非全压启动电动给水泵在超临界循环流化床锅炉机组中的应用

王中正，房之栋，梁五洲

（1.华电朔州热电有限责任公司，山西朔州030001；2.北京太阳宫燃气热电有限公司，北京100028；3.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西太原030001）

非全压启动电动给水泵在超临界循环流化床锅炉机组中的应用

王中正1，房之栋2，梁五洲3

（1.华电朔州热电有限责任公司，山西朔州030001；2.北京太阳宫燃气热电有限公司，北京100028；3.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西太原030001）

对于超临界直流循环流化床锅炉，发电厂为节约成本，给水系统配置了非全压的启动电动给水泵，在高负荷下发生汽机跳闸且汽动给水泵故障停运情况下，水冷壁系统无法正常补水。根据某电厂350MW超临界循环流化床锅炉机组的试验数据，分析了锅炉非稳态传热过程的主要参数变化，并得出结论，为同类机组设备选型提供借鉴。

超临界；循环流化床锅炉；参数

0 引言

超临界循环流化床锅炉的水冷系统采用直流型式，当发生主给水泵故障、非全压电动启动给水泵也不具备向锅炉补水时，炉膛内的炽热物料蓄热又非常大，炉膛水冷壁将面临工质流速低或工质被迅速蒸干，在该事故情况下，水冷壁能否保证安全，是一个急需考虑的问题。

山西某电厂采用上海锅炉厂有限公司生产的超临界参数变压运行直流炉，循环流化床燃烧锅炉，型号为SG-1204/25.4-M4601。给水系统配置1台100%锅炉最大连续蒸发量BMCR（boiler maximum continuous rating）容量的汽动给水泵和1台30%BMCR容量的非全压启动电动给水泵，出口全压为15.1 MPa。

1 事故状态下锅炉非稳态传热试验过程

试验于2015年3月19日13时进行。试验前，机组负荷345 MW，主蒸汽压力20.87 MPa，给水流量956 t/h，锅炉床温912℃，水冷壁壁温约387℃，机组运行稳定。13时09分，汽轮机手动跳闸，同触发锅炉跳闸BT(boiler trip)主保护，所有风机停运，炉膛内循环物料快速在炉膛下部堆积起来，堆积的床料仍有大量蓄热，通过导热方式底部水冷壁传热，而床料表面则通过热辐射方式向上部水冷壁管子传热[1]。汽机跳闸后导致给水泵小汽机失去汽源跳闸，且锅炉蒸汽压力为20.87 MPa，非全压启动电动给水泵不具备启动条件，无法给锅炉补水。

汽机跳闸后，主蒸汽压力由20.87 MPa瞬间跃升至30.79 MPa，随后又上升至32.5 MPa，安全阀及曲轴箱强制通风阀PCV（positive crankcase ventilation）起跳排汽泄压，随后开启高低压旁路进行压力调节。排汽泄压前，由于水冷壁管内工质不流动，管壁无法得到冷却，壁面温度由384℃上升至409℃；排汽泄压后，工质开始流动，水冷壁壁温开始缓慢下降。13时15分，主蒸汽压力26.73 MPa时，安全阀回座，主蒸汽压力小幅回升后继续下降。13时26分，由于低压旁路超压，高低旁路阀保护关闭，工质流动阻塞，主蒸汽压力升高，水冷壁壁温也逐步由380℃升高到399℃。高低旁路阀重新开启后，管内工质开始流动，管壁温度也随之下降。13时43分，主蒸汽压力为12.19 MPa，满足电动启动给水泵工作条件，锅炉开始补水。

汽机跳闸后3 h内，水冷壁壁温、锅炉给水流量、床温、主蒸汽温度参数变化情况如图1所示。

图1 水冷壁壁温、锅炉给水流量、床温、主蒸汽温度参数变化情况

2 试验结果及分析

a)锅炉跳闸后，床料温度起初下降较快，8 min由912℃下降至782℃，之后温度下降缓慢，在启动给水泵启动时，床料温度还有743℃，大量蓄的热床料还要继续向水冷壁传热，锅炉水冷壁管材为15CrMoG，许用最高温度为550℃，若长时间没有工质流动冷却，将被烧损[2]。

b)当主给水泵无法正常工作时，由于启动电动给水泵压头不足，无法向锅炉补水，若通过安全阀或PCV阀、高低旁路泄放蒸汽，使水冷壁内工质因膨胀产生流动，可冷却受热面，水冷壁壁面温度降低。

c)通过安全阀或PCV阀、高低旁路泄放蒸汽，炉内蒸汽压力逐步降低，当蒸汽压力小于启动电动给水泵启动条件时，可启动电泵给锅炉补水，确保水冷壁安全运行。

3 结论

本文针对采用非全压启动电动给水泵的超临界循环流化床锅炉在汽动给水泵故障时，锅炉无法正常补水的极端情况下，通过对试验过程中主要运行参数分析，得出如下结论：非全压启动电动给水泵可以在超临界循环流化床锅炉机组上应用，当发生汽动给水泵故障无法向锅炉正常补水时，可通过PCV阀或高低压旁路泄放蒸汽。在排汽过程中，锅炉汽压逐步降低，且膨胀流动的蒸汽可冷却水冷壁，避免炽热床料烧损水冷壁管。当主汽压力下降至启动电动给水泵启动条件时，可启动电泵向锅炉正常补水。

[1]杨世铭.传热学[M].北京：高等教育出版社,1998.

[2]西安热工研究院有限公司，苏州热工研究院有限公司，华北电力科学研究院，等.火力发电厂金属材料选用导则DL/T 715—2015[S].北京：中国电力出版社，2015.

Application of Indirect-start Motor-driven Feed Pump on Super-critical CFB Boilers

WANG Zhongzheng1,FANG Zhidong2,LIANG Wuzhou3
（1.Huadian Shouzhou Thermal Power Co.,Ltd.,Shouzhou,Shanxi 030001,China; 2.Beijing Taiyanggong Gas-fired Thermal Power Co.,Ltd.,Beijing 100028,China；3.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC,Taiyuan,Shanxi 030001,China）

In order to save costs,indirect-start motor-driven feed pump is selected for water supply system.However,when under high load operation,if turbine unit tripping occurs,water-wall system can't be made up with water normally.According to the test data of a 350MW super-critical CFB boiler,parameters'changing during transient heat transfer process is analyzed,which can provide reference for the equipment selection of the same type unit.

super-critical;CFB boiler;parameters

TK229.2

B

1671-0320（2017）01-0032-02

2016-10-09，

2016-10-24

王中正（1962），男，山西怀仁人，1983年毕业于大同技校热能动力专业，工程师，从事发电厂工程管理工作；房之栋（1977），男，山西霍州人，2003年毕业于西安交通大学热能与动力专业，硕士，高级工程师，从事电力自动控制工作；梁五洲（1975），男，山西芮城人，1999年毕业于太原理工大学热能动力专业，高级工程师，从事发电厂锅炉专业技术研究工作。