700 MW機組無電泵啟停機的過程分析及優(yōu)化

蔡曉云

(珠海發(fā)電廠，廣東 珠海 519000)

0　概　述

某電廠為2×700 MW燃煤機組，配置鍋爐的蒸發(fā)量為2 028 t/h，為單爐膛、平衡通風、四角噴燃直流燃燒器、一次再熱、亞臨界強制循環(huán)汽包爐。過熱器出口的額定壓力為17.4 MPa。再熱器入、出口的額定壓力，分別為4.5 MPa、4.7 MPa。機組配置了直吹式制粉系統(tǒng)，共有6臺碗式中速磨煤機。

1　給水系統(tǒng)與給水泵

在該機組的給水系統(tǒng)中，具有2臺50%容量的汽動給水泵和1臺25%容量的電動恒速給水泵。機組正常運行時，啟用汽動給水泵。在機組啟動或停機時，啟用電動給水泵。同時，電動給水泵也作為汽動給水泵的備用泵。

為了提高給水泵的抗汽蝕性能，還為汽動給水泵和電動給水泵配置了前置泵。前置泵均由電機拖動，并與給水泵串聯(lián)運行。同時，為3臺給水泵配置了3套獨立的再循環(huán)閥(最小流量閥)。汽動給水泵的出口閥為電動關(guān)斷閥。給水系統(tǒng)的布置，如圖1所示。

圖1　給水泵系統(tǒng)的布置

汽動給水泵的小汽輪機，采用了高、低壓進汽。正常運行時，為低壓進汽，高壓進汽作為備用。高壓進汽的汽源為機組的冷再蒸汽。低壓進汽的汽源，為汽機的4號抽汽及輔助蒸汽。正常運行時，低壓汽源采用4號抽汽[1]。

2　原電泵啟停機的方式

2.1　電泵啟機

首先，啟動電動給水泵給鍋爐上水。隨后，鍋爐點火、機組升溫升壓、汽機沖轉(zhuǎn)暖機，然后并網(wǎng)，機組升負荷。當機組負荷為120 MW時，第1臺汽泵啟動沖轉(zhuǎn)、并泵，在此之前，由定速電動給水泵進行供水。

2.2　電泵停機

若機組負荷逐漸降低，降至390 MW時，啟動電動給水泵。當機組負荷為200 MW時，停運1臺汽動給水泵。在汽輪機跳閘前，停運第2臺汽動給水泵。然后，就由電動給水泵進行給水。

3　汽泵啟動分析

3.1　允許汽泵啟機的條件

在用汽泵啟機前，需解除汽泵的部分跳閘聯(lián)鎖。

(1)鍋爐MFT聯(lián)鎖汽泵跳閘保護條件的退出。

(2)BSEQ系統(tǒng)MFT聯(lián)鎖汽泵順控停運及汽泵跳閘條件的退出。

(3)汽泵跳閘聯(lián)鎖跳閘前置泵保護條件的退出。

(4)汽泵跳閘聯(lián)鎖關(guān)汽泵出口閥保護條件的退出。

當2個MFT順控或直接聯(lián)鎖跳閘汽泵保護條件被解除，是為了防止在機組啟動時，因燃燒不穩(wěn)或其他原因，導致機組MFT的發(fā)生，進而造成汽泵跳閘。而對于(3)、(4)保護條件的解除，是機組在啟動初期，系統(tǒng)的壓力較低，為了只啟動汽泵的前置泵，不啟動汽泵小汽輪機進行鍋爐上水[2]。

3.2　鍋爐的冷態(tài)上水

3.2.1上水方式

在啟動鍋爐前，用汽泵的前置泵代替電動給水泵，對鍋爐進行上水。汽泵的前置泵布置在汽機房的零米處。前置泵的設計壓頭為113 m。鍋爐汽包的標高，約為65 m，汽泵和管道的壓損，約為20 m。因此，啟動單臺汽泵的前置泵給鍋爐上水，前置泵的壓頭是足夠的。

3.2.2上水的給水流量

啟動汽泵前置泵后，需控制給水流量及汽包水位。此時，可控制汽泵出口處電動閥的開度，以調(diào)節(jié)給水的水量。同時，將汽泵再循環(huán)閥的控制方式設定為自動。在再循環(huán)閥控制回路中，通過前置泵(汽泵)的出口流量、壓力變化，自動調(diào)節(jié)閥門的開度，調(diào)節(jié)汽泵回路的回水量，避免因汽泵出口流量過低，造成設備損壞等事故發(fā)生。

