600MW機組啟停汽動給水泵上水方式探討

詹新民 王瑞軍 隆 波

(華能云南滇東第二發電廠，云南 曲靖 655550)

1 概述

機組鍋爐為亞臨界壓力，一次再熱，單爐膛平衡通風，自然循環，單汽包“W”型鍋爐。鍋爐型號:B＆WB－2028/17.4—M型;汽輪機為亞臨界、一次中間再熱、單軸三缸四排汽、沖動凝汽式，設計額定功率為600MW，型號為 N600—16.7/538/538，本機共設有八段抽汽，分別供給三臺高壓加熱器、一臺除氧器、四臺低壓加熱器;每臺汽輪發電機組采用2臺50% 額定給水流量汽動給水泵組和1臺30%額定給水流量的電動給水泵，用于機組啟停時及低負荷時給鍋爐上水;給水操作臺設置100%主路和30%旁路上水兩種方式，機組啟停時采用30%旁路上水，負荷達到180MW以上時倒換為100%主路上水。

2 機組啟停鍋爐上水方式

機組啟停鍋爐上水方式的現狀給水泵所配套使用的2臺主給水泵汽輪機 (以下稱小汽機)為單缸、沖動、冷凝式，型號為G7－1.0，是變參數、變轉速、變功率和能采用多種汽源的汽輪機，額定功率為7000KW，額定轉速為5000r/min，控制系統采用MEH控制方式，一階臨界轉速2365 r/min，二階臨界轉速7133 r/min。正常運行轉速范圍2900～6100 r/min。它的三路汽源均為主蒸汽、四抽汽源、輔助蒸汽見圖1。

圖1 汽輪機三路汽源圖

汽動給水泵正常運行時，汽源由主汽輪機四段抽汽提供，主蒸汽作為高負荷時的備用汽源，由于四抽的參數隨著主機負荷的降低而降低，在運行中，當主汽輪機負荷下降到額定負荷的40%以下時，四抽蒸汽已經不能滿足主給水泵功耗的需要，此時要在小汽機低壓主汽閥門前通入相應壓力、溫度的輔助蒸汽，該輔助蒸汽由相鄰機組提供，兩個低壓汽源不能自動切換。電動調速給水泵所配套使用的是1臺功率為6300 kw的6kV電機，在機組啟動、停止以及事故處理時使用，機組運行時作為汽動給水泵的備用泵。早期600 MW機組啟動時，鍋爐上水多采用電動調速給水泵的上水方式，因為電動調速給水泵具有轉速可以從1600～5300 r/min大范圍內平穩連續調節、汽包水位易于控制的優點，但同時帶來兩方面的主要問題:一方面使廠用電量增加，因為機組冷態啟動從點火到機組帶300 MW負荷約需10h，如果做電氣和汽機等專業試驗，時間將增加4～5 h，如果是新機組試運或大修后試運，時間會更長。機組滑停時間正常在2 h，機組的一次啟停將增加4×10～6×10 kW·h的用電量，很不經濟。另一方面，因沒有備用給水泵，使可靠性降低。若電動給水泵故障跳閘，將使鍋爐滅火，機組啟動失敗。因此實踐證明，探討在機組啟動、停止時采用輔助汽源驅動汽動給水泵向鍋爐上水的方式，是一項經濟、安全、可靠的措施.。

3 啟動全程采用汽動給水泵上水

1)汽動給水泵汽源由相鄰機組輔助汽源供給，控制蒸汽參數0.8MPa，280℃，沖轉小汽輪機時，疏水要充分保證有50℃以上過熱度。為此保證沖轉蒸汽溫度高，在輔汽供小機氣源管最低處新加一路Ф32疏水管，保證進入小機的蒸汽疏水充分。

2)機組冷態啟動時，汽包壓力為無壓狀態，利用相鄰機組汽源對A汽動給水泵沖自2050rpm暖機 (考慮一階臨界轉速2365 r/min)，檢查給水泵出口壓力在5.5Mpa左右，保持再循環全開。此時小機因蒸汽流量低，排汽缸因鼓風摩擦過熱造成排汽溫度高達80度以上，應注意將大機低壓缸真空提至－70Kpa以上 (大氣壓為83Kpa)，適當降低進入小機的蒸汽壓力，以提高進汽量，同時沖轉小機時須將小機排汽減溫水開啟，保持排汽溫度為75℃以下。在小機2050rpm暖機20分鐘后檢查各軸承振動、軸向位移、各軸承溫度、小機排汽缸溫度正常，開啟給水泵出口門通過水旁路調整門向鍋爐汽包上水，維持上水流量為100～150 T/H(夏季可增大流量至200 T/H)。在上水時著重檢查汽前置泵軸承溫度，是否有串軸現象。同時維持運行機組安全運行時，輔汽聯箱汽源高負荷時采取四抽供汽，低負荷切換為冷再供汽，穩定#1機輔汽聯箱蒸汽壓力在0.8Mpa左右。

3)汽包上水到0～50mm后，鍋爐進行點火，升溫升壓，當汽包壓力升至4.5Mpa，將汽泵沖轉至2800rpm(避開一階臨界轉速2365 r/min)，泵出口壓力8.5Mpa，繼續向鍋爐補水，過程中應全面檢查小機及給水泵各軸承振動、軸向位移、各軸承溫度各TSI參數正常。

