600 MW超临界机组纯汽动给水泵启动方式探讨

2017-03-01陈树科薛森贤任绍军

综合智慧能源 2017年1期

关键词：电泵给水泵水流量

陈树科，薛森贤，任绍军

(珠海金湾发电有限公司，广东珠海 519050)

600 MW超临界机组纯汽动给水泵启动方式探讨

陈树科，薛森贤，任绍军

(珠海金湾发电有限公司，广东珠海 519050)

目前，600 MW超临界机组大多数采用电动给水泵+汽动给水泵的混合启动方式。针对电动给水泵运行电流高、能耗大的问题，阐述了纯汽动给水泵启动方式的优点和具体操作方法。机组采用纯汽动给水泵的启动方式，节约了大量的厂用电，取得了很好的节能效果；另外，汽动给水泵的带负荷能力比电动给水泵强，机组并网至脱硝投运的时间至少减少了1.5 h，极大提高了机组的环保竞争力。

超临界机组；汽动给水泵；电动给水泵；节能；环保

0 引言

目前,竞价上网即将或已经在一些大电网实施,而其基础就是低成本、低消耗。节能降耗是目前的大趋势，在这种形势下，研究节能运行方式具有现实意义[1-2]。另外，随着人们生活水平的提高，对环保的要求越来越严格，减少污染物排放是火电机组必须承担的社会责任。

1 机组概况

珠海金湾发电有限公司锅炉采用的是上海锅炉厂生产的超临界螺旋管圈、一次中间再热、平衡通风、四角切圆燃煤直流炉, 型号为SG1910/25.40-M960，采用定-滑-定运行方式。汽轮机为上海汽轮机厂生产的超临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴、双背压、凝汽式汽轮机，型号为N600/24.2/566/566。机组配置2台容量为50%锅炉最大连续蒸发量(BMCR)的汽动给水泵(以下简称汽泵)和1台容量为30%BMCR的电动给水泵(以下简称电泵)，采用内置启动分离器和容量为40% BMCR的二级串联启动旁路。机组脱硝采用高灰型选择性催化还原(SCR)烟气脱硝工艺，处理 100%烟气量。

给水泵汽轮机采用典型的3路汽源配置：第1路为来自再热冷段蒸汽的高压汽源，第2路为来自四段抽汽的低压汽源，第3路为来自辅助蒸汽系统的调试汽源，如图1所示。辅助蒸汽汽源能满足一台给水泵汽轮机调试用汽需要，经过改进也可使机组带一定负荷[3-4]。

图1 汽动给水泵汽源

2 纯汽泵启动的优点

2.1 降低机组的厂用电率

传统上水方式操作简单，但厂用电消耗较大；汽泵上水方式操作复杂，但厂用电消耗小[5-7]。以前机组采用的是电泵+汽泵的混合启动方式：负荷小于180 MW，给水由纯电泵调节；负荷大于180 MW至机组脱硝投运(一般负荷到250 MW脱硝就可以投入)，给水由电泵和汽泵共同调节；脱硝投运后，给水转入由纯汽泵调节的正常运行方式。锅炉冷态上水至机组脱硝投运，至少需要12 h，电泵额定电流为858.0 A，前置泵额定电流为62.1 A，采用纯汽泵的启动方式，节约厂用电的效果十分明显。

2.2 增强机组环保竞争力

机组是按照“近零排放”要求运行的，NOx排放质量浓度的小时平均值要求控制在50 mg/m3以内。在脱硝没有投运的情况下，烟气排放的参数很难达到“近零排放”的要求。缩短机组并网到脱硝投运的时间，是努力的方向。

采用传统的电泵+汽泵的混合启动方式，需要在脱硝投运前进行汽泵并入电泵的操作，所需时间较长，是快速投运脱硝的主要障碍。由于汽泵具有较强的升负荷能力，脱硝投运前省去并泵操作，节省了较多的时间。

从表1可以看出，纯汽泵的启动方式比电泵+汽泵混合启动方式的脱硝投运时间至少减少1.5 h，也就是说，环保参数达到“近零排放”要求的时间极大缩短，机组的环保竞争力得到了极大的增强。

