660MW机组低负荷下汽动给水泵运行方式优化

邓盛泓

摘 要：本文结合目前大型火力发电厂汽动给水泵的常见设计运用，介绍了对660MW机组低负荷下汽动给水泵的运行方式进行优化后，在保障机组运行安全性的基础上，在运行经济性上取得的显著成效。

关键词：汽动给水泵；安全性；经济性

中图分类号：TK223 文献标志码：A

0 前言

某厂1、2号机组给水系统采用单台100%容量汽泵及两台机共用一台30%容量定速电动给水泵。汽动给水泵组前置泵和主泵均由小汽轮机同轴驱动，小汽机为上海汽轮机厂生产ND（Z）89/84/06型汽轮机，具有内切换、变参数、变功率、变转速和采用多种汽源。小机低压配汽机构采用主机四段抽汽，同时也可采用辅助汽源供汽；高压汽源采用主机高压缸排汽（再热冷段）。小机低压汽源来自主机4段抽汽，该低压汽源的参数随主机负荷的变化而不断变化，而这种参数的变化只能在一定的范围内适应小机的调节要求，当低压蒸汽参数降低至小机不足于驱动汽动给水泵达到所要求的转速时（主机负荷40%负荷以下，即264MW负荷以下），主机的功率平衡将受到破坏。

从调试到投产，为了保证小机的稳定运行，一直要求小机最低转速不应低于3500rpm，小机汽源在负荷300MW及以上时采用4段抽汽供，负荷300MW以下时采用辅助汽源供。这种方式的特点是小机的运行可靠性高，但带来的弊端也很突出：一是4段抽汽汽源和辅助汽源之间的切换操作为全人工手动，费时20分钟以上，操作项目多且复杂，容易出现误操作；二是操作时间长，300MW到250MW这个负荷段的调整速度达不到电网调度的要求，常出现被调度部门考核扣罚的情况；三是由四抽切换为辅汽供时小机汽缸温降超过50℃；四是采用辅汽供汽、最低转速控制过高影响机组效率，煤耗增加。为了解决以上问题，公司结合机组实际运行情况，开展了低负荷下汽动给水泵运行方式的优化研究，在提升机组运行安全性和经济性上已经取得了显著成效。

1 低负荷下汽动给水泵运行方式优化的技术方案及分析

2017年5月份和8月份利用机组停机的机会组织了专项试验：低负荷（250MW）下维持小机汽源四抽供、降低小机转速至3300rpm左右的小机稳定性试验。

试验条件（一）：

（1）负荷：250MW～300MW。

（2）供汽方式：四抽供汽。

（3）机组控制方式：CCS协调控制方式。

（4）给水控制方式：再循环门全关，给水旁路调节门从协助调整至全开.

（5）降负荷速率：5MW/min。

试验情况：

试验过程：在四抽供汽，CCS协调方式，机组5MW/min速率，4个工况机组从300MW降至250MW时过程中，给水泵转速调节性能稳定，给水流量波动较小。具体参数见试验数据（表1）。

300MW～250MW降负荷试验数据分析：

（1）在目前常规采用给水旁路、再循环门、主汽压力偏置提高给水泵转速的方式，对提高给水流量调节稳定性和灵敏性是有利的，但相应经济性差，小机用汽量高。

（2）在满足前置泵流量的情况下，不开启再循环门，采用给水旁路协同调节的方式，主汽压力采用滑压方式，对给水控制比较平稳，给水泵控制转速和小机用汽量有所下降。

（3）在进一步开大给水旁路调门开度，降低给水控制压力的情况下，给水泵控制转速、小机用汽量下降较为明显，给水控制转速150r/min～180r/min，用汽量进一步下降，相应给水调节相对平缓，经济性提高。

（4）在旁路给水调节门全开、滑压方式下，完全由汽动给水泵调节的方式，上水动能完全由给水泵及协调系统控制，上水阻力减少，对应控制转速有明显下降，给水流量、转速调节平稳，汽动给水泵的运行经济性提高。相比常规工况，各负荷段相对应的给水泵转速下降300r/min左右，用汽量下降6t/h～9t/h。

从上述机组试验经过和数据分析，从300MW降至250MW负荷，在CCS协调控制系统控制品质较好的情况下，采用完全由汽动给水泵控制给水流量的方式是能满足要求，但需控制降负荷速率和较高的CCS协调品质，防止系统过调引起水煤比失稳。

试验条件（二）：

（1）机组300MW负荷工况下，小机汽源由四抽供汽；

（2）机组CCS模式；

（3）主给水电动门关闭，调整旁路给水调节门至全开，给水量通过汽动给水泵转速调节；

（4）给水泵前置泵流量调节给水泵再循环门全关，根据最低流量及泵组运行情况调节；

（5）主汽压力维持滑压运行方式，按设定压力不偏置压力；

（6）按正常运行维持4台磨煤机运行。

试验过程及情况：

（1）在四抽供汽、旁路给水调门全开、汽泵再循环门未开、主汽压力未偏置的工况下，机组负荷300MW，以每10MW为幅度，减负荷速率5MW/min降负荷至250MW（各负荷段数据见表2），然后重新带回300MW，加、减负荷过程中汽泵运行平稳。

（1）从试验过程分析，在四抽供汽方式下，机组由300MW降负荷至250MW，汽动给水泵组能够稳定运行，但需要控制降负荷速度，避免过调。

（2）在250MW负荷以下，四抽汽源能满足小机的调节要求，在低于230MW负荷时CCS协调方式内滑压切换为定压运行方式，在切换过程中出现主汽压力波动而引起给水量及转速的波动，下一步需要对低负荷工况下CCS协调系统进行优化，保持运行参数的稳定。本次机组减负荷至215MW，四抽压力降至0.41MPa，给水泵转速3127r/min，低压调门开度45.78%，给水流量661t/h，与锅炉最低给水流量611t/h，继续下调转速的空调有限，须保持给水流量在最低给水流量611t/h以上，需在MEH系统上设定最低转速，在四抽压力往下降时才能实现高压汽源的切换。同时对低于200MW负荷的给水控制策略进行调整，旁路给水协助调节，满足给水控制要求。

结语

通过对低负荷下汽动给水泵运行方式的优化，低负荷下维持小机汽源四抽供、降低小机转速至3300rpm左右，供电标煤耗降低5g/kWh左右，按照2017年1、2号机组负荷300MW以下供电量约8亿kWh计算，共可节约标煤4000t，每吨到厂标煤按1000元计算，一年可节省400万元生产成本，在提高机组运行经济性方面已体现出该技术的显著成效。在国家提倡节能减排的大环境下，低负荷下汽动给水泵运行方式的优化值得继续深入研究优化和大力推廣。

参考文献

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[2]牛洪伟，张效东.给水泵汽轮机的运行特性及热经济分析[J].科学与财富，2012（3）：371.

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[4]张艾萍，刘桂华，张宏学.汽动给水泵组运行特性对机组热经济性的影响[J].化工机械，2009，36（6）：558-561.