660 MW機(jī)組給水泵小汽輪機(jī)汽源配置問(wèn)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(yè)技術(shù)學(xué)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(dòng)力工程●

660 MW機(jī)組給水泵小汽輪機(jī)汽源配置問(wèn)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(yè)技術(shù)學(xué)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(tái)660 MW超臨界機(jī)組給水泵小汽輪機(jī)汽源切換過(guò)程中切換時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題,分析了某廠機(jī)組汽源配置系統(tǒng)存在問(wèn)題的原因,對(duì)輔助汽源至給水泵小汽輪機(jī)供汽方式進(jìn)行了調(diào)整,將輔汽聯(lián)箱汽源正常運(yùn)行時(shí)由四段抽汽供給改為由冷段再熱蒸汽或臨機(jī)輔助蒸汽聯(lián)箱供給,在輔助蒸汽至給水泵小汽輪機(jī)供汽手動(dòng)隔離門后加裝氣動(dòng)調(diào)整門和電動(dòng)隔離門。實(shí)踐證明,該廠660 MW超臨界機(jī)組給水泵小汽輪機(jī)輔助蒸汽汽源運(yùn)行方式調(diào)整后,減少了汽源切換的時(shí)間,提高了汽源切換的安全性;在機(jī)組跳機(jī)、甩負(fù)荷以及機(jī)組啟停時(shí),能快速、安全的切換給水泵汽源,保證了主機(jī)負(fù)荷快速下降時(shí)鍋爐給水的需要,提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。

660 MW機(jī)組;給水泵小汽輪機(jī);汽源配置;汽源切換

目前,國(guó)內(nèi)660 MW火電機(jī)組給水泵配置多數(shù)采用2臺(tái)汽泵和1臺(tái)電泵[1]。某廠2臺(tái)660 MW超臨界機(jī)組給水泵小汽輪機(jī)汽源切換過(guò)程中存在給水泵小汽輪機(jī)高低調(diào)閥頻繁抖動(dòng)現(xiàn)象[2],高壓管道調(diào)門前壓力比低壓汽源壓力高。在跳機(jī)后恢復(fù)、不可控甩負(fù)荷或啟停機(jī)時(shí),汽源配置系統(tǒng)存在問(wèn)題,給水泵小汽輪機(jī)汽源不能快速、安全的切換至輔助蒸汽供汽,切換小汽輪機(jī)汽源時(shí)輔汽至小機(jī)供汽門切換時(shí)間長(zhǎng),延長(zhǎng)了跳機(jī)后恢復(fù)時(shí)間或停機(jī)時(shí)間,輔助蒸汽不能為小汽輪機(jī)提供緊急汽源,嚴(yán)重影響了機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 本文對(duì)某廠2臺(tái)660 MW超臨界機(jī)組給水泵小汽輪機(jī)汽源切換過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析,對(duì)給水泵小汽輪機(jī)的汽源進(jìn)行調(diào)整,一方面減少了給水泵小汽輪機(jī)汽源切換的時(shí)間,另一方面提高了給水泵小汽輪機(jī)汽源切換的安全性,提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性與靈活性。調(diào)整后通過(guò)輔助蒸汽至給水泵小汽輪機(jī)供汽和四段抽汽至給水泵小汽輪機(jī)供汽相互之間的快速、安全切換,減少了機(jī)組跳機(jī)、甩負(fù)荷及啟停時(shí)間,避免了使用電動(dòng)給水泵給鍋爐上水，這樣就減少了機(jī)組啟停過(guò)程中電量、燃煤、燃油等能源的消耗,從而達(dá)到節(jié)能的目的。

1 給水泵小汽輪機(jī)汽源配置

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

給水泵小汽輪機(jī)配置的是杭州汽輪機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的NK63/71型小汽輪機(jī)。型號(hào)為NK63/71,型式采用單缸、單流、反動(dòng)式、純凝汽,排汽下排至主凝汽器,額定功率為9.9475 MW,額定轉(zhuǎn)速為5568 r/min,調(diào)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(jī)汽源配置方式

