1 000 MW超超临界机组无电动泵启动方式探讨

祁积满

（广东惠州平海发电厂有限公司，广东 惠州 5163632）

1 000 MW超超临界机组无电动泵启动方式探讨

祁积满

（广东惠州平海发电厂有限公司，广东 惠州 5163632）

通过对汽动给水泵启动方式的分析，在机组启停过程中，由汽动给水泵代替电动给水泵运行，不仅降低了机组厂用电率，更重要的是简化了机组启停操作，提高锅炉给水系统运行的安全性和经济性。

超超临界机组；汽动给水泵；电动给水泵

随着我国燃煤发电机组单机容量的不断增大，如何降低机组单位能耗，提高机组运行经济水平，越来越受到发电企业的重视。某厂2×1 000 MW超超临界燃煤发电机组的三大主机均由上海电气集团生产，其循环热效率目前均处于国内领先水平，但由于在机组启停阶段，仍采用传统的电动给水泵（简称电动泵）启停方式，大大增加了机组启停阶段的厂用电耗。

1 000 MW超超临界燃煤发电机组采用无电动泵启停时，机组经济性、安全性都较高。而随着未来我国对燃煤发电机组节能要求的提高，掌握大容量发电机组无电动泵启动方式，实现机组快速、平稳、安全启停就显得尤为重要。

1 设备概况

某厂1 000 MW超超临界燃煤发电机组给水系统采用的是在启停阶段启动电动泵，正常运行时启动汽动给水泵（简称汽动泵）的方式。给水系统的作用是将除氧器中的除氧水通过给水泵送到锅炉，同时提供高旁减温水和过热器一、二、三级减温水，该厂给水系统简图如图1所示。该厂给水系统采用单元制型式布置，每台机组配备2台50%额定容量的汽动泵，每台汽动泵配1台定速电动前置泵（简称汽前泵）。1台30%额定容量，采用液力偶合器调速的电动泵，扬程为1 418 m，用于机组启停阶段及低负荷期间锅炉给水，其前置泵与电动泵用同一电机同轴驱动。

汽动给水泵的汽轮机为上海汽轮机厂生产，型号为ND（Z）89/84/06。该汽轮机为单缸、冲动式、单流、纯凝汽式、高排汽内切换，同时具备变参数、变转速、变功率和能采用多种汽源切换等功能。该汽轮机汽源有冷段再热蒸汽、四段抽汽和辅助蒸汽，第一临界转速为 2 245 r/min，可调转速范围为 2 650～6 000 r/min。

图1 给水系统简图

2 机组无电动泵启动过程分析

2.1 汽动泵再循环开启试验

利用辅助蒸汽作为给水泵汽轮机汽源，在机组启停阶段不同工况下，全开汽动泵再循环阀，关闭汽动泵出口电动阀，逐步升高汽动泵转速，从而探索出汽动泵转速和汽动泵出口压力之间的关系。

2.2 锅炉上水

1 000 MW超超临界燃煤发电机组冷态启动点火前，锅炉上水冲洗到具备点火条件约需4小时，锅炉点火到并网带稳定燃烧工况负荷至少需要8小时。该厂在锅炉点火前采用设计扬程为132 m的独立汽前泵进行锅炉上水，对锅炉进行冷态冲洗；在锅炉点火前直接采用汽动泵向锅炉上水，满足锅炉启动流量要求；当机组因故障停运而采用热态启动时，直接利用辅助蒸汽冲转给水泵汽轮机，满足锅炉快速启动的给水流量要求。

2.3 汽动泵冲转建立给水流量

利用邻机辅助蒸汽启动一台给水泵汽轮机，邻机辅助蒸汽根据机组负荷情况，及时投入冷段再热蒸汽调节辅助蒸汽汽源，确保机组启动过程中辅助蒸汽压力大于0.7 MPa。将汽动泵转速升至给水泵汽轮机临界转速2 500 r/m以上的安全区域，尽可能降低给水压力和过热器减温水调节阀前后的差压。

2.4 锅炉启动升压阶段

锅炉启动点火后，锅炉内蒸汽量逐渐增多，锅炉内压力慢慢升高，进入锅炉升压阶段。给水调节阀后的压力也慢慢升高，此时给水泵应根据锅炉的要求，结合给水调节阀的压差限值（差压不大于2 MPa），逐步提升运行转速。在给水泵转速调节时要特别注意躲开小汽轮机的临界转速区域。当机组负荷升至一定值时，需把小汽轮机的汽源由辅助蒸汽联箱切换由四段抽汽供给，一直到机组带满负荷。图2所示为锅炉启动升压阶段给水调节阀开度、压差及给水流量间关系。

图2 锅炉启动升压阶段给水调节阀与给水流量关系

2.5 机组滑参数停运阶段

在机组滑参数停运阶段，全程使用汽动泵，不启用电动泵。随着锅炉给水流量的下降，及时开启汽动泵再循环阀，保证小汽轮机转速大于临界转速；及时开启给水泵汽轮机排汽减温水阀门，保证小汽轮机排汽温度不大于90 ℃。