4)當主再熱蒸汽參數達到大機沖轉條件，對汽輪機開始沖轉，沖轉暖機過程中，根據蒸汽流量、汽包水位的變化情況，相應提高汽動給水泵轉速。此時檢查電泵應在緊急備用狀態，防止小機出現異常，鍋爐缺水事故。同時用輔汽對B小機進行沖轉至2050 rpm暖機20分鐘，后速率300 rpm繼續沖轉至3100 rpm，維持給水泵循環運行，因用汽量增大，注意運行機組輔汽聯箱壓力正常。

5)小機汽源切換，為防止機組負荷快速升高造成輔汽汽源供汽不足，當機組并網帶負荷到200MW以上時，逐步將B汽動給水泵并入系統接帶負荷。當負荷達到300MW穩定后，四段抽汽壓力與輔汽壓力接近時，可先將一臺汽動給水泵的汽源又輔汽倒換至四段抽汽供。第一臺小機汽源倒換四段抽氣穩定后，再將第二臺小機汽源也倒換成四段抽汽供，注意在倒換中防止汽源壓力突變引起轉速和給水流量大幅波動。汽源倒換完畢后投入小機高壓汽源備用小機各汽源見圖1。

6)機組啟動汽泵上水過程中，要監視好小汽輪機機及給水泵各軸承振動、軸向位移、各軸承溫度及聲音正常，各TSI參數正常，電泵投入備用。

4 停運全程采用汽動給水泵上水

機組正常運行時，A.B汽動給水泵各帶50%負荷，汽源均為四段抽汽供，輔助汽源備用，輔助汽源由鄰機輔肋聯箱供供給。停機過程中，當負荷降至300MW，逐步將A汽動給水泵的汽源由四段抽汽倒至輔助汽源，以后滑參數降負荷過程中并將B汽動給水泵的負荷全部倒至A汽動給水泵，此時可將輔助汽源壓力適當調高一點。防止壓力太低引起A汽動給水泵調門全開失去調節能力。B汽動給水泵負荷全部倒至A汽動給水泵后，檢查A汽動給水泵運行無異常，給水流量，汽包水位穩定。將B汽動給水泵轉速降至3100rpm，關汽泵出口門，維持泵循環運行列為備用狀態。以防止A汽動給水泵故障跳閘后的緊急備用上水。負荷降到零發電機解列，停運B汽泵，維持A汽泵運行，間斷性給汽包上水，當汽包壓力降至0.5Mpa帶壓放水后再停止汽泵運行。停機過程中電泵一直保持備用狀態。

5 上水方案分析

1)從鍋爐上水至鍋爐點火升壓這個階段，與傳統的利用電泵上水的方法相比，利用汽泵完成率鍋爐供水任務，其優越性可以先從節能方面可以做如下比較。

以600 MW機組啟動為例，上水的電泵平均電流取400A，其功率 P=UIcosφ=3803.58kW，從電泵啟動到機組耗電能W=P*T其中 P=UIcosφ=364.8kW

總耗電量為W=P*T=5472kW*h，其總費用為3283元。

汽泵耗汽量為平均12t/h，蒸汽參數0.6MPa，280℃，其焓值 h為:3022kJ/kg，鍋爐效率為91.8%，標煤低位發熱量為29271kJ/kg，各管道損失為2%，鍋爐產生1kg參數為0.8MPa，280℃的蒸汽所消耗的煤量為:3022/(29271*91.8* (1－2%)) =0.11476kg，總耗煤量為20.66噸，以每噸標煤進價650元，總費用是13429元。汽泵上水總耗費13429+3283=16712元。

2)從安全性上分析，由于整個啟動過程中，汽泵上水，排除了電泵上水時，電泵因液力偶合器傳動部件磨損、卡澀、工作油系統和潤滑油系統等故障，不能正常投運，延誤啟機時間或造成給水中斷。而汽泵上水過程中電動給水泵組始終負荷350MW以上退出電泵總用時大約15小時。其耗能為，W=P*T=3803.58*15=57053.7 kW*h，如果以外購電價0.6元/kW*h，其總費用為:34232元。

如果同樣條件下以汽泵代替電泵上水其耗能為汽前泵耗電能與汽泵耗汽所用的熱能之和。汽前泵處于備用狀態，并且其啟動速度非?？?，故開機過程中對給水系統來說，用汽泵組上水比用電泵組上水其可靠性更高，因而提高了啟動的可靠性。

3)運行操作上，汽泵上水調節裕度大，給水由30%旁路切主路運行時擾動小，利于汽包水位控制，特別是機組熱態啟動時，利于機組迅速帶負荷。

6 結論

綜上所述，在兩臺機組啟停過程中全采用汽動給水泵給向鍋爐上水，電動給水泵處于緊急備用，達到了降低成本的目的，有效提高機組經濟運行水平。

［1］楊敏媛.火電廠動力設備 ［M］.北京:中國水利電力出版社.

［2］鄭體寬.熱力發電廠節能分析 ［M］.北京:中國電力出版社.

［3］嚴家騄，余曉福.水和水蒸氣熱力性質圖表 ［M］.哈爾濱:高等教育出版社.

［4］靖長才.采用汽動給水泵替代電動給水泵實現機組啟動的經濟性分析 ［J］.電力設備2008年 (1);9－1.