目前,給水泵小汽輪機(jī)汽源切換技術(shù)分為內(nèi)切換和外切換兩類。一般來(lái)說(shuō),給水泵小汽輪機(jī)汽源的切換在小汽輪機(jī)本體內(nèi)實(shí)現(xiàn)的稱為內(nèi)切換,給水泵小汽輪機(jī)汽源的切換在小汽輪機(jī)本體之外實(shí)現(xiàn)的稱為外切換。美國(guó)西屋公司對(duì)內(nèi)切換、外切換的定義為凡是有兩個(gè)蒸汽室,并且汽源的切換是在給水泵小汽輪機(jī)調(diào)節(jié)器所控制的調(diào)閥系統(tǒng)內(nèi)完成的稱為內(nèi)切換;凡是只有一個(gè)蒸汽室且有一個(gè)減壓裝置,汽源切換在小汽輪機(jī)外部的管道系統(tǒng)內(nèi)完成的稱為外切換[3]。

該廠給水泵小汽輪機(jī)采用了高低壓雙調(diào)門型式實(shí)現(xiàn)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(jī)的主要工作汽源,通過(guò)低壓調(diào)節(jié)汽門實(shí)現(xiàn)給水泵小汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。輔助蒸汽作為備用輔助汽源也通過(guò)低壓調(diào)門對(duì)給水泵小汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。冷段再熱蒸汽作為高壓輔助汽源通過(guò)高壓管道調(diào)門對(duì)給水泵小汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1.2 給水泵小汽輪機(jī)汽源參數(shù)對(duì)比

該廠給水泵汽輪機(jī)汽源有三路:一路來(lái)自冷段再熱蒸汽的高壓汽源,一路來(lái)自四段抽汽(簡(jiǎn)稱四抽)的低壓汽源,另外一路來(lái)自輔助蒸汽的調(diào)試汽源。輔助蒸汽汽源在機(jī)組停機(jī)或事故條件下可使用,經(jīng)過(guò)改進(jìn)也可使機(jī)組帶一定負(fù)荷[4]。三路汽源參數(shù)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(jìn)汽四段抽汽1.01368.2高壓進(jìn)汽冷段再熱蒸汽4.30317.0調(diào)試用汽輔助蒸汽0.80～1.20350.0

1.3 汽源切換時(shí)間

根據(jù)制造廠家說(shuō)明書(shū),該廠給水泵小汽輪機(jī)汽源切換點(diǎn)設(shè)置為40%主機(jī)負(fù)荷(定壓運(yùn)行)、30%主機(jī)負(fù)荷(滑壓運(yùn)行)。

當(dāng)四段抽汽壓力不能滿足小機(jī)汽源壓力要求時(shí),自動(dòng)切換為冷段再熱蒸汽供汽。此時(shí)四段抽汽供汽電動(dòng)隔離門及低壓主汽門、低壓調(diào)節(jié)汽門處于開(kāi)啟狀態(tài)。冷段再熱蒸汽通過(guò)管道調(diào)節(jié)閥控制給水泵小汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速。

2 給水泵小汽輪機(jī)汽源配置存在問(wèn)題

按照目前制造廠家的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),給水泵小汽輪機(jī)汽源切換技術(shù)無(wú)論采用內(nèi)切換還是外切換,均可以實(shí)現(xiàn)低負(fù)荷時(shí)給水泵小汽輪機(jī)高、低壓汽源的無(wú)擾切換。在給水泵小汽輪機(jī)高、低壓汽源無(wú)擾切換時(shí),冷段再熱蒸汽壓力很大,如果調(diào)控不好高壓汽源至小機(jī)的高壓管道調(diào)門開(kāi)度,就會(huì)很容易造成高低調(diào)閥重疊度大,發(fā)生給水泵小汽輪機(jī)高低調(diào)閥頻繁抖動(dòng)現(xiàn)象,甚至進(jìn)汽超壓,造成小汽輪機(jī)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(jī)高壓管道調(diào)門前壓力比低壓汽源壓力高。此時(shí)低壓調(diào)節(jié)汽閥處于全開(kāi)位置,若低壓汽源管道逆止門不嚴(yán)密,則會(huì)有蒸汽返回汽缸,不但影響主機(jī)效率,對(duì)主機(jī)來(lái)說(shuō)也是一個(gè)重大危險(xiǎn)因素。因此,該廠一直未采用冷段再熱高壓汽源對(duì)給水泵小汽輪機(jī)進(jìn)行供汽,冷段再熱蒸汽這一路高壓汽源一直處于隔離狀態(tài)。

