600MW超臨界機組無電動給水泵冷態啟動中的給水調節

閆東升

（浙江大唐烏沙山發電有限責任公司，寧波315722）

某超臨界600MW機組直流鍋爐型號為HG-1890／25.4-YM4，一次中間再熱，采用滑壓運行方式，配內置式再循環泵啟動系統。鍋爐給水系統配置1臺30%BMCR容量的電動給水泵和2臺50%BMCR容量的汽動給水泵。電動給水泵的前置泵由主泵同軸驅動，2臺汽動給水泵的前置泵與主泵是分置式的，其前置泵配置單獨的電動機。這種配置方式下，正常運行時2臺汽動給水泵運行，電動給水泵只有在啟、停機過程中或者汽動給水泵故障時及低負荷階段才投入使用。按照設計運行方式，從鍋爐上水到帶負荷后第1臺汽動給水泵投入運行前，電動給水泵至少需要運行16h。機組冷態啟動若實現全程汽動給水泵供水，可以大幅度降低廠用電率，但增加了給水調節的難度。

筆者將對機組無電動給水泵冷態啟動中的給水調節問題進行探討。

1 汽動給水泵組的主要技術參數

汽動給水泵前置泵型號為HZB253-640，主泵型號為HPT300-340-6S／27。前置泵和主泵共用一條再循環管道，管道安裝在主泵出口至除氧器中間；汽動給水泵的最小流量為216t／h，規定汽動給水泵流量小于300t／h時再循環門快開，流量小于230t／h時再循環門全開。給水泵汽輪機型號為NK63／71，最高轉速為5 800r／min，最低轉速為2 800r／min。汽動給水泵汽輪機沒有臨界轉速，2 800r／min以下也不存在非穩定工作區。汽動給水泵組能實現在低轉速、低負荷下的穩定運行，可滿足各種工況下運行的需要。

2 冷態啟動并網前的給水調節

機組從冷態啟動到并網要依次經歷冷態沖洗、點火、熱態沖洗、汽輪機沖轉、中速暖機、閥切換等階段，每個階段的給水調節略有不同：

（1）機組從冷態沖洗到鍋爐點火，鍋爐貯水箱溢流閥一直保持開位，保證一定的沖洗流量，以達到冷態沖洗合格，這時由于鍋爐還沒有起壓，只需用一臺汽動給水泵前置泵給鍋爐上水，汽動給水泵主泵不需要運行。待鍋爐點火后，將另一臺汽動給水泵用輔助蒸汽沖轉至800r／min備用。分離器出口壓力達到0.2MPa時，關閉爐頂空氣門，鍋爐開始慢慢起壓；等分離器壓力接近0.95MPa時，將給水倒至另一臺汽動給水泵帶，因為這時分離器壓力還較低，而汽動泵剛開始是800r／min備用，上水有點多，需將轉速降至650r／min，以后隨著主汽壓力的上升逐漸提高汽動給水泵轉速。

（2）鍋爐熱態沖洗階段，儲水箱溢閥流還開著，此時給水的調節要跟蹤好主汽壓力，保持溢流閥在一個合適的開度。熱態沖洗結束后，給水水質合格，儲水箱溢流閥全部關嚴。

（3）從溢流閥關嚴一直到汽輪機沖轉，給水流量主要根據儲水箱和汽水分離器的水位進行調節，必須保證省煤器入口流量大于35%額定流量，以保證水冷壁、省煤器有足夠的冷卻流量；分離器水位也不能太高，滿水時要及時減水，長時間滿水將導致過熱器進水，致使過熱器急劇冷卻而產生很大的熱應力，容易發生爆管，因此調節水位要有提前量，從開始調節給水量到分離器水位變化一般需要2～3min。在調節給水量時水煤比也可以作輔助參照，一般來說剛開始鍋爐內總體溫度低，燃燒也不太好，水煤比保持在6，以后慢慢提高水煤比。另外要跟蹤好分離器出口壓力，一般汽動給水泵出口給水壓力大于分離器出口0.5MPa就能克服阻力上水，如果壓差低于0.4MPa，上水就比較困難了。