3.3　鍋爐的點火升壓

當鍋爐點火時，凝汽器的真空度已被建立。小汽機也具備了沖轉(zhuǎn)條件。隨著鍋爐壓力的上升，汽泵前置泵已無法滿足鍋爐對給水流量的需求。當汽包壓力約為0.8 MPa時，沖轉(zhuǎn)小汽輪機，通過汽動給水泵升速，由給水泵建立足夠的壓頭[3]。

3.3.1汽泵啟動汽源的切換

啟動汽泵之前，需切換汽泵供汽汽源。汽泵正常運行時，其低壓汽源來自汽輪機的4號抽汽，但此時，用汽泵啟機時機組汽輪機尚未啟動，因此，需將低壓汽源切至輔汽回路。該電廠有2套機組，輔汽汽源可互為備用，若某機組將啟機，另外正在運行的機組可為其提供穩(wěn)定的輔汽汽源，為汽泵啟機提供便利[4]。

3.3.2汽泵轉(zhuǎn)速及汽包水位的控制

汽泵啟機時，仍采用原有汽泵順控啟動的流程。首先將汽泵升速，當轉(zhuǎn)速達到2 200 r/min，汽泵的出口壓力將達到設定值，汽泵的升速完成。然后，可將給水系統(tǒng)投入自動控制。不同的是，在汽泵升速的同時，還需對鍋爐進行上水。汽泵是邊走順控程序，邊逐漸升速的。同時，需通過汽泵升速順控程序中的“HOLD”功能使升速暫停。由汽泵轉(zhuǎn)速大小，控制給水流量的大小，以及給水泵的出口壓力，從而將汽包水位控制在正常范圍。此時，汽泵仍處于升速的順控過程中，按程序設置，汽泵轉(zhuǎn)速只能升而不能降，所以，需要控制汽泵出口電動閥的開度，調(diào)節(jié)給水流量。當汽包水位過高時，還需開啟汽包聯(lián)排、定排等放水閥，執(zhí)行緊急放水程序，維持汽包水位的穩(wěn)定。在此階段，汽泵再循環(huán)閥一直處于自動控制狀態(tài)。

當汽泵轉(zhuǎn)速升至2 200 r/min，在原順控程序的設定中，即為升速完成，隨后進行并泵操作，并投入自動運行。但因汽泵投自動后的轉(zhuǎn)速下限，為2 600 r/min，為防止汽泵轉(zhuǎn)速從2 200 r/min快速上升至2 600 r/min，將造成給水流量的較大波動，因此，在轉(zhuǎn)速升至2 600 r/min階段內(nèi)，仍需保持轉(zhuǎn)速的緩慢上升。為實現(xiàn)控制策略，須在汽泵升速完成前，在控制邏輯中強制固化升速完成信號，讓汽泵轉(zhuǎn)速仍緩慢地上升。待轉(zhuǎn)速升至2 600 r/min，再解除升速完成信號，然后投入自控，可避免造成給水流量的波動。

3.3.3汽泵啟機的安全性

在汽泵升速過程中，還需進行鍋爐上水，導致汽泵在低速運行的時間較長。汽泵長時間處于低速運行，造成小機排汽的溫度過高，將使軸承升溫，并引發(fā)振動。因此，在啟機過程中，需密切關(guān)注汽泵運行的相關(guān)參數(shù)，保持汽泵的穩(wěn)定運行。在該機組多次啟機過程中，汽泵的運行較為穩(wěn)定，暫未出現(xiàn)排汽溫度過高或振幅過大等情況[5]。

4　汽泵啟動流程

首先，利用汽泵前置泵為鍋爐上水。啟動前置泵，在汽泵出口閥全關(guān)的情況下，前置泵的電流約為36 A，入口流量約為240 t/h，前置泵的出口壓力約為1.4 MPa,汽泵的出口壓力約為1 MPa。汽泵再循環(huán)閥被設為自動運行。給水流量的大小，通過調(diào)節(jié)汽泵出口電動閥的開度進行控制。同時，小汽輪機由前置泵帶動，轉(zhuǎn)速約為540 r/min。

