600 MW超臨界機組純汽動給水泵啟動方式探討

陳樹科，薛森賢，任紹軍

(珠海金灣發電有限公司，廣東 珠海 519050)

600 MW超臨界機組純汽動給水泵啟動方式探討

陳樹科，薛森賢，任紹軍

(珠海金灣發電有限公司，廣東 珠海 519050)

目前，600 MW超臨界機組大多數采用電動給水泵+汽動給水泵的混合啟動方式。針對電動給水泵運行電流高、能耗大的問題，闡述了純汽動給水泵啟動方式的優點和具體操作方法。機組采用純汽動給水泵的啟動方式，節約了大量的廠用電，取得了很好的節能效果；另外，汽動給水泵的帶負荷能力比電動給水泵強，機組并網至脫硝投運的時間至少減少了1.5 h，極大提高了機組的環保競爭力。

超臨界機組；汽動給水泵；電動給水泵；節能；環保

0 引言

目前,競價上網即將或已經在一些大電網實施,而其基礎就是低成本、低消耗。節能降耗是目前的大趨勢，在這種形勢下，研究節能運行方式具有現實意義[1-2]。另外，隨著人們生活水平的提高，對環保的要求越來越嚴格，減少污染物排放是火電機組必須承擔的社會責任。

1 機組概況

珠海金灣發電有限公司鍋爐采用的是上海鍋爐廠生產的超臨界螺旋管圈、一次中間再熱、平衡通風、四角切圓燃煤直流爐, 型號為SG1910/25.40-M960，采用定-滑-定運行方式。汽輪機為上海汽輪機廠生產的超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、雙背壓、凝汽式汽輪機，型號為N600/24.2/566/566。機組配置2臺容量為50%鍋爐最大連續蒸發量(BMCR)的汽動給水泵(以下簡稱汽泵)和1臺容量為30%BMCR的電動給水泵(以下簡稱電泵)，采用內置啟動分離器和容量為40% BMCR的二級串聯啟動旁路。機組脫硝采用高灰型選擇性催化還原(SCR)煙氣脫硝工藝，處理 100%煙氣量。

給水泵汽輪機采用典型的3路汽源配置：第1路為來自再熱冷段蒸汽的高壓汽源，第2路為來自四段抽汽的低壓汽源，第3路為來自輔助蒸汽系統的調試汽源，如圖1所示。輔助蒸汽汽源能滿足一臺給水泵汽輪機調試用汽需要，經過改進也可使機組帶一定負荷[3-4]。

圖1 汽動給水泵汽源

2 純汽泵啟動的優點

2.1 降低機組的廠用電率

傳統上水方式操作簡單，但廠用電消耗較大；汽泵上水方式操作復雜，但廠用電消耗小[5-7]。以前機組采用的是電泵+汽泵的混合啟動方式：負荷小于180 MW，給水由純電泵調節；負荷大于180 MW至機組脫硝投運(一般負荷到250 MW脫硝就可以投入)，給水由電泵和汽泵共同調節；脫硝投運后，給水轉入由純汽泵調節的正常運行方式。鍋爐冷態上水至機組脫硝投運，至少需要12 h，電泵額定電流為858.0 A，前置泵額定電流為62.1 A，采用純汽泵的啟動方式，節約廠用電的效果十分明顯。

2.2 增強機組環保競爭力

機組是按照“近零排放”要求運行的，NOx排放質量濃度的小時平均值要求控制在50 mg/m3以內。在脫硝沒有投運的情況下，煙氣排放的參數很難達到“近零排放”的要求。縮短機組并網到脫硝投運的時間，是努力的方向。

采用傳統的電泵+汽泵的混合啟動方式，需要在脫硝投運前進行汽泵并入電泵的操作，所需時間較長，是快速投運脫硝的主要障礙。由于汽泵具有較強的升負荷能力，脫硝投運前省去并泵操作，節省了較多的時間。

從表1可以看出，純汽泵的啟動方式比電泵+汽泵混合啟動方式的脫硝投運時間至少減少1.5 h，也就是說，環保參數達到“近零排放”要求的時間極大縮短，機組的環保競爭力得到了極大的增強。

表1 機組在不同啟動方式下并網至脫硝投運時長

2.3 提升機組安全運行水平

鍋爐水冷壁下半部分為螺旋管，上半部分為垂直管，當螺旋管金屬壁溫70個采樣點中有4個溫度超過454 ℃，鍋爐主燃料跳閘(MFT)動作。采用電泵+汽泵的混合啟動方式，機組負荷180 MW時電泵出力已接近上限，需要將一臺汽泵并入電泵運行。并泵時，操作較為復雜，給水容易出現波動，造成螺旋管金屬壁溫超限而MFT。另外，負荷180 MW左右時，鍋爐開始從濕態轉入干態運行，采用純汽泵的啟動方式，給水系統具備較快的升負荷能力，轉干態前不需要并泵操作，能夠讓鍋爐快速轉入干態運行。由于汽泵較強的帶水能力，在轉干態過程中降低了風險，提高了機組運行的安全水平。