（4）從汽輪機沖轉到中速暖機一般要持續150min，期間需要注意兩點：①汽輪機沖轉過程中，由于振動大易造成汽輪機跳閘，這時會將主汽壓力升高，因此適當提高汽動給水泵轉速，以克服上水阻力；②如果鍋爐側燃燒不穩定出現缺角燃燒，會使主汽壓力迅速下降，給水量超過需求值，不迅速減水容易造成分離器滿水。

（5）在機組并網前適當增加燃料量，保持較高的主汽壓力；同時保證鍋爐儲水箱水位的穩定，水位不能太高，防止并網后主汽壓力下降過快而出現的虛假水位。

3 冷態啟動并網后的給水調節

機組并網后，要依次經歷初負荷暖機、汽動給水泵汽源切換、干濕態轉換、汽動給水泵并泵等過程。

3.1 機組并網及初負荷暖機

在發電機并網后，為防止發電機逆功率保護動作，保證機組足夠的初負荷暖機，并網后要迅速開大汽輪機高壓主汽調門，同時關小高、低壓旁路以保證主蒸汽壓力不會下降太快。這個階段只要能保證主蒸汽壓力變化不大，給水調節幾乎不受影響，儲水箱也不會出現虛假水位。如果出現主汽壓力下降過快，儲水箱就會出現虛假水位，此時應迅速增加燃料量，確認高、低壓旁路已經關嚴，待水位稍有下降趨勢時迅速加大給水量，以保證給水量與蒸發量能夠匹配。此時的給水調整首先要觀察鍋爐儲水箱水位的變化方向，其次注意主汽壓力的變化，適當提高汽動給水泵轉速以克服上水阻力。

第二套制粉系統的啟動會對給水造成較大擾動，這時煤量會增加10t／h左右，爐內燃燒迅速強化，主汽壓力迅速上升。啟動磨煤機的同時應迅速增加汽動給水泵轉速，以克服上水阻力。雖然給水量有大幅度地提升，但由于壓力上漲過快，飽和溫度也提升，使得以前膨脹的水也迅速收縮，從水位的表現上看是下降的，會出現短暫的虛假水位；如果儲水箱水位下降過多，為防止爐水循環泵因儲水箱水位低跳閘，這時可適當關小爐水循環泵出口調門，以暫緩水位的下降，待水位上升時再開大爐水循環泵出口調門。

3.2 給水泵的汽源切換

在機組負荷達十幾萬千瓦時，輔助蒸汽已經不能使汽動給水泵維持穩定運行。由于給水泵汽輪機低壓調門開度過大，轉速出現擺動，上水量忽大忽小，這時應進行汽動給水泵汽源切換。

機組并網帶負荷后，待四段抽汽壓力滿足給水泵汽輪機供汽條件時，及時將汽源切換至四段抽汽供汽。為安全起見，可以先將原來沒有運轉的那臺給水泵汽輪機用四段抽汽沖轉至2 000r／min備用，再緩慢打開運行的那臺給水泵汽輪機的四段抽汽電動門，最后緩慢關閉輔助蒸汽供給水泵汽輪機的手動門。

給水泵汽輪機汽源切換過程中，如果控制不當，很可能造成汽動給水泵轉速的大幅擺動，引起給水流量、壓力大幅波動，嚴重時造成鍋爐滿水或缺水事故。因此給水泵汽輪機汽源切換應緩慢地進行，保持給水泵汽輪機進汽壓力和轉速的穩定，同時密切注意其金屬部件的溫度分布及軸承振動的變化，直至汽源切換完成。

3.3 鍋爐由濕態轉為干態運行

直流鍋爐的特點是：低負荷時由爐水循環泵參與建立一個汽水循環，此時鍋爐處于濕態運行，貯水箱水位是衡量給水量的主要參數［1］；機組達到一定負荷后，爐水循環泵退出運行，鍋爐轉為干態運行。

在臨近干濕態轉換點時，應該保持微缺水或加煤不加水，使鍋爐貯水箱水位緩慢往下降，同時逐步關小爐水循環泵出口調門；爐水循環泵退出運行后全關出口調門，鍋爐轉入干態運行，這時應該關注分離器出口的蒸汽過熱度，適量提高給水量，以免缺水造成受熱面溫度過高。

