660 MW機組給水泵小汽輪機汽源配置問題分析及處理措施

王光艷,馬 巖,胡 磊,張躍輝

(1.哈爾濱電力職業技術學院,哈爾濱 150030; 2.黑龍江惠澤電力有限公司,哈爾濱 150090)

●能源與動力工程●

660 MW機組給水泵小汽輪機汽源配置問題分析及處理措施

王光艷1,馬 巖1,胡 磊2,張躍輝1

(1.哈爾濱電力職業技術學院,哈爾濱 150030; 2.黑龍江惠澤電力有限公司,哈爾濱 150090)

為了解決某廠2臺660 MW超臨界機組給水泵小汽輪機汽源切換過程中切換時間長等問題,分析了某廠機組汽源配置系統存在問題的原因,對輔助汽源至給水泵小汽輪機供汽方式進行了調整,將輔汽聯箱汽源正常運行時由四段抽汽供給改為由冷段再熱蒸汽或臨機輔助蒸汽聯箱供給,在輔助蒸汽至給水泵小汽輪機供汽手動隔離門后加裝氣動調整門和電動隔離門。實踐證明,該廠660 MW超臨界機組給水泵小汽輪機輔助蒸汽汽源運行方式調整后,減少了汽源切換的時間,提高了汽源切換的安全性;在機組跳機、甩負荷以及機組啟停時,能快速、安全的切換給水泵汽源,保證了主機負荷快速下降時鍋爐給水的需要,提高了機組運行的可靠性、靈活性和經濟性。

660 MW機組;給水泵小汽輪機;汽源配置;汽源切換

目前,國內660 MW火電機組給水泵配置多數采用2臺汽泵和1臺電泵[1]。某廠2臺660 MW超臨界機組給水泵小汽輪機汽源切換過程中存在給水泵小汽輪機高低調閥頻繁抖動現象[2],高壓管道調門前壓力比低壓汽源壓力高。在跳機后恢復、不可控甩負荷或啟停機時,汽源配置系統存在問題,給水泵小汽輪機汽源不能快速、安全的切換至輔助蒸汽供汽,切換小汽輪機汽源時輔汽至小機供汽門切換時間長,延長了跳機后恢復時間或停機時間,輔助蒸汽不能為小汽輪機提供緊急汽源,嚴重影響了機組安全經濟運行。 本文對某廠2臺660 MW超臨界機組給水泵小汽輪機汽源切換過程中存在的問題進行了分析,對給水泵小汽輪機的汽源進行調整,一方面減少了給水泵小汽輪機汽源切換的時間,另一方面提高了給水泵小汽輪機汽源切換的安全性,提高了機組運行的可靠性與靈活性。調整后通過輔助蒸汽至給水泵小汽輪機供汽和四段抽汽至給水泵小汽輪機供汽相互之間的快速、安全切換,減少了機組跳機、甩負荷及啟停時間,避免了使用電動給水泵給鍋爐上水，這樣就減少了機組啟停過程中電量、燃煤、燃油等能源的消耗,從而達到節能的目的。

1 給水泵小汽輪機汽源配置

該廠一期工程布置2臺660 MW超臨界、單軸、三缸四排汽中間再熱凝汽式汽輪機,采用直流鍋爐,配套1臺30%容量電動給水泵、2臺50%容量汽動給水泵。

給水泵小汽輪機配置的是杭州汽輪機股份有限公司生產的NK63/71型小汽輪機。型號為NK63/71,型式采用單缸、單流、反動式、純凝汽,排汽下排至主凝汽器,額定功率為9.9475 MW,額定轉速為5568 r/min,調速范圍為3000～6000 r/min,額定排汽壓力為6.58 kPa。

