发电机组气泵开机运行方式探讨

大唐户县第二热电厂 徐向阳 张少波

发电机组气泵开机运行方式探讨

大唐户县第二热电厂 徐向阳 张少波

户县第二热电厂安装2台引进型300 MW机组，其冷态启动时间较长。其中，汽包上水需要3～4 h，点火升压到汽轮机冲转需要4～5 h，汽轮机冲车暖机到并网需要5～6 h，发电机并网带初负荷暖机到150 MW负荷厂用电切换完需要1～2 h，再加上相关启动试验所需时间，整个开机过程需要14～16 h。这期间锅炉的上水，按照惯例一般采用电泵给水泵进行，由于电动给水泵效率低、功率大，导致机组启动过程中耗费了大量厂用电。如能在不新增加设备和其他投资的情况下，仅通过改变机组上水设备的运行方式，而能节约这部分电量的话，其效益将非常客观。笔者所在的户县第二热电厂通过采用气泵开机，对此进行了有益的尝试。

一、气泵开机可行性分析

气泵开机全程包括2个阶段：第一阶段是利用前置泵进行汽包上水至点火水位，并维持汽包起压前水位稳定；第二个阶段是在汽包起压后冲转气泵，并对汽包进行上水，直到机组接带目标负荷。

1. 气泵前置泵上水可行性分析。由《前置泵设备技术规范》可知，前置泵扬程89.46 m，汽包标高62.2 m，前置泵上水完全满足锅炉点火升压阶段锅炉上水需要。针对汽包上水初期流量低，汽前泵（双吸泵）在低负荷可能发生串轴的问题，在实际操作中可适当开启气泵再循环门。经实际测试未见明显串轴，汽前泵推力瓦温度、回油温度无明显变化，对设备的安全性没有影响。

2. 气泵在启动初期上水可行性分析。气泵在开机过程中，由于出力较低，在机组中速暖机长时间在1 800 r/min转速运行，可能使小机排汽温度偏高。经现场观察，当气泵出口压力较低、流量较小时，排气温度稍高。但开启气泵再循环，将给水倒至旁路运行后，采用给水调门进行节流调节，保持小机较大通汽量，则气泵的排汽温度可以下降至65 ℃，完全可以保证小机的安全性。

机组在启动初期，除氧器水箱水温为120～150 ℃，此饱和温度对应的压力为0.15～0.47 Mpa，水泵在正常工作中所做功主要用于提高压力能，内能基本未变即水泵出入口温度基本不变，实际中给水泵出、入口温度确实基本不变，这说明给水泵入口水温即为除氧器水箱水温。为了保证气泵正常工作，必须控制气泵入口压力＞该水温对应的饱和压力+必须汽蚀余量，气泵入口保证压力＝（该水温对应的饱和压力+必须汽蚀余量）×裕度系数。裕度系数一般取1.1～1.2。在实际运行中，除氧器水箱最高温度约150 ℃，对应压力0.47 MPa，而依次推算出的保证压力＝（0.47+0.3）×（1.1～1.3）MPa =0.86～1..0 MPa，在启动初期前置泵出口压力＞1.28 MPa，完全满足气泵入口压力要求，不会发生气泵汽化、汽蚀等不安全现象。

二、气泵开机操作方法

1. 点火前，用气泵前置泵上水至汽包最低可见水位。

2. 气泵控制水位期间，应以给水调门控制为主，气泵转速为辅。

3. 点火初期用前置泵控制锅炉水位（一般不用补水）。此时应做好小机冲转前的准备工作，随时接带负荷。

4. 气泵冲转后，控制给水母管与汽包差压在0.7～1 MPa，根据汽包压力缓慢提升气泵转速。同时，利用给水调门控制汽包水位。

5. 气泵在2 500 r/min左右存在一阶临界转速，因此，在2 300～2 700 r/min之间要快速通过，此时给水母管与汽包差压＞2 MPa以上，应注意关小调门。

6. 气泵转速在2 700 r/min 以上时，应继续控制给水母管与汽包差压在0.7～1 MPa。

7. 因气泵转速为900 r/min时，出口压力为2.05 MPa；转速为1 800 r/min时，出口压力为4.05 MPa；转速为3 100 r/min时，压力为10 MPa。所以升速时不必按规程分900，1 800，3 100 r/min三个阶段进行暖机，而应根据给水母管与汽包差压缓慢对气泵升速。但是必须避开临界转速，并在接近推荐转速阶段按照规程要求充分暖机。

三、气泵开机注意事项

1. 启动初期采用前置泵给汽包上水。气泵在锅炉点火时开始暖管；汽包压力达到0.2 MPa后开始冲转，采用气泵继续上水。

2. 保持辅汽压力稳定。应注意防止气泵调门开度过大，汽压突升，引起气泵转速失控。

3. 将给水调门开度作为控制水位的主要手段。因给水流量＜80 t时，表记存在死区，无法显示锅炉补水量，此时应保持气泵转速稳定，缓慢调整调门开度。当水位大幅波动时，应立即关小调门，待发现水位下降后，再增加1%～2%开度，必要时再以此开度增加，但是必须在水位–100～200 mm摸索调门大致范围。

4. 因气泵用临炉辅汽驱动，而蒸汽又凝结在本机，必然造成凝汽器水位升高。此时，应对锅炉采用加强连排量、定排次数等方法放掉凝结水。投入气泵前应保持较低凝汽器水位。

5. 因调门的最佳控制为30%～70%，应控制好给水与汽包差压，使调门开度维持在30%～70%度。

四、气泵开机经济性分析

1. 采用气泵前置泵给锅炉上水经济性分析。

前置泵启动后，稳定电流I1＝262 A，对应功率为P1＝149 kW，上水时间t1＝6 h，则前置泵耗电Q1＝P1t1＝894 kW·h。

如果用电泵上水，稳定上水时电流I2＝180 A，对应功率P2＝1 589 kW，电泵上水时间t2＝6 h计算，则电泵启动期间耗电Q2＝P2t2＝9 534 kW·h,节约用电ΔQ＝Q2－Q1＝8 640 kW·h。

按每年每台机组启动4次计算，大唐卢县第二热电厂2台机组每年共节约用电Q＝ΔQ×4×2＝69 120 kW·h。

2. 单用气泵机组启动经济性分析。

启动期间电泵的平均电流I3＝270 A，对应的电泵功率P3＝2 386 kW，启动期间电泵运行时间P3＝10 h，则电泵启动期间耗电Q3＝P3t3＝23 860 kW·h。

每年每台机组按启动4次计算，大唐卢县第二热电厂3台机组共节约用电Q′＝Q3×4×2＝190 800 kW·h。则气泵开机全年节约用电量Q总＝Q＋Q′＝259 950 kW·h

由此可见，采用气泵开机后，经济效益显著。

五、结论

气泵开机可以有效降低机组厂用电率，通过合理操作，能满足启动初期锅炉上水要求。由于采用气泵开机，减少了启动过程中并泵等繁琐操作，降低了并泵环节的操作风险，缩短了启动时间，减少了开机过程中燃油消耗量，具有实际推广价值。