660 MW机组给水泵小汽轮机汽源配置问题分析及处理措施

王光艳,马 岩,胡 磊,张跃辉

(1.哈尔滨电力职业技术学院,哈尔滨 150030; 2.黑龙江惠泽电力有限公司,哈尔滨 150090)

●能源与动力工程●

660 MW机组给水泵小汽轮机汽源配置问题分析及处理措施

王光艳1,马 岩1,胡 磊2,张跃辉1

(1.哈尔滨电力职业技术学院,哈尔滨 150030; 2.黑龙江惠泽电力有限公司,哈尔滨 150090)

为了解决某厂2台660 MW超临界机组给水泵小汽轮机汽源切换过程中切换时间长等问题,分析了某厂机组汽源配置系统存在问题的原因,对辅助汽源至给水泵小汽轮机供汽方式进行了调整,将辅汽联箱汽源正常运行时由四段抽汽供给改为由冷段再热蒸汽或临机辅助蒸汽联箱供给,在辅助蒸汽至给水泵小汽轮机供汽手动隔离门后加装气动调整门和电动隔离门。实践证明,该厂660 MW超临界机组给水泵小汽轮机辅助蒸汽汽源运行方式调整后,减少了汽源切换的时间,提高了汽源切换的安全性;在机组跳机、甩负荷以及机组启停时,能快速、安全的切换给水泵汽源,保证了主机负荷快速下降时锅炉给水的需要,提高了机组运行的可靠性、灵活性和经济性。

660 MW机组;给水泵小汽轮机;汽源配置;汽源切换

目前,国内660 MW火电机组给水泵配置多数采用2台汽泵和1台电泵[1]。某厂2台660 MW超临界机组给水泵小汽轮机汽源切换过程中存在给水泵小汽轮机高低调阀频繁抖动现象[2],高压管道调门前压力比低压汽源压力高。在跳机后恢复、不可控甩负荷或启停机时,汽源配置系统存在问题,给水泵小汽轮机汽源不能快速、安全的切换至辅助蒸汽供汽,切换小汽轮机汽源时辅汽至小机供汽门切换时间长,延长了跳机后恢复时间或停机时间,辅助蒸汽不能为小汽轮机提供紧急汽源,严重影响了机组安全经济运行。 本文对某厂2台660 MW超临界机组给水泵小汽轮机汽源切换过程中存在的问题进行了分析,对给水泵小汽轮机的汽源进行调整,一方面减少了给水泵小汽轮机汽源切换的时间,另一方面提高了给水泵小汽轮机汽源切换的安全性,提高了机组运行的可靠性与灵活性。调整后通过辅助蒸汽至给水泵小汽轮机供汽和四段抽汽至给水泵小汽轮机供汽相互之间的快速、安全切换,减少了机组跳机、甩负荷及启停时间,避免了使用电动给水泵给锅炉上水，这样就减少了机组启停过程中电量、燃煤、燃油等能源的消耗,从而达到节能的目的。

1 给水泵小汽轮机汽源配置

该厂一期工程布置2台660 MW超临界、单轴、三缸四排汽中间再热凝汽式汽轮机,采用直流锅炉,配套1台30%容量电动给水泵、2台50%容量汽动给水泵。

给水泵小汽轮机配置的是杭州汽轮机股份有限公司生产的NK63/71型小汽轮机。型号为NK63/71,型式采用单缸、单流、反动式、纯凝汽,排汽下排至主凝汽器,额定功率为9.9475 MW,额定转速为5568 r/min,调速范围为3000～6000 r/min,额定排汽压力为6.58 kPa。

1.1 给水泵小汽轮机汽源配置方式

目前,给水泵小汽轮机汽源切换技术分为内切换和外切换两类。一般来说,给水泵小汽轮机汽源的切换在小汽轮机本体内实现的称为内切换,给水泵小汽轮机汽源的切换在小汽轮机本体之外实现的称为外切换。美国西屋公司对内切换、外切换的定义为凡是有两个蒸汽室,并且汽源的切换是在给水泵小汽轮机调节器所控制的调阀系统内完成的称为内切换;凡是只有一个蒸汽室且有一个减压装置,汽源切换在小汽轮机外部的管道系统内完成的称为外切换[3]。

该厂给水泵小汽轮机采用了高低压双调门型式实现冷段再热蒸汽和四段抽汽的外切换,如图1所示。以四段抽汽作为给水泵小汽轮机的主要工作汽源,通过低压调节汽门实现给水泵小汽轮机的转速调节。辅助蒸汽作为备用辅助汽源也通过低压调门对给水泵小汽轮机的转速进行调节。冷段再热蒸汽作为高压辅助汽源通过高压管道调门对给水泵小汽轮机的转速进行调节。

1.2 给水泵小汽轮机汽源参数对比

该厂给水泵汽轮机汽源有三路:一路来自冷段再热蒸汽的高压汽源,一路来自四段抽汽(简称四抽)的低压汽源,另外一路来自辅助蒸汽的调试汽源。辅助蒸汽汽源在机组停机或事故条件下可使用,经过改进也可使机组带一定负荷[4]。三路汽源参数如表1所示。