1.1 給水泵小汽輪機汽源配置方式

目前,給水泵小汽輪機汽源切換技術分為內切換和外切換兩類。一般來說,給水泵小汽輪機汽源的切換在小汽輪機本體內實現的稱為內切換,給水泵小汽輪機汽源的切換在小汽輪機本體之外實現的稱為外切換。美國西屋公司對內切換、外切換的定義為凡是有兩個蒸汽室,并且汽源的切換是在給水泵小汽輪機調節器所控制的調閥系統內完成的稱為內切換;凡是只有一個蒸汽室且有一個減壓裝置,汽源切換在小汽輪機外部的管道系統內完成的稱為外切換[3]。

該廠給水泵小汽輪機采用了高低壓雙調門型式實現冷段再熱蒸汽和四段抽汽的外切換,如圖1所示。以四段抽汽作為給水泵小汽輪機的主要工作汽源,通過低壓調節汽門實現給水泵小汽輪機的轉速調節。輔助蒸汽作為備用輔助汽源也通過低壓調門對給水泵小汽輪機的轉速進行調節。冷段再熱蒸汽作為高壓輔助汽源通過高壓管道調門對給水泵小汽輪機的轉速進行調節。

1.2 給水泵小汽輪機汽源參數對比

該廠給水泵汽輪機汽源有三路:一路來自冷段再熱蒸汽的高壓汽源,一路來自四段抽汽(簡稱四抽)的低壓汽源,另外一路來自輔助蒸汽的調試汽源。輔助蒸汽汽源在機組停機或事故條件下可使用,經過改進也可使機組帶一定負荷[4]。三路汽源參數如表1所示。

圖1 改造前給水泵汽源配置

汽源類型汽源壓力/MPa溫度/℃低壓進汽四段抽汽1.01368.2高壓進汽冷段再熱蒸汽4.30317.0調試用汽輔助蒸汽0.80～1.20350.0

1.3 汽源切換時間

根據制造廠家說明書,該廠給水泵小汽輪機汽源切換點設置為40%主機負荷(定壓運行)、30%主機負荷(滑壓運行)。

當四段抽汽壓力不能滿足小機汽源壓力要求時,自動切換為冷段再熱蒸汽供汽。此時四段抽汽供汽電動隔離門及低壓主汽門、低壓調節汽門處于開啟狀態。冷段再熱蒸汽通過管道調節閥控制給水泵小汽輪機轉速。

2 給水泵小汽輪機汽源配置存在問題

按照目前制造廠家的設計標準,給水泵小汽輪機汽源切換技術無論采用內切換還是外切換,均可以實現低負荷時給水泵小汽輪機高、低壓汽源的無擾切換。在給水泵小汽輪機高、低壓汽源無擾切換時,冷段再熱蒸汽壓力很大,如果調控不好高壓汽源至小機的高壓管道調門開度,就會很容易造成高低調閥重疊度大,發生給水泵小汽輪機高低調閥頻繁抖動現象,甚至進汽超壓,造成小汽輪機超速事故。此外,外切換方式切換至冷段再熱蒸汽高壓汽源后,給水泵小汽輪機高壓管道調門前壓力比低壓汽源壓力高。此時低壓調節汽閥處于全開位置,若低壓汽源管道逆止門不嚴密,則會有蒸汽返回汽缸,不但影響主機效率,對主機來說也是一個重大危險因素。因此,該廠一直未采用冷段再熱高壓汽源對給水泵小汽輪機進行供汽,冷段再熱蒸汽這一路高壓汽源一直處于隔離狀態。

雖然低負荷時給水泵小汽輪機高、低壓汽源可以實現無擾切換,但其切換僅僅局限于負荷緩慢、可控下降時刻。對于跳機后恢復、不可控甩負荷或啟停機時,給水泵小汽輪機汽源如何快速、安全的切換至輔助蒸汽供汽對機組至關重要[5]。

根據該廠給水泵小汽輪機汽源配置方式以及實際運行中的情況,發現該汽源配置系統存在以下問題:

