況的出現。雖然兩臺凝結水泵全停工況并不會直接觸發汽輪機跳閘或鍋爐MFT，但兩臺凝結泵全停后，除氧器水位將直接受到影響，若除氧器水位下降過多是必會造成給水泵因除氧器水位保護而全停，而觸發鍋爐MFT保護動作，機組解列。另一方面，兩臺閉式水泵全停也會造成運行中的給水泵機械密封循環液溫度及各轉機軸承溫度快速上升而達到設備保護定值動作跳閘，造成給水泵全停而觸發鍋爐MFT保護動作，機組解列。

4　預防措施及優化建議

為提高機組運行安全可靠，避免上述情況的發生，建議在閉式水泵啟動允許條件中要求“閉式水膨脹水箱水位≥700mm“與”此模擬量測點壞質量判斷取非”這項中增加閉式水泵入口母管壓力（模擬量）作為另一個判據，邏輯控制圖如圖2。閉式水膨脹水箱是設置在除氧器平臺上的，它與閉式水泵入口母管直接連通，所以閉式水泵入口母管壓力從一個側面也可以反映出閉式水膨脹水箱液位實際情況，從而避免只是單單由于閉式水膨脹水箱水位（模擬量）壞質量后所引發的相關問題。