图1 改造前给水泵汽源配置

汽源类型汽源压力/MPa温度/℃低压进汽四段抽汽1.01368.2高压进汽冷段再热蒸汽4.30317.0调试用汽辅助蒸汽0.80～1.20350.0

1.3 汽源切换时间

根据制造厂家说明书,该厂给水泵小汽轮机汽源切换点设置为40%主机负荷(定压运行)、30%主机负荷(滑压运行)。

当四段抽汽压力不能满足小机汽源压力要求时,自动切换为冷段再热蒸汽供汽。此时四段抽汽供汽电动隔离门及低压主汽门、低压调节汽门处于开启状态。冷段再热蒸汽通过管道调节阀控制给水泵小汽轮机转速。

2 给水泵小汽轮机汽源配置存在问题

按照目前制造厂家的设计标准,给水泵小汽轮机汽源切换技术无论采用内切换还是外切换,均可以实现低负荷时给水泵小汽轮机高、低压汽源的无扰切换。在给水泵小汽轮机高、低压汽源无扰切换时,冷段再热蒸汽压力很大,如果调控不好高压汽源至小机的高压管道调门开度,就会很容易造成高低调阀重叠度大,发生给水泵小汽轮机高低调阀频繁抖动现象,甚至进汽超压,造成小汽轮机超速事故。此外,外切换方式切换至冷段再热蒸汽高压汽源后,给水泵小汽轮机高压管道调门前压力比低压汽源压力高。此时低压调节汽阀处于全开位置,若低压汽源管道逆止门不严密,则会有蒸汽返回汽缸,不但影响主机效率,对主机来说也是一个重大危险因素。因此,该厂一直未采用冷段再热高压汽源对给水泵小汽轮机进行供汽,冷段再热蒸汽这一路高压汽源一直处于隔离状态。

虽然低负荷时给水泵小汽轮机高、低压汽源可以实现无扰切换,但其切换仅仅局限于负荷缓慢、可控下降时刻。对于跳机后恢复、不可控甩负荷或启停机时,给水泵小汽轮机汽源如何快速、安全的切换至辅助蒸汽供汽对机组至关重要[5]。

根据该厂给水泵小汽轮机汽源配置方式以及实际运行中的情况,发现该汽源配置系统存在以下问题:

1) 该厂辅汽至小机供汽设计、安装和调试时只有1个手动隔离门,无电动隔离门和调整门,使得切换小汽轮机汽源时辅汽至小机供汽门只能手动全开全关,切换时间长,使用不方便,延长了机组跳机、不可控甩负荷后恢复或启停机时间。

2) 当机组发生不可控甩负荷等突发事故时,四段抽汽压力快速下降,运行人员经常来不及手动切换小机汽源,锅炉上水困难,甚至发生锅炉断水导致MFT动作的事故。

3) 由于辅汽手动门正常运行时关闭,运行中跳机或停机时需要切换小机汽源至辅汽,需要长时间暖管,因此延长了跳机后恢复时间或停机时间,增加了燃料消耗以及厂用电耗电量[6]。

4) 该厂为调峰机组,正常运行中负荷变化较快、较多。原设计中辅汽联箱汽源为四段抽汽而且没有调整门。当负荷快速下降时,四段抽汽压力迅速降低,辅汽联箱压力也随之降低,无法为小汽轮机提供紧急汽源,失去了辅助蒸汽作为给水泵小汽轮机备用汽源的意义。

3 给水泵小汽轮机汽源配置问题采取的调整方案及措施

针对给水泵小汽轮机汽源配置方式存在的问题,该厂对给水泵小汽轮机辅助蒸汽汽源运行方式进行了调整。具体方案如下如图2所示。

) 该厂冷段再热蒸汽供辅汽联箱有电动调整门,且有自动控制压力功能,能保证辅汽联箱压力稳定。因此辅汽联箱汽源正常运行时由四段抽汽供给改为由冷段再热蒸汽或临机辅助蒸汽联箱供给(临机辅助蒸汽联箱也由冷段再热蒸汽供给)。

2) 在辅助蒸汽至给水泵小汽轮机供汽手动隔离门后加装一个气动调整门,一个电动隔离门,正常时手动隔离门和电动门隔离开启,气动调整门关闭,并保证气动调整门灵活、可靠、严密。

3) 将辅助蒸汽至给水泵小汽轮机供汽手动隔离门前的疏水器疏水改成在辅助蒸汽至给水泵小汽轮机供汽调整门前疏水。

4) 将辅助蒸汽至给水泵小汽轮机供汽调整门前疏水的疏水器前、后手动隔离门开启,机组正常运行时保持给水泵小汽轮机的辅助蒸汽汽源管道一直处于暖管备用状态。

图2 改造后给水泵汽源配置

4 汽源调整后机组运行方式和调整效果

4.1 机组运行方式

该厂对给水泵小汽轮机辅助蒸汽汽源进行改造后,在机组正常运行时,关闭辅助蒸汽至给水泵小汽轮机供汽调整门,全开辅助蒸汽至给水泵小汽轮机供汽电动隔离门,开启气动调整门前的疏水器的前、后手动隔离门。在机组跳机、甩负荷及启停等状态下,快速调节辅助蒸汽至给水泵小汽轮机这路汽源运行。机组启动时,在机组达到240 MW且四段抽汽压力大于0.4 MPa及时将给水泵小汽轮机汽源切至四段抽汽。反之在机组停机或事故条件下,四段抽汽降至0.4 MPa时将给水泵小汽轮机汽源由四段抽汽切至辅助蒸汽供给。