1) 該廠輔汽至小機供汽設計、安裝和調試時只有1個手動隔離門,無電動隔離門和調整門,使得切換小汽輪機汽源時輔汽至小機供汽門只能手動全開全關,切換時間長,使用不方便,延長了機組跳機、不可控甩負荷后恢復或啟停機時間。

2) 當機組發生不可控甩負荷等突發事故時,四段抽汽壓力快速下降,運行人員經常來不及手動切換小機汽源,鍋爐上水困難,甚至發生鍋爐斷水導致MFT動作的事故。

3) 由于輔汽手動門正常運行時關閉,運行中跳機或停機時需要切換小機汽源至輔汽,需要長時間暖管,因此延長了跳機后恢復時間或停機時間,增加了燃料消耗以及廠用電耗電量[6]。

4) 該廠為調峰機組,正常運行中負荷變化較快、較多。原設計中輔汽聯箱汽源為四段抽汽而且沒有調整門。當負荷快速下降時,四段抽汽壓力迅速降低,輔汽聯箱壓力也隨之降低,無法為小汽輪機提供緊急汽源,失去了輔助蒸汽作為給水泵小汽輪機備用汽源的意義。

3 給水泵小汽輪機汽源配置問題采取的調整方案及措施

針對給水泵小汽輪機汽源配置方式存在的問題,該廠對給水泵小汽輪機輔助蒸汽汽源運行方式進行了調整。具體方案如下如圖2所示。

) 該廠冷段再熱蒸汽供輔汽聯箱有電動調整門,且有自動控制壓力功能,能保證輔汽聯箱壓力穩定。因此輔汽聯箱汽源正常運行時由四段抽汽供給改為由冷段再熱蒸汽或臨機輔助蒸汽聯箱供給(臨機輔助蒸汽聯箱也由冷段再熱蒸汽供給)。

2) 在輔助蒸汽至給水泵小汽輪機供汽手動隔離門后加裝一個氣動調整門,一個電動隔離門,正常時手動隔離門和電動門隔離開啟,氣動調整門關閉,并保證氣動調整門靈活、可靠、嚴密。

3) 將輔助蒸汽至給水泵小汽輪機供汽手動隔離門前的疏水器疏水改成在輔助蒸汽至給水泵小汽輪機供汽調整門前疏水。

4) 將輔助蒸汽至給水泵小汽輪機供汽調整門前疏水的疏水器前、后手動隔離門開啟,機組正常運行時保持給水泵小汽輪機的輔助蒸汽汽源管道一直處于暖管備用狀態。

圖2 改造后給水泵汽源配置

4 汽源調整后機組運行方式和調整效果

4.1 機組運行方式

該廠對給水泵小汽輪機輔助蒸汽汽源進行改造后,在機組正常運行時,關閉輔助蒸汽至給水泵小汽輪機供汽調整門,全開輔助蒸汽至給水泵小汽輪機供汽電動隔離門,開啟氣動調整門前的疏水器的前、后手動隔離門。在機組跳機、甩負荷及啟停等狀態下,快速調節輔助蒸汽至給水泵小汽輪機這路汽源運行。機組啟動時,在機組達到240 MW且四段抽汽壓力大于0.4 MPa及時將給水泵小汽輪機汽源切至四段抽汽。反之在機組停機或事故條件下,四段抽汽降至0.4 MPa時將給水泵小汽輪機汽源由四段抽汽切至輔助蒸汽供給。

4.2 機組運行調整效果

該廠某次在機組出現故障情況下,機組負荷快速下降至200 MW,主控值班員根據需要將1臺小汽輪機汽源迅速倒換至輔汽汽源,保證了主機負荷快速下降時鍋爐給水的需要,避免了給水流量低MFT動作,避免了一次非計劃停機事故發生。

5 結 論

1) 某廠2臺660 MW超臨界機組給水泵小汽輪機汽源配置方式改造后,輔助蒸汽至給水泵小汽輪機汽源的合理引入,給水泵小汽輪機汽源可以快速、安全的切換至輔助蒸汽供給。

