700 MW機(jī)組無電泵啟停機(jī)的過程分析及優(yōu)化

蔡曉云

(珠海發(fā)電廠，廣東 珠海 519000)

0　概　述

某電廠為2×700 MW燃煤機(jī)組，配置鍋爐的蒸發(fā)量為2 028 t/h，為單爐膛、平衡通風(fēng)、四角噴燃直流燃燒器、一次再熱、亞臨界強(qiáng)制循環(huán)汽包爐。過熱器出口的額定壓力為17.4 MPa。再熱器入、出口的額定壓力，分別為4.5 MPa、4.7 MPa。機(jī)組配置了直吹式制粉系統(tǒng)，共有6臺碗式中速磨煤機(jī)。

1　給水系統(tǒng)與給水泵

在該機(jī)組的給水系統(tǒng)中，具有2臺50%容量的汽動(dòng)給水泵和1臺25%容量的電動(dòng)恒速給水泵。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，啟用汽動(dòng)給水泵。在機(jī)組啟動(dòng)或停機(jī)時(shí)，啟用電動(dòng)給水泵。同時(shí)，電動(dòng)給水泵也作為汽動(dòng)給水泵的備用泵。

為了提高給水泵的抗汽蝕性能，還為汽動(dòng)給水泵和電動(dòng)給水泵配置了前置泵。前置泵均由電機(jī)拖動(dòng)，并與給水泵串聯(lián)運(yùn)行。同時(shí)，為3臺給水泵配置了3套獨(dú)立的再循環(huán)閥(最小流量閥)。汽動(dòng)給水泵的出口閥為電動(dòng)關(guān)斷閥。給水系統(tǒng)的布置，如圖1所示。

圖1　給水泵系統(tǒng)的布置

汽動(dòng)給水泵的小汽輪機(jī)，采用了高、低壓進(jìn)汽。正常運(yùn)行時(shí)，為低壓進(jìn)汽，高壓進(jìn)汽作為備用。高壓進(jìn)汽的汽源為機(jī)組的冷再蒸汽。低壓進(jìn)汽的汽源，為汽機(jī)的4號抽汽及輔助蒸汽。正常運(yùn)行時(shí)，低壓汽源采用4號抽汽[1]。

2　原電泵啟停機(jī)的方式

2.1　電泵啟機(jī)

首先，啟動(dòng)電動(dòng)給水泵給鍋爐上水。隨后，鍋爐點(diǎn)火、機(jī)組升溫升壓、汽機(jī)沖轉(zhuǎn)暖機(jī)，然后并網(wǎng)，機(jī)組升負(fù)荷。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷為120 MW時(shí)，第1臺汽泵啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)、并泵，在此之前，由定速電動(dòng)給水泵進(jìn)行供水。

2.2　電泵停機(jī)

若機(jī)組負(fù)荷逐漸降低，降至390 MW時(shí)，啟動(dòng)電動(dòng)給水泵。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷為200 MW時(shí)，停運(yùn)1臺汽動(dòng)給水泵。在汽輪機(jī)跳閘前，停運(yùn)第2臺汽動(dòng)給水泵。然后，就由電動(dòng)給水泵進(jìn)行給水。

3　汽泵啟動(dòng)分析

3.1　允許汽泵啟機(jī)的條件

在用汽泵啟機(jī)前，需解除汽泵的部分跳閘聯(lián)鎖。

(1)鍋爐MFT聯(lián)鎖汽泵跳閘保護(hù)條件的退出。

(2)BSEQ系統(tǒng)MFT聯(lián)鎖汽泵順控停運(yùn)及汽泵跳閘條件的退出。

(3)汽泵跳閘聯(lián)鎖跳閘前置泵保護(hù)條件的退出。

(4)汽泵跳閘聯(lián)鎖關(guān)汽泵出口閥保護(hù)條件的退出。

當(dāng)2個(gè)MFT順控或直接聯(lián)鎖跳閘汽泵保護(hù)條件被解除，是為了防止在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，因燃燒不穩(wěn)或其他原因，導(dǎo)致機(jī)組MFT的發(fā)生，進(jìn)而造成汽泵跳閘。而對于(3)、(4)保護(hù)條件的解除，是機(jī)組在啟動(dòng)初期，系統(tǒng)的壓力較低，為了只啟動(dòng)汽泵的前置泵，不啟動(dòng)汽泵小汽輪機(jī)進(jìn)行鍋爐上水[2]。

3.2　鍋爐的冷態(tài)上水

3.2.1上水方式

在啟動(dòng)鍋爐前，用汽泵的前置泵代替電動(dòng)給水泵，對鍋爐進(jìn)行上水。汽泵的前置泵布置在汽機(jī)房的零米處。前置泵的設(shè)計(jì)壓頭為113 m。鍋爐汽包的標(biāo)高，約為65 m，汽泵和管道的壓損，約為20 m。因此，啟動(dòng)單臺汽泵的前置泵給鍋爐上水，前置泵的壓頭是足夠的。

3.2.2上水的給水流量

啟動(dòng)汽泵前置泵后，需控制給水流量及汽包水位。此時(shí)，可控制汽泵出口處電動(dòng)閥的開度，以調(diào)節(jié)給水的水量。同時(shí)，將汽泵再循環(huán)閥的控制方式設(shè)定為自動(dòng)。在再循環(huán)閥控制回路中，通過前置泵(汽泵)的出口流量、壓力變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門的開度，調(diào)節(jié)汽泵回路的回水量，避免因汽泵出口流量過低，造成設(shè)備損壞等事故發(fā)生。