雖然低負(fù)荷時(shí)給水泵小汽輪機(jī)高、低壓汽源可以實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換,但其切換僅僅局限于負(fù)荷緩慢、可控下降時(shí)刻。對(duì)于跳機(jī)后恢復(fù)、不可控甩負(fù)荷或啟停機(jī)時(shí),給水泵小汽輪機(jī)汽源如何快速、安全的切換至輔助蒸汽供汽對(duì)機(jī)組至關(guān)重要[5]。

根據(jù)該廠給水泵小汽輪機(jī)汽源配置方式以及實(shí)際運(yùn)行中的情況,發(fā)現(xiàn)該汽源配置系統(tǒng)存在以下問(wèn)題:

1) 該廠輔汽至小機(jī)供汽設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試時(shí)只有1個(gè)手動(dòng)隔離門,無(wú)電動(dòng)隔離門和調(diào)整門,使得切換小汽輪機(jī)汽源時(shí)輔汽至小機(jī)供汽門只能手動(dòng)全開(kāi)全關(guān),切換時(shí)間長(zhǎng),使用不方便,延長(zhǎng)了機(jī)組跳機(jī)、不可控甩負(fù)荷后恢復(fù)或啟停機(jī)時(shí)間。

2) 當(dāng)機(jī)組發(fā)生不可控甩負(fù)荷等突發(fā)事故時(shí),四段抽汽壓力快速下降,運(yùn)行人員經(jīng)常來(lái)不及手動(dòng)切換小機(jī)汽源,鍋爐上水困難,甚至發(fā)生鍋爐斷水導(dǎo)致MFT動(dòng)作的事故。

3) 由于輔汽手動(dòng)門正常運(yùn)行時(shí)關(guān)閉,運(yùn)行中跳機(jī)或停機(jī)時(shí)需要切換小機(jī)汽源至輔汽,需要長(zhǎng)時(shí)間暖管,因此延長(zhǎng)了跳機(jī)后恢復(fù)時(shí)間或停機(jī)時(shí)間,增加了燃料消耗以及廠用電耗電量[6]。

4) 該廠為調(diào)峰機(jī)組,正常運(yùn)行中負(fù)荷變化較快、較多。原設(shè)計(jì)中輔汽聯(lián)箱汽源為四段抽汽而且沒(méi)有調(diào)整門。當(dāng)負(fù)荷快速下降時(shí),四段抽汽壓力迅速降低,輔汽聯(lián)箱壓力也隨之降低,無(wú)法為小汽輪機(jī)提供緊急汽源,失去了輔助蒸汽作為給水泵小汽輪機(jī)備用汽源的意義。

3 給水泵小汽輪機(jī)汽源配置問(wèn)題采取的調(diào)整方案及措施

針對(duì)給水泵小汽輪機(jī)汽源配置方式存在的問(wèn)題,該廠對(duì)給水泵小汽輪機(jī)輔助蒸汽汽源運(yùn)行方式進(jìn)行了調(diào)整。具體方案如下如圖2所示。

