660MW機組低負荷下汽動給水泵運行方式優化

鄧盛泓

摘 要：本文結合目前大型火力發電廠汽動給水泵的常見設計運用，介紹了對660MW機組低負荷下汽動給水泵的運行方式進行優化后，在保障機組運行安全性的基礎上，在運行經濟性上取得的顯著成效。

關鍵詞：汽動給水泵；安全性；經濟性

中圖分類號：TK223 文獻標志碼：A

0 前言

某廠1、2號機組給水系統采用單臺100%容量汽泵及兩臺機共用一臺30%容量定速電動給水泵。汽動給水泵組前置泵和主泵均由小汽輪機同軸驅動，小汽機為上海汽輪機廠生產ND（Z）89/84/06型汽輪機，具有內切換、變參數、變功率、變轉速和采用多種汽源。小機低壓配汽機構采用主機四段抽汽，同時也可采用輔助汽源供汽；高壓汽源采用主機高壓缸排汽（再熱冷段）。小機低壓汽源來自主機4段抽汽，該低壓汽源的參數隨主機負荷的變化而不斷變化，而這種參數的變化只能在一定的范圍內適應小機的調節要求，當低壓蒸汽參數降低至小機不足于驅動汽動給水泵達到所要求的轉速時（主機負荷40%負荷以下，即264MW負荷以下），主機的功率平衡將受到破壞。

從調試到投產，為了保證小機的穩定運行，一直要求小機最低轉速不應低于3500rpm，小機汽源在負荷300MW及以上時采用4段抽汽供，負荷300MW以下時采用輔助汽源供。這種方式的特點是小機的運行可靠性高，但帶來的弊端也很突出：一是4段抽汽汽源和輔助汽源之間的切換操作為全人工手動，費時20分鐘以上，操作項目多且復雜，容易出現誤操作；二是操作時間長，300MW到250MW這個負荷段的調整速度達不到電網調度的要求，常出現被調度部門考核扣罰的情況；三是由四抽切換為輔汽供時小機汽缸溫降超過50℃；四是采用輔汽供汽、最低轉速控制過高影響機組效率，煤耗增加。為了解決以上問題，公司結合機組實際運行情況，開展了低負荷下汽動給水泵運行方式的優化研究，在提升機組運行安全性和經濟性上已經取得了顯著成效。

1 低負荷下汽動給水泵運行方式優化的技術方案及分析

2017年5月份和8月份利用機組停機的機會組織了專項試驗：低負荷（250MW）下維持小機汽源四抽供、降低小機轉速至3300rpm左右的小機穩定性試驗。

試驗條件（一）：

（1）負荷：250MW～300MW。

（2）供汽方式：四抽供汽。

（3）機組控制方式：CCS協調控制方式。

（4）給水控制方式：再循環門全關，給水旁路調節門從協助調整至全開.

（5）降負荷速率：5MW/min。

試驗情況：

試驗過程：在四抽供汽，CCS協調方式，機組5MW/min速率，4個工況機組從300MW降至250MW時過程中，給水泵轉速調節性能穩定，給水流量波動較小。具體參數見試驗數據（表1）。

300MW～250MW降負荷試驗數據分析：

（1）在目前常規采用給水旁路、再循環門、主汽壓力偏置提高給水泵轉速的方式，對提高給水流量調節穩定性和靈敏性是有利的，但相應經濟性差，小機用汽量高。

（2）在滿足前置泵流量的情況下，不開啟再循環門，采用給水旁路協同調節的方式，主汽壓力采用滑壓方式，對給水控制比較平穩，給水泵控制轉速和小機用汽量有所下降。

（3）在進一步開大給水旁路調門開度，降低給水控制壓力的情況下，給水泵控制轉速、小機用汽量下降較為明顯，給水控制轉速150r/min～180r/min，用汽量進一步下降，相應給水調節相對平緩，經濟性提高。

（4）在旁路給水調節門全開、滑壓方式下，完全由汽動給水泵調節的方式，上水動能完全由給水泵及協調系統控制，上水阻力減少，對應控制轉速有明顯下降，給水流量、轉速調節平穩，汽動給水泵的運行經濟性提高。相比常規工況，各負荷段相對應的給水泵轉速下降300r/min左右，用汽量下降6t/h～9t/h。

從上述機組試驗經過和數據分析，從300MW降至250MW負荷，在CCS協調控制系統控制品質較好的情況下，采用完全由汽動給水泵控制給水流量的方式是能滿足要求，但需控制降負荷速率和較高的CCS協調品質，防止系統過調引起水煤比失穩。

試驗條件（二）：

（1）機組300MW負荷工況下，小機汽源由四抽供汽；

（2）機組CCS模式；

（3）主給水電動門關閉，調整旁路給水調節門至全開，給水量通過汽動給水泵轉速調節；

（4）給水泵前置泵流量調節給水泵再循環門全關，根據最低流量及泵組運行情況調節；

（5）主汽壓力維持滑壓運行方式，按設定壓力不偏置壓力；

（6）按正常運行維持4臺磨煤機運行。

試驗過程及情況：

（1）在四抽供汽、旁路給水調門全開、汽泵再循環門未開、主汽壓力未偏置的工況下，機組負荷300MW，以每10MW為幅度，減負荷速率5MW/min降負荷至250MW（各負荷段數據見表2），然后重新帶回300MW，加、減負荷過程中汽泵運行平穩。

（1）從試驗過程分析，在四抽供汽方式下，機組由300MW降負荷至250MW，汽動給水泵組能夠穩定運行，但需要控制降負荷速度，避免過調。

（2）在250MW負荷以下，四抽汽源能滿足小機的調節要求，在低于230MW負荷時CCS協調方式內滑壓切換為定壓運行方式，在切換過程中出現主汽壓力波動而引起給水量及轉速的波動，下一步需要對低負荷工況下CCS協調系統進行優化，保持運行參數的穩定。本次機組減負荷至215MW，四抽壓力降至0.41MPa，給水泵轉速3127r/min，低壓調門開度45.78%，給水流量661t/h，與鍋爐最低給水流量611t/h，繼續下調轉速的空調有限，須保持給水流量在最低給水流量611t/h以上，需在MEH系統上設定最低轉速，在四抽壓力往下降時才能實現高壓汽源的切換。同時對低于200MW負荷的給水控制策略進行調整，旁路給水協助調節，滿足給水控制要求。

結語

通過對低負荷下汽動給水泵運行方式的優化，低負荷下維持小機汽源四抽供、降低小機轉速至3300rpm左右，供電標煤耗降低5g/kWh左右，按照2017年1、2號機組負荷300MW以下供電量約8億kWh計算，共可節約標煤4000t，每噸到廠標煤按1000元計算，一年可節省400萬元生產成本，在提高機組運行經濟性方面已體現出該技術的顯著成效。在國家提倡節能減排的大環境下，低負荷下汽動給水泵運行方式的優化值得繼續深入研究優化和大力推廣。

參考文獻

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