600MW超临界机组无电动给水泵冷态启动中的给水调节

闫东升

（浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，宁波315722）

某超临界600MW机组直流锅炉型号为HG-1890／25.4-YM4，一次中间再热，采用滑压运行方式，配内置式再循环泵启动系统。锅炉给水系统配置1台30%BMCR容量的电动给水泵和2台50%BMCR容量的汽动给水泵。电动给水泵的前置泵由主泵同轴驱动，2台汽动给水泵的前置泵与主泵是分置式的，其前置泵配置单独的电动机。这种配置方式下，正常运行时2台汽动给水泵运行，电动给水泵只有在启、停机过程中或者汽动给水泵故障时及低负荷阶段才投入使用。按照设计运行方式，从锅炉上水到带负荷后第1台汽动给水泵投入运行前，电动给水泵至少需要运行16h。机组冷态启动若实现全程汽动给水泵供水，可以大幅度降低厂用电率，但增加了给水调节的难度。

笔者将对机组无电动给水泵冷态启动中的给水调节问题进行探讨。

1 汽动给水泵组的主要技术参数

汽动给水泵前置泵型号为HZB253-640，主泵型号为HPT300-340-6S／27。前置泵和主泵共用一条再循环管道，管道安装在主泵出口至除氧器中间；汽动给水泵的最小流量为216t／h，规定汽动给水泵流量小于300t／h时再循环门快开，流量小于230t／h时再循环门全开。给水泵汽轮机型号为NK63／71，最高转速为5 800r／min，最低转速为2 800r／min。汽动给水泵汽轮机没有临界转速，2 800r／min以下也不存在非稳定工作区。汽动给水泵组能实现在低转速、低负荷下的稳定运行，可满足各种工况下运行的需要。

2 冷态启动并网前的给水调节

机组从冷态启动到并网要依次经历冷态冲洗、点火、热态冲洗、汽轮机冲转、中速暖机、阀切换等阶段，每个阶段的给水调节略有不同：

（1）机组从冷态冲洗到锅炉点火，锅炉贮水箱溢流阀一直保持开位，保证一定的冲洗流量，以达到冷态冲洗合格，这时由于锅炉还没有起压，只需用一台汽动给水泵前置泵给锅炉上水，汽动给水泵主泵不需要运行。待锅炉点火后，将另一台汽动给水泵用辅助蒸汽冲转至800r／min备用。分离器出口压力达到0.2MPa时，关闭炉顶空气门，锅炉开始慢慢起压；等分离器压力接近0.95MPa时，将给水倒至另一台汽动给水泵带，因为这时分离器压力还较低，而汽动泵刚开始是800r／min备用，上水有点多，需将转速降至650r／min，以后随着主汽压力的上升逐渐提高汽动给水泵转速。

（2）锅炉热态冲洗阶段，储水箱溢阀流还开着，此时给水的调节要跟踪好主汽压力，保持溢流阀在一个合适的开度。热态冲洗结束后，给水水质合格，储水箱溢流阀全部关严。

（3）从溢流阀关严一直到汽轮机冲转，给水流量主要根据储水箱和汽水分离器的水位进行调节，必须保证省煤器入口流量大于35%额定流量，以保证水冷壁、省煤器有足够的冷却流量；分离器水位也不能太高，满水时要及时减水，长时间满水将导致过热器进水，致使过热器急剧冷却而产生很大的热应力，容易发生爆管，因此调节水位要有提前量，从开始调节给水量到分离器水位变化一般需要2～3min。在调节给水量时水煤比也可以作辅助参照，一般来说刚开始锅炉内总体温度低，燃烧也不太好，水煤比保持在6，以后慢慢提高水煤比。另外要跟踪好分离器出口压力，一般汽动给水泵出口给水压力大于分离器出口0.5MPa就能克服阻力上水，如果压差低于0.4MPa，上水就比较困难了。