) 該廠冷段再熱蒸汽供輔汽聯(lián)箱有電動(dòng)調(diào)整門,且有自動(dòng)控制壓力功能,能保證輔汽聯(lián)箱壓力穩(wěn)定。因此輔汽聯(lián)箱汽源正常運(yùn)行時(shí)由四段抽汽供給改為由冷段再熱蒸汽或臨機(jī)輔助蒸汽聯(lián)箱供給(臨機(jī)輔助蒸汽聯(lián)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(jī)供汽手動(dòng)隔離門后加裝一個(gè)氣動(dòng)調(diào)整門,一個(gè)電動(dòng)隔離門,正常時(shí)手動(dòng)隔離門和電動(dòng)門隔離開(kāi)啟,氣動(dòng)調(diào)整門關(guān)閉,并保證氣動(dòng)調(diào)整門靈活、可靠、嚴(yán)密。

3) 將輔助蒸汽至給水泵小汽輪機(jī)供汽手動(dòng)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(jī)供汽調(diào)整門前疏水。

4) 將輔助蒸汽至給水泵小汽輪機(jī)供汽調(diào)整門前疏水的疏水器前、后手動(dòng)隔離門開(kāi)啟,機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)保持給水泵小汽輪機(jī)的輔助蒸汽汽源管道一直處于暖管備用狀態(tài)。

圖2 改造后給水泵汽源配置

4 汽源調(diào)整后機(jī)組運(yùn)行方式和調(diào)整效果

4.1 機(jī)組運(yùn)行方式

該廠對(duì)給水泵小汽輪機(jī)輔助蒸汽汽源進(jìn)行改造后,在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí),關(guān)閉輔助蒸汽至給水泵小汽輪機(jī)供汽調(diào)整門,全開(kāi)輔助蒸汽至給水泵小汽輪機(jī)供汽電動(dòng)隔離門,開(kāi)啟氣動(dòng)調(diào)整門前的疏水器的前、后手動(dòng)隔離門。在機(jī)組跳機(jī)、甩負(fù)荷及啟停等狀態(tài)下,快速調(diào)節(jié)輔助蒸汽至給水泵小汽輪機(jī)這路汽源運(yùn)行。機(jī)組啟動(dòng)時(shí),在機(jī)組達(dá)到240 MW且四段抽汽壓力大于0.4 MPa及時(shí)將給水泵小汽輪機(jī)汽源切至四段抽汽。反之在機(jī)組停機(jī)或事故條件下,四段抽汽降至0.4 MPa時(shí)將給水泵小汽輪機(jī)汽源由四段抽汽切至輔助蒸汽供給。

4.2 機(jī)組運(yùn)行調(diào)整效果

該廠某次在機(jī)組出現(xiàn)故障情況下,機(jī)組負(fù)荷快速下降至200 MW,主控值班員根據(jù)需要將1臺(tái)小汽輪機(jī)汽源迅速倒換至輔汽汽源,保證了主機(jī)負(fù)荷快速下降時(shí)鍋爐給水的需要,避免了給水流量低MFT動(dòng)作,避免了一次非計(jì)劃停機(jī)事故發(fā)生。

5 結(jié) 論

1) 某廠2臺(tái)660 MW超臨界機(jī)組給水泵小汽輪機(jī)汽源配置方式改造后,輔助蒸汽至給水泵小汽輪機(jī)汽源的合理引入,給水泵小汽輪機(jī)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(jī)的備用汽源,不但減少了電動(dòng)給水泵的運(yùn)行時(shí)間,節(jié)約了廠用電,而且在機(jī)組跳機(jī)、甩負(fù)荷及啟停等狀態(tài)下可以快速、靈活、安全的切換汽源,縮短機(jī)組恢復(fù)時(shí)間,提高了機(jī)組給水系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性,保證了整個(gè)機(jī)組運(yùn)行的可靠性。

3) 為適應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排政策,應(yīng)根據(jù)不同機(jī)組給水泵小汽輪機(jī)的汽源配置方式,開(kāi)展汽源切換方式的分析和改造。

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[2] 韓子俊.300 MW機(jī)組給水泵汽輪機(jī)有關(guān)問(wèn)題探討[J].熱力發(fā)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.

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(責(zé)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(xué)、傳熱學(xué)課程教學(xué)和傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究。

TK323

B

2095-6843(2016)06-0546-03