當汽包壓力約為0.8 MPa時，啟動汽泵小汽輪機，汽源為輔汽，壓力約為750 kPa，溫度約為295℃。啟動汽泵的升速順控，使汽泵的轉(zhuǎn)速逐漸上升。在此期間，利用汽泵轉(zhuǎn)速控制“HOLD”功能，控制汽泵出口閥的開度，維持汽包水位的穩(wěn)定。

當汽泵小汽輪機轉(zhuǎn)速升至2 600 r/min，汽泵的升速過程完成。隨后，緩慢打開汽泵的出口門，至全開，再將給水控制投入自控。從汽泵啟動至投入給水自控，所需時間約為3 h。汽泵啟機時的相關(guān)參數(shù)，如圖2所示。

圖2汽泵啟機時的相關(guān)參數(shù)

注：①-汽包的水位，mm。

②-汽泵前置泵的電流，A；

③-汽泵的入口流量，t/h；

④-汽泵的轉(zhuǎn)速，r/min；

⑤-汽泵的出口壓力，MPa；

啟機后，對汽機執(zhí)行復位和沖轉(zhuǎn)操作。當?shù)蛪焊壮槠麎毫s為0.3 MPa時，即可將小汽輪機供汽汽源，由輔汽切回4號抽汽的供汽回路。至此，汽泵啟機的流程已完成。

5　汽泵的停機分析

對于汽泵停機，相應的操作流程，較為簡單。

(1)機組停運前，先解除汽泵部分MFT跳閘聯(lián)鎖條件、鍋爐MFT聯(lián)鎖汽泵跳閘保護條件、BSEQ系統(tǒng)MFT聯(lián)鎖汽泵順控停運以及汽泵跳閘條件。解除了聯(lián)鎖條件，當機組MFT時，汽泵仍可運行。

(2)當機組負荷減至約200 MW，將1臺汽泵汽源切至輔汽回路。汽源切換后，再退出另1臺汽泵。

(3)在機組MFT前，將汽包水位上至高位。隨后機組MFT，維持給水一段時間后，即可停運汽泵，至此汽泵的停機流程結(jié)束。

6　系統(tǒng)的優(yōu)化

汽泵出口電動閥為關(guān)斷閥，無實際開度顯示，需現(xiàn)場查看閥門的實際開度，較為不便，該閥門的結(jié)構(gòu)，不便于長期處于半開狀態(tài)，將對閥門形成沖刷。因此，計劃對閥門進行換型改造，更換成相應的帶開度顯示的可調(diào)閥門。

因汽泵啟停機較為頻繁，但控制方式仍為手動控制，費時費力。在條件允許的情況下進行自動化改造，制作相關(guān)的啟動、停止控制邏輯，將汽泵的啟停機操作，改為順控流程，提高了機組啟動的自動化程度。

7　結(jié)　語

通過多次啟停試驗，掌握了汽泵小汽輪機、前置泵、再循環(huán)調(diào)節(jié)閥、出口電動閥等運行設備的特性，制定了機組無電泵啟停的操作流程。目前，當機組需啟停時，均采用汽泵代替電泵運行。機組的運行情況良好，且較為穩(wěn)定。

利用汽泵代替電泵啟停機組，大幅降低了廠用電率，是節(jié)能減排的重要舉措。同時，增加了機組的啟停方式，減少了對電泵的依賴，提高了機組啟停的靈活性，還增加了經(jīng)濟效益及社會效益[5]。

參考文獻：

[1] 上海電力學院.珠海發(fā)電廠2×700 MW發(fā)電機組汽輪機說明書[D]. 2000.

[2] 曹華.900 MW機組汽泵啟動改造研究和實踐[J].華東電力，2012，40(8)：1449-1551.

[3] 林隆. 350 MW機組純汽動給水泵啟動的節(jié)能分析與應用[J].電力建設，2013，34(1)：75-78.

[4] 劉蘋.600 MW機組用汽泵代替電泵啟停機組分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2014，46(22)：20-21.

[5] 李明,郭衛(wèi)華,曾慶華,甘勇.國產(chǎn)超超臨界600MW機組無電泵啟動及給水泵配置分析[J].湖南電力，2012，32(3)：17-19.

[6] 馮國寶.600 MW超超臨界機組用汽泵代替電泵啟動的優(yōu)劣探討[J].科技風，2014(12)：78-78.