（4）从汽轮机冲转到中速暖机一般要持续150min，期间需要注意两点：①汽轮机冲转过程中，由于振动大易造成汽轮机跳闸，这时会将主汽压力升高，因此适当提高汽动给水泵转速，以克服上水阻力；②如果锅炉侧燃烧不稳定出现缺角燃烧，会使主汽压力迅速下降，给水量超过需求值，不迅速减水容易造成分离器满水。

（5）在机组并网前适当增加燃料量，保持较高的主汽压力；同时保证锅炉储水箱水位的稳定，水位不能太高，防止并网后主汽压力下降过快而出现的虚假水位。

3 冷态启动并网后的给水调节

机组并网后，要依次经历初负荷暖机、汽动给水泵汽源切换、干湿态转换、汽动给水泵并泵等过程。

3.1 机组并网及初负荷暖机

在发电机并网后，为防止发电机逆功率保护动作，保证机组足够的初负荷暖机，并网后要迅速开大汽轮机高压主汽调门，同时关小高、低压旁路以保证主蒸汽压力不会下降太快。这个阶段只要能保证主蒸汽压力变化不大，给水调节几乎不受影响，储水箱也不会出现虚假水位。如果出现主汽压力下降过快，储水箱就会出现虚假水位，此时应迅速增加燃料量，确认高、低压旁路已经关严，待水位稍有下降趋势时迅速加大给水量，以保证给水量与蒸发量能够匹配。此时的给水调整首先要观察锅炉储水箱水位的变化方向，其次注意主汽压力的变化，适当提高汽动给水泵转速以克服上水阻力。

第二套制粉系统的启动会对给水造成较大扰动，这时煤量会增加10t／h左右，炉内燃烧迅速强化，主汽压力迅速上升。启动磨煤机的同时应迅速增加汽动给水泵转速，以克服上水阻力。虽然给水量有大幅度地提升，但由于压力上涨过快，饱和温度也提升，使得以前膨胀的水也迅速收缩，从水位的表现上看是下降的，会出现短暂的虚假水位；如果储水箱水位下降过多，为防止炉水循环泵因储水箱水位低跳闸，这时可适当关小炉水循环泵出口调门，以暂缓水位的下降，待水位上升时再开大炉水循环泵出口调门。

3.2 给水泵的汽源切换

在机组负荷达十几万千瓦时，辅助蒸汽已经不能使汽动给水泵维持稳定运行。由于给水泵汽轮机低压调门开度过大，转速出现摆动，上水量忽大忽小，这时应进行汽动给水泵汽源切换。

机组并网带负荷后，待四段抽汽压力满足给水泵汽轮机供汽条件时，及时将汽源切换至四段抽汽供汽。为安全起见，可以先将原来没有运转的那台给水泵汽轮机用四段抽汽冲转至2 000r／min备用，再缓慢打开运行的那台给水泵汽轮机的四段抽汽电动门，最后缓慢关闭辅助蒸汽供给水泵汽轮机的手动门。

给水泵汽轮机汽源切换过程中，如果控制不当，很可能造成汽动给水泵转速的大幅摆动，引起给水流量、压力大幅波动，严重时造成锅炉满水或缺水事故。因此给水泵汽轮机汽源切换应缓慢地进行，保持给水泵汽轮机进汽压力和转速的稳定，同时密切注意其金属部件的温度分布及轴承振动的变化，直至汽源切换完成。

3.3 锅炉由湿态转为干态运行

直流锅炉的特点是：低负荷时由炉水循环泵参与建立一个汽水循环，此时锅炉处于湿态运行，贮水箱水位是衡量给水量的主要参数［1］；机组达到一定负荷后，炉水循环泵退出运行，锅炉转为干态运行。

在临近干湿态转换点时，应该保持微缺水或加煤不加水，使锅炉贮水箱水位缓慢往下降，同时逐步关小炉水循环泵出口调门；炉水循环泵退出运行后全关出口调门，锅炉转入干态运行，这时应该关注分离器出口的蒸汽过热度，适量提高给水量，以免缺水造成受热面温度过高。