表1 机组在不同启动方式下并网至脱硝投运时长

2.3 提升机组安全运行水平

锅炉水冷壁下半部分为螺旋管，上半部分为垂直管，当螺旋管金属壁温70个采样点中有4个温度超过454 ℃，锅炉主燃料跳闸(MFT)动作。采用电泵+汽泵的混合启动方式，机组负荷180 MW时电泵出力已接近上限，需要将一台汽泵并入电泵运行。并泵时，操作较为复杂，给水容易出现波动，造成螺旋管金属壁温超限而MFT。另外，负荷180 MW左右时，锅炉开始从湿态转入干态运行，采用纯汽泵的启动方式，给水系统具备较快的升负荷能力，转干态前不需要并泵操作，能够让锅炉快速转入干态运行。由于汽泵较强的带水能力，在转干态过程中降低了风险，提高了机组运行的安全水平。

3 机组纯汽泵启动方法

3.1 锅炉冷态上水、冲洗

给水系统如图2所示。汽泵前置泵布置在0 m，前置泵额定工况的压升为1.2 MPa，冷态启动时为1.5 MPa左右。在小机盘车未投、汽泵再循环阀全开的情况下，单台前置泵运行的出口流量约为270 t/h 。为维持不大于10%BMCR的上水量(191 t/h左右)，在锅炉上水初期可以通过关小汽泵出口电动阀进行节流，实现给水系统和锅炉本体的注水排气。上水完成后，单台前置泵运行的流量已不能满足系统变流量冲洗的要求，此时需要启动另外一台前置泵，2台前置泵并列运行。在2台小机盘车投运、2台汽泵再循环阀全关的情况下，给水流量可达670 t/h，停运其中一台小机盘车，全开2台汽泵再循环阀，给水流量降为510 t/h。通过投退小机盘车、开关汽泵再循环阀就可以实现锅炉变流量冲洗的目的。

3.2 锅炉点火、升温升压

锅炉点火烘干过程中维持500～550 t/h的启动流量，可以通过2台前置泵并列运行、投运其中一台小机盘车、全开2台汽泵再循环阀来实现。烘干完成后锅炉逐渐起压，当主蒸汽压力达到0.4 MPa时，启动流量已无法再继续依靠前置泵维持，此时需利用辅汽将一台汽泵冲转至1 500 r/min，退出另一台前置泵，给水流量为550 t/h。小机转速在1 500 r/min以上时，其排汽温度可维持低于120 ℃的较低水平。

随着汽压的升高，要维持相对稳定的启动流量，需逐渐提高汽泵转速，但要注意避开临界转速2 154 r/min。过临界转速的操作要点：汽泵转速到达2 050 r/min后保持，锅炉继续升压，直至汽泵再循环阀全关；此时汽泵可以继续升速，转速目标为2 300 r/min，升速过程中开大汽泵再循环阀，维持给水流量基本稳定。实践证明，用此方法过临界转速时，泵组的振动平稳，其他参数也正常。

锅炉继续升温升压，满足炉管冲管条件后执行冲管操作，此时可能出现的问题有：(1)高压旁路阀快开快关时压力波动大，造成给水流量波动大；(2)流量大幅扰动，调整汽泵转速和再循阀控制不了给水流量。而在实际的冲管操作中并没有发生以上情况，整个过程比较平稳。在主蒸汽压力为7.0 MPa、主蒸汽温度为490 ℃的情况下，保持80%的汽泵再循环阀开度，冲管过程中给水流量始终稳定在510～550 t/h，汽泵转速和再循环阀开度基本没有调整。

冲管完成后，锅炉开始降温减压。满足冲转条件后，汽轮机开始冲转，此时可将小机控制方式投至遥控，并将汽泵控制站投自动，利用设定给水流量控制器输出值来控制给水流量。

3.3 机组并网、加负荷

汽轮机冲转后应立即对四段抽汽供小机的低压汽源和再热冷段蒸汽供小机的高压汽源进行暖管，以便并网后能尽快将小机的辅汽汽源切至正常的四段抽汽低压汽源。为了能让第2台小机尽快并入运行，汽轮机在2 350 r/min中速暖机时开始用辅汽冲转第2台小机至1 800 r/min备用。负荷150 MW左右时，将备用的小机辅汽汽源切换至四段抽汽汽源运行。锅炉由湿态转干态运行前投入在运小机的高压汽源，以提高汽泵快速带水能力，防止锅炉湿、干态转换时螺旋管温度高。利用单台汽泵快速加负荷至250 MW，以满足脱硝投运的要求。在线切换运行小机的汽源可能造成给水流量波动大，将四段抽汽汽源供的小机并入给水后再退出辅汽汽源供的小机，辅汽切换至四段抽汽汽源后再重新并入给水控制。