3.4 汽動給水泵的并列

2臺汽動給水泵并列就是一臺提高轉速，增加給水量；另一臺降低轉速，減少給水量。整個過程維持好給水流量和分離器出口溫度的穩定，保持好過熱度。由于汽動給水泵在干態并列時，原已運轉的泵再循環調門已經關閉，所以在減速（流量）時，注意這臺汽動給水泵的流量，避免低流量保護動作跳泵。2臺汽動給水泵并列成功后，分別投入各臺泵的自動控制，并在總站投入自動。隨著負荷的升高，給水流量逐步增加，當總給水流量大于1 000t／h時，可以將另一臺汽動給水泵的再循環調門關嚴。

4 汽動給水泵上水時的注意點

全程使用汽動給水泵上水必須注意：

（1）始終保持每臺汽動給水泵的流量大于其最小流量，防止汽動給水泵發生汽蝕；要在低負荷階段保持再循環調門全開，待給水流量滿足要求時再緩慢關閉再循環調門。

（2）給水泵汽輪機在低轉速、低負荷工況下，由于進汽流量小，無法及時帶走轉子鼓風效應產生的熱量，使排汽缸溫度升高，引起軸承中心高度發生變化，并有可能造成軸承振動增大，所以應嚴密監視其軸振及轉速，并嚴密監視排汽溫度的變化。當排汽溫度升高時，盡量維持較高的真空度，適當降低輔汽壓力以增大進汽量，從而降低排汽溫度；同時軸承溫度及振動保護要全程投入，排汽缸減溫水也要全程投入。

（3）對于直流鍋爐，點火初期給水流量需求較小，因此汽動給水泵沖轉后轉速不宜過高，防止給水調節閥前后壓差過大，流量不容易控制。

（4）給水泵汽輪機設置有正常工作汽源及輔助蒸汽汽源，應確保汽源壓力、溫度、過熱度、流量滿足給水泵汽輪機啟動和運行的需要。

（5）給水泵汽輪機建立真空前應提前進行管道疏水充分暖管，用輔助蒸汽沖轉一臺汽動給水泵滿足鍋爐啟動需要。機組并網帶負荷后，提前進行四段抽汽供汽動給水泵管道暖管，投入前應確認疏水已盡，并保證有50K以上的過熱度；待四段抽汽壓力大于0.2MPa時可將給水泵汽輪機切換至四段抽汽供汽。汽源切換時要嚴格控制汽動給水泵金屬部件的溫度變化，并重點對其轉速進行監視和控制。

5 結語

按設計運行方式，機組從鍋爐上水到帶負荷后第1臺汽動給水泵投入運行的冷態啟動過程，電動給水泵至少需要運行16h，電動給水泵容量為8 200kW。在機組冷態啟動過程中，電動給水泵耗電量約131 200kW·h；外購電價按1元／（kW·h）計算，則電動給水泵耗費約131 200元。在機組啟動過程中，2臺汽動給水泵的耗汽量約12t／h，則總耗汽量為192t，蒸汽參數為0.9MPa、280℃，焓值h為3 250kJ／kg，根據鍋爐效率93.5%、蒸汽管道損失1.5%、原煤低位發熱量22 700kJ／kg計算，每噸蒸汽所消耗的原煤約為0.153 1t。啟動過程耗汽折算耗原煤29.4t。按原煤到廠價700元／t計算，折合費用為20 580元。汽動給水泵前置泵容量為580kW，則2臺汽動給水泵前置泵的耗電量約為18 560 kW·h；外購電價按1元／（kW·h）計算，則電動給水泵耗費約18 560元。機組一次冷態啟動將節省費用131 200-20 580-18 560＝92 060元。機組冷態啟動實現全程汽泵供水時可以降低廠用電率，經濟效益是明顯的。

［1］大唐國際發電股份有限公司.大型火電機組經濟運行及節能優化［M］.北京：中國電力出版社，2012.