4.2 机组运行调整效果

该厂某次在机组出现故障情况下,机组负荷快速下降至200 MW,主控值班员根据需要将1台小汽轮机汽源迅速倒换至辅汽汽源,保证了主机负荷快速下降时锅炉给水的需要,避免了给水流量低MFT动作,避免了一次非计划停机事故发生。

5 结 论

1) 某厂2台660 MW超临界机组给水泵小汽轮机汽源配置方式改造后,辅助蒸汽至给水泵小汽轮机汽源的合理引入,给水泵小汽轮机汽源可以快速、安全的切换至辅助蒸汽供给。

2) 合理使用给水泵小汽轮机的备用汽源,不但减少了电动给水泵的运行时间,节约了厂用电,而且在机组跳机、甩负荷及启停等状态下可以快速、灵活、安全的切换汽源,缩短机组恢复时间,提高了机组给水系统运行的安全性和经济性,保证了整个机组运行的可靠性。

3) 为适应国家节能减排政策,应根据不同机组给水泵小汽轮机的汽源配置方式,开展汽源切换方式的分析和改造。

[1] 樊印龙,李飞雁.给水泵汽轮机汽源配置浅析[J].浙江电力,2005(1):29-31.FAN Yinlong,LI Feiyan.Analysis on steam supply configuration for boiler feed water pump turbine [J].Zhejiang Electric Power,2005(1):29-31.

[2] 韩子俊.300 MW机组给水泵汽轮机有关问题探讨[J].热力发电,2005(11):66-67.HAN Zijun.An approach to several problems about the driving turbine of feed-water pumps [J].Thermal Power Generation,2005(11):66-67.

[3] 赵琪,李陈虎,孙敏.300MW再热冷段内切换给水泵汽轮机本体设计[J].东方汽轮机,2011(2):16-17.ZHAO Qi,LI Chenhu,SUN Ming.Design of 300MW boiler feed pump turbine-cold reheat and switching over inside [J].Dongfang Turbine,2011(2):16-17.

[4] 桂景海,李德海,雷文军.350MW 机组给水泵汽轮机汽源切换时给水泵转速波动的处理分析[J].甘肃冶金,2015(6):120- 122.GUI Jinghai,LI Dehai,LEI Wenjun.Treatment and analysis of the fluctuation of the speed of the pump when the steam source is switched to the 350MW unit [J].Gansu Metallurgy,2015(6):120-122.

[5] 高小平.热电厂汽动给水泵节能分析[J].节能,2003(6):40- 41.GAO Xiaoping,The analyze on saving energy of turbo-driven pump in thermal power plant [J].Energy Conservation,2003(6):40-41.

[6] 柳平,张岚.300MW 火电机组锅炉给水泵汽轮机的优化[J].发电设备,2006(3):85-88.LIU Ping,ZHANG Lan.Optimization of the feed water pump’s driving steam turbine of 300 MW power generation stes[J].Power Equipment,2006(3):85-88.

(责任编辑 侯世春)

Problem analysis and treatment measures of steam source configuration of small boiler feed pump turbine of 660 MW unit

WANG Guangyan1,MA Yan1,HU Lei2,ZHANG Yuehui1

(1.Harbin Electric Power Vocational and Technical School,Harbin 150030,China; 2.Heilongjiang Fortune Electric Power Technology Co.,Ltd,Harbin 150090,China)

Two 660 MW supercritical units in a factory were faced several problems such as the switching time of steam source of small boiler feed pump turbine lasted longer than before.In order to solve that,the cause of the problem in the steam source configuration system of a unit was analyzed and the steam supply mode of auxiliary steam source to small boiler feed pump turbine was adjusted.Also,the mode of 4 T/H extraction steam supply was changed to that of cold reheat steam supply or the auxiliary steam header supply when the steam source of auxiliary steam header was under normal operation.The installation of pneumatic regulating door and electric isolation door was added behind the manual isolation door when auxiliary steam is supplied to small boiler feed pump turbine.Practice proves that after the adjustment to the operating mode of auxiliary steam source of small boiler feed pump turbine of the 660MW supercritical unit,the switching time of steam source is reduced and the safety when steam source is switched is improved.Besides,the steam source of boiler feed pump turbine is able to be switched quickly and safely when in the situation of unit trip,load shedding,and unit commitment.That ensures the need of boiler feed water when boiler host load is quickly down and improves the reliability,flexibility and economical efficiency of the unit operation.

660 MW unit; small boiler feed pump turbine; steam source configuration; steam source switch

2016-05-10。

王光艳(1970—),女,副教授,从事热力学、传热学课程教学和传热性能实验研究。

TK323

B

2095-6843(2016)06-0546-03