3.4 汽动给水泵的并列

2台汽动给水泵并列就是一台提高转速，增加给水量；另一台降低转速，减少给水量。整个过程维持好给水流量和分离器出口温度的稳定，保持好过热度。由于汽动给水泵在干态并列时，原已运转的泵再循环调门已经关闭，所以在减速（流量）时，注意这台汽动给水泵的流量，避免低流量保护动作跳泵。2台汽动给水泵并列成功后，分别投入各台泵的自动控制，并在总站投入自动。随着负荷的升高，给水流量逐步增加，当总给水流量大于1 000t／h时，可以将另一台汽动给水泵的再循环调门关严。

4 汽动给水泵上水时的注意点

全程使用汽动给水泵上水必须注意：

（1）始终保持每台汽动给水泵的流量大于其最小流量，防止汽动给水泵发生汽蚀；要在低负荷阶段保持再循环调门全开，待给水流量满足要求时再缓慢关闭再循环调门。

（2）给水泵汽轮机在低转速、低负荷工况下，由于进汽流量小，无法及时带走转子鼓风效应产生的热量，使排汽缸温度升高，引起轴承中心高度发生变化，并有可能造成轴承振动增大，所以应严密监视其轴振及转速，并严密监视排汽温度的变化。当排汽温度升高时，尽量维持较高的真空度，适当降低辅汽压力以增大进汽量，从而降低排汽温度；同时轴承温度及振动保护要全程投入，排汽缸减温水也要全程投入。

（3）对于直流锅炉，点火初期给水流量需求较小，因此汽动给水泵冲转后转速不宜过高，防止给水调节阀前后压差过大，流量不容易控制。

（4）给水泵汽轮机设置有正常工作汽源及辅助蒸汽汽源，应确保汽源压力、温度、过热度、流量满足给水泵汽轮机启动和运行的需要。

（5）给水泵汽轮机建立真空前应提前进行管道疏水充分暖管，用辅助蒸汽冲转一台汽动给水泵满足锅炉启动需要。机组并网带负荷后，提前进行四段抽汽供汽动给水泵管道暖管，投入前应确认疏水已尽，并保证有50K以上的过热度；待四段抽汽压力大于0.2MPa时可将给水泵汽轮机切换至四段抽汽供汽。汽源切换时要严格控制汽动给水泵金属部件的温度变化，并重点对其转速进行监视和控制。

5 结语

按设计运行方式，机组从锅炉上水到带负荷后第1台汽动给水泵投入运行的冷态启动过程，电动给水泵至少需要运行16h，电动给水泵容量为8 200kW。在机组冷态启动过程中，电动给水泵耗电量约131 200kW·h；外购电价按1元／（kW·h）计算，则电动给水泵耗费约131 200元。在机组启动过程中，2台汽动给水泵的耗汽量约12t／h，则总耗汽量为192t，蒸汽参数为0.9MPa、280℃，焓值h为3 250kJ／kg，根据锅炉效率93.5%、蒸汽管道损失1.5%、原煤低位发热量22 700kJ／kg计算，每吨蒸汽所消耗的原煤约为0.153 1t。启动过程耗汽折算耗原煤29.4t。按原煤到厂价700元／t计算，折合费用为20 580元。汽动给水泵前置泵容量为580kW，则2台汽动给水泵前置泵的耗电量约为18 560 kW·h；外购电价按1元／（kW·h）计算，则电动给水泵耗费约18 560元。机组一次冷态启动将节省费用131 200-20 580-18 560＝92 060元。机组冷态启动实现全程汽泵供水时可以降低厂用电率，经济效益是明显的。

［1］大唐国际发电股份有限公司.大型火电机组经济运行及节能优化［M］.北京：中国电力出版社，2012.