2) 合理使用給水泵小汽輪機的備用汽源,不但減少了電動給水泵的運行時間,節約了廠用電,而且在機組跳機、甩負荷及啟停等狀態下可以快速、靈活、安全的切換汽源,縮短機組恢復時間,提高了機組給水系統運行的安全性和經濟性,保證了整個機組運行的可靠性。

3) 為適應國家節能減排政策,應根據不同機組給水泵小汽輪機的汽源配置方式,開展汽源切換方式的分析和改造。

[1] 樊印龍,李飛雁.給水泵汽輪機汽源配置淺析[J].浙江電力,2005(1):29-31.FAN Yinlong,LI Feiyan.Analysis on steam supply configuration for boiler feed water pump turbine [J].Zhejiang Electric Power,2005(1):29-31.

[2] 韓子俊.300 MW機組給水泵汽輪機有關問題探討[J].熱力發電,2005(11):66-67.HAN Zijun.An approach to several problems about the driving turbine of feed-water pumps [J].Thermal Power Generation,2005(11):66-67.

[3] 趙琪,李陳虎,孫敏.300MW再熱冷段內切換給水泵汽輪機本體設計[J].東方汽輪機,2011(2):16-17.ZHAO Qi,LI Chenhu,SUN Ming.Design of 300MW boiler feed pump turbine-cold reheat and switching over inside [J].Dongfang Turbine,2011(2):16-17.

[4] 桂景海,李德海,雷文軍.350MW 機組給水泵汽輪機汽源切換時給水泵轉速波動的處理分析[J].甘肅冶金,2015(6):120- 122.GUI Jinghai,LI Dehai,LEI Wenjun.Treatment and analysis of the fluctuation of the speed of the pump when the steam source is switched to the 350MW unit [J].Gansu Metallurgy,2015(6):120-122.

[5] 高小平.熱電廠汽動給水泵節能分析[J].節能,2003(6):40- 41.GAO Xiaoping,The analyze on saving energy of turbo-driven pump in thermal power plant [J].Energy Conservation,2003(6):40-41.

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(責任編輯 侯世春)

Problem analysis and treatment measures of steam source configuration of small boiler feed pump turbine of 660 MW unit

WANG Guangyan1,MA Yan1,HU Lei2,ZHANG Yuehui1

(1.Harbin Electric Power Vocational and Technical School,Harbin 150030,China; 2.Heilongjiang Fortune Electric Power Technology Co.,Ltd,Harbin 150090,China)

Two 660 MW supercritical units in a factory were faced several problems such as the switching time of steam source of small boiler feed pump turbine lasted longer than before.In order to solve that,the cause of the problem in the steam source configuration system of a unit was analyzed and the steam supply mode of auxiliary steam source to small boiler feed pump turbine was adjusted.Also,the mode of 4 T/H extraction steam supply was changed to that of cold reheat steam supply or the auxiliary steam header supply when the steam source of auxiliary steam header was under normal operation.The installation of pneumatic regulating door and electric isolation door was added behind the manual isolation door when auxiliary steam is supplied to small boiler feed pump turbine.Practice proves that after the adjustment to the operating mode of auxiliary steam source of small boiler feed pump turbine of the 660MW supercritical unit,the switching time of steam source is reduced and the safety when steam source is switched is improved.Besides,the steam source of boiler feed pump turbine is able to be switched quickly and safely when in the situation of unit trip,load shedding,and unit commitment.That ensures the need of boiler feed water when boiler host load is quickly down and improves the reliability,flexibility and economical efficiency of the unit operation.

660 MW unit; small boiler feed pump turbine; steam source configuration; steam source switch

2016-05-10。

王光艷(1970—),女,副教授,從事熱力學、傳熱學課程教學和傳熱性能實驗研究。

TK323

B

2095-6843(2016)06-0546-03