3 优化机组给水泵启动方式特点

机组启动前使用汽前泵（1 000 kW）给锅炉上水，对锅炉进行冷态冲洗。在锅炉点火阶段，为满足锅炉启动流量要求，用汽动泵给锅炉上水，机组启动全程不开启电动泵（6 200 kW），达到降低机组启动电耗目的。

从安全性角度考虑，在机组启停过程中若有电动泵作为备用，则当汽动泵出现异常工况时，电动泵能够迅速启动保证锅炉给水流量。反之，在使用电动泵启停时，汽动泵组的启动需要一定时间，无法起到随时备用的作用。因此，在机组启停过程中，采用无电动泵方式，提高了机组运行的可靠性。

从机组运行操作上分析，在锅炉点火前冲转第1台汽动泵，直至机组负荷升至300 MW时冲转第2台汽动泵，在此期间都无需对给水泵进行启停操作。而这段时间恰恰是机组启动过程中操作最为频繁的时间段。因此，无电动泵启动方式减少了运行人员的操作量。

4 存在的问题及解决方法

4.1 给水泵汽轮机汽源

机组在启停过程中完全使用汽动泵的条件是必须有外部汽源，在通常情况下，全厂机组全部停运的可能性较小，因此，使用邻机汽源完成本机组汽动泵启动完全是满足条件的。在极端情况下，比如全厂首台机组启动，可以使用启动锅炉提供汽源，因此，在任何工况下汽动泵都可以代替电动泵进行机组启停工作。

4.2 减温水流量的控制

为了保证给水泵汽轮机的安全运行，给水泵汽轮机冲转以后，必须将其转速控制在2 650 r/min以上（该汽轮机临界转速为2 202～2 300 r/min）。因此，汽动泵供水压力较电动泵高，而锅炉过热器减温水来自高压加热器出口给水，在机组启停过程中需要投用减温水时，因给水压力较高，减温水调节阀前后差压偏高，过热器减温水调节阀不易控制，甚至保持较小的调节阀开度，而使减温水流量非线性升高，导致过热蒸汽温度的突变。减温水调节阀开度与流量关系如图3所示。

图3 减温水调阀开度与流量关系

4.3 小汽轮机临界转速和排汽温度

在给水泵调节过程中，为避免小汽轮机由于临界转速而导致振动的问题，一般限制给水泵转速在2 245 r/min以上，所以在用给水泵向锅炉上水时，一定要考虑到避开小汽轮机的临界转速。小汽轮机在低转速运行时，由于进入的蒸汽流量较小，不足以带走其末几级由于鼓风摩擦产生的热量，此时使得小汽轮机的排汽温度较高，严重时会影响小汽轮机的安全。所以在低转速时，要及时对小汽轮机排汽缸进行强制喷水减温，同时采取适当增大汽动泵的出水流量和开大汽动泵再循环阀的方式，将给水泵汽轮机的排汽温度降至90 ℃以下。给水泵汽轮机转速与排汽温度关系如图4所示。

图4 给水泵汽轮机转速与排汽温度关系

4.4 锅炉给水调节阀汽蚀控制

在给水调节过程中，若锅炉给水调节阀前后压差较大，将会不可避免地导致调节阀阀芯汽蚀，操作中应尽可能降低汽动泵出口压力，开大给水调节阀，保证前后差压不大于2 MPa，缓解给水调节阀汽蚀的程度。

5 结束语

通过对机组启停过程中给水泵操作方法的改进，不仅降低了电动泵的运行时间，减小了电厂的厂用电率；同时，还可以使电动泵作为机组整个启停过程中的备用泵，保证机组启停过程的顺利进行。因此，1 000 MW超超临界机组采用无电动泵启停方案，有利于整个机组安全性和经济性的提高，对后面类似机组的给水系统设计具有一定的参考价值。

［1］ 杨敏媛. 火电厂动力设备［M］. 北京：中国水利电力出版社，1996.

［1］ 林万超.火电厂热系统节能理论［M］.西安：西安交通大学出版社，1994.

A Study on the Start Mode of the 1000MW USC Unit Without an Electrically-driven Feed Pump

QI Ji-man
（Guangdong Huizhou Pinghai Power Plant Co., Ltd.of Guangdong Yudean Group Co., Ltd.，Huizhou Guangdong 516363，China）

Based on the analysis of the start mode of the 1000MW USC unit with a steam-driven feed pump，this article probes into a new start mode of replacing the electrically-driven feed pump with a steam-driven one during the start-stop process of the unit，which can reduce the station service power consumption rate，simplify the start-stop operation of the unit and enhance the security and economy of the operation of the water supply system of the boiler．

USC unit；steam-driven feed pump；electrically-driven feed pump

TM621

A

1008-8032（2015）06-0055-03

2015-09-04

祁积满（1976-），工程师，主要从事火电厂运行管理工作。