3 機組純汽泵啟動方法

3.1 鍋爐冷態上水、沖洗

給水系統如圖2所示。汽泵前置泵布置在0 m，前置泵額定工況的壓升為1.2 MPa，冷態啟動時為1.5 MPa左右。在小機盤車未投、汽泵再循環閥全開的情況下，單臺前置泵運行的出口流量約為270 t/h 。為維持不大于10%BMCR的上水量(191 t/h左右)，在鍋爐上水初期可以通過關小汽泵出口電動閥進行節流，實現給水系統和鍋爐本體的注水排氣。上水完成后，單臺前置泵運行的流量已不能滿足系統變流量沖洗的要求，此時需要啟動另外一臺前置泵，2臺前置泵并列運行。在2臺小機盤車投運、2臺汽泵再循環閥全關的情況下，給水流量可達670 t/h，停運其中一臺小機盤車，全開2臺汽泵再循環閥，給水流量降為510 t/h。通過投退小機盤車、開關汽泵再循環閥就可以實現鍋爐變流量沖洗的目的。

3.2 鍋爐點火、升溫升壓

鍋爐點火烘干過程中維持500～550 t/h的啟動流量，可以通過2臺前置泵并列運行、投運其中一臺小機盤車、全開2臺汽泵再循環閥來實現。烘干完成后鍋爐逐漸起壓，當主蒸汽壓力達到0.4 MPa時，啟動流量已無法再繼續依靠前置泵維持，此時需利用輔汽將一臺汽泵沖轉至1 500 r/min，退出另一臺前置泵，給水流量為550 t/h。小機轉速在1 500 r/min以上時，其排汽溫度可維持低于120 ℃的較低水平。

隨著汽壓的升高，要維持相對穩定的啟動流量，需逐漸提高汽泵轉速，但要注意避開臨界轉速2 154 r/min。過臨界轉速的操作要點：汽泵轉速到達2 050 r/min后保持，鍋爐繼續升壓，直至汽泵再循環閥全關；此時汽泵可以繼續升速，轉速目標為2 300 r/min，升速過程中開大汽泵再循環閥，維持給水流量基本穩定。實踐證明，用此方法過臨界轉速時，泵組的振動平穩，其他參數也正常。

鍋爐繼續升溫升壓，滿足爐管沖管條件后執行沖管操作，此時可能出現的問題有：(1)高壓旁路閥快開快關時壓力波動大，造成給水流量波動大；(2)流量大幅擾動，調整汽泵轉速和再循閥控制不了給水流量。而在實際的沖管操作中并沒有發生以上情況，整個過程比較平穩。在主蒸汽壓力為7.0 MPa、主蒸汽溫度為490 ℃的情況下，保持80%的汽泵再循環閥開度，沖管過程中給水流量始終穩定在510～550 t/h，汽泵轉速和再循環閥開度基本沒有調整。

沖管完成后，鍋爐開始降溫減壓。滿足沖轉條件后，汽輪機開始沖轉，此時可將小機控制方式投至遙控，并將汽泵控制站投自動，利用設定給水流量控制器輸出值來控制給水流量。

3.3 機組并網、加負荷

汽輪機沖轉后應立即對四段抽汽供小機的低壓汽源和再熱冷段蒸汽供小機的高壓汽源進行暖管，以便并網后能盡快將小機的輔汽汽源切至正常的四段抽汽低壓汽源。為了能讓第2臺小機盡快并入運行，汽輪機在2 350 r/min中速暖機時開始用輔汽沖轉第2臺小機至1 800 r/min備用。負荷150 MW左右時，將備用的小機輔汽汽源切換至四段抽汽汽源運行。鍋爐由濕態轉干態運行前投入在運小機的高壓汽源，以提高汽泵快速帶水能力，防止鍋爐濕、干態轉換時螺旋管溫度高。利用單臺汽泵快速加負荷至250 MW，以滿足脫硝投運的要求。在線切換運行小機的汽源可能造成給水流量波動大，將四段抽汽汽源供的小機并入給水后再退出輔汽汽源供的小機，輔汽切換至四段抽汽汽源后再重新并入給水控制。

4 結束語

機組采用純汽泵的啟動方式節約了大量的廠用電，提高了機組的經濟性；同時，投運脫硝的時間至少縮短1.5 h，減少了NOx的排放，增強了機組的環保競爭力。珠海金灣發電有限公司的實踐證明，只要組織合理、調整得當，采用純汽泵的啟動方式切實可行，啟動過程安全穩定。

[1]邵建平.用汽泵替代電泵啟動300 MW火電機組的節能效果[J].能源研究與利用,2005(4):35-37.

[2]林萬超.火電廠熱系統節能理論[M].西安：西安交通大學出版社，1994.

[3]王習賓. 600 MW超臨界機組“無電泵”配置可行性、安全性和經濟性分析[J].技術與市場，2013，20(8)：56-57,59.

[4]靖長財. 采用汽動給水泵替代電動給水泵實現機組啟動的經濟性分析[J].電力設備，2008, 9(1):26-28.

[5]曾琦,李強,薛鵬. 采用汽動給水泵替代電動給水泵上水的改進方案[J].華電技術,2013,35(3):55-56，67.

[6]崔修強. 300 MW火電機組鍋爐啟動采用無電泵上水優化方案[J].江蘇電機工程,2006,25(3):73-75.

[7]熊建華，劉景森.600 MW機組利用汽動給水泵替代電動給水泵啟動的探討[J].江西電力,2009,33(2):38-40.

(本文責編：劉芳)

2016-12-06；

2016-12-28

TM 621.3

B

1674-1951(2017)01-0040-03

陳樹科(1984—)，男，廣東廉江人，集控運行主值，工程師，從事電廠運行方面的工作(E-mail:csk198426@126.com)。