3.3　鍋爐的點(diǎn)火升壓

當(dāng)鍋爐點(diǎn)火時(shí)，凝汽器的真空度已被建立。小汽機(jī)也具備了沖轉(zhuǎn)條件。隨著鍋爐壓力的上升，汽泵前置泵已無法滿足鍋爐對給水流量的需求。當(dāng)汽包壓力約為0.8 MPa時(shí)，沖轉(zhuǎn)小汽輪機(jī)，通過汽動(dòng)給水泵升速，由給水泵建立足夠的壓頭[3]。

3.3.1汽泵啟動(dòng)汽源的切換

啟動(dòng)汽泵之前，需切換汽泵供汽汽源。汽泵正常運(yùn)行時(shí)，其低壓汽源來自汽輪機(jī)的4號抽汽，但此時(shí)，用汽泵啟機(jī)時(shí)機(jī)組汽輪機(jī)尚未啟動(dòng)，因此，需將低壓汽源切至輔汽回路。該電廠有2套機(jī)組，輔汽汽源可互為備用，若某機(jī)組將啟機(jī)，另外正在運(yùn)行的機(jī)組可為其提供穩(wěn)定的輔汽汽源，為汽泵啟機(jī)提供便利[4]。

3.3.2汽泵轉(zhuǎn)速及汽包水位的控制

汽泵啟機(jī)時(shí)，仍采用原有汽泵順控啟動(dòng)的流程。首先將汽泵升速，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到2 200 r/min，汽泵的出口壓力將達(dá)到設(shè)定值，汽泵的升速完成。然后，可將給水系統(tǒng)投入自動(dòng)控制。不同的是，在汽泵升速的同時(shí)，還需對鍋爐進(jìn)行上水。汽泵是邊走順控程序，邊逐漸升速的。同時(shí)，需通過汽泵升速順控程序中的“HOLD”功能使升速暫停。由汽泵轉(zhuǎn)速大小，控制給水流量的大小，以及給水泵的出口壓力，從而將汽包水位控制在正常范圍。此時(shí)，汽泵仍處于升速的順控過程中，按程序設(shè)置，汽泵轉(zhuǎn)速只能升而不能降，所以，需要控制汽泵出口電動(dòng)閥的開度，調(diào)節(jié)給水流量。當(dāng)汽包水位過高時(shí)，還需開啟汽包聯(lián)排、定排等放水閥，執(zhí)行緊急放水程序，維持汽包水位的穩(wěn)定。在此階段，汽泵再循環(huán)閥一直處于自動(dòng)控制狀態(tài)。

當(dāng)汽泵轉(zhuǎn)速升至2 200 r/min，在原順控程序的設(shè)定中，即為升速完成，隨后進(jìn)行并泵操作，并投入自動(dòng)運(yùn)行。但因汽泵投自動(dòng)后的轉(zhuǎn)速下限，為2 600 r/min，為防止汽泵轉(zhuǎn)速從2 200 r/min快速上升至2 600 r/min，將造成給水流量的較大波動(dòng)，因此，在轉(zhuǎn)速升至2 600 r/min階段內(nèi)，仍需保持轉(zhuǎn)速的緩慢上升。為實(shí)現(xiàn)控制策略，須在汽泵升速完成前，在控制邏輯中強(qiáng)制固化升速完成信號，讓汽泵轉(zhuǎn)速仍緩慢地上升。待轉(zhuǎn)速升至2 600 r/min，再解除升速完成信號，然后投入自控，可避免造成給水流量的波動(dòng)。

3.3.3汽泵啟機(jī)的安全性

在汽泵升速過程中，還需進(jìn)行鍋爐上水，導(dǎo)致汽泵在低速運(yùn)行的時(shí)間較長。汽泵長時(shí)間處于低速運(yùn)行，造成小機(jī)排汽的溫度過高，將使軸承升溫，并引發(fā)振動(dòng)。因此，在啟機(jī)過程中，需密切關(guān)注汽泵運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)，保持汽泵的穩(wěn)定運(yùn)行。在該機(jī)組多次啟機(jī)過程中，汽泵的運(yùn)行較為穩(wěn)定，暫未出現(xiàn)排汽溫度過高或振幅過大等情況[5]。

4　汽泵啟動(dòng)流程

首先，利用汽泵前置泵為鍋爐上水。啟動(dòng)前置泵，在汽泵出口閥全關(guān)的情況下，前置泵的電流約為36 A，入口流量約為240 t/h，前置泵的出口壓力約為1.4 MPa,汽泵的出口壓力約為1 MPa。汽泵再循環(huán)閥被設(shè)為自動(dòng)運(yùn)行。給水流量的大小，通過調(diào)節(jié)汽泵出口電動(dòng)閥的開度進(jìn)行控制。同時(shí)，小汽輪機(jī)由前置泵帶動(dòng)，轉(zhuǎn)速約為540 r/min。

當(dāng)汽包壓力約為0.8 MPa時(shí)，啟動(dòng)汽泵小汽輪機(jī)，汽源為輔汽，壓力約為750 kPa，溫度約為295℃。啟動(dòng)汽泵的升速順控，使汽泵的轉(zhuǎn)速逐漸上升。在此期間，利用汽泵轉(zhuǎn)速控制“HOLD”功能，控制汽泵出口閥的開度，維持汽包水位的穩(wěn)定。

當(dāng)汽泵小汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速升至2 600 r/min，汽泵的升速過程完成。隨后，緩慢打開汽泵的出口門，至全開，再將給水控制投入自控。從汽泵啟動(dòng)至投入給水自控，所需時(shí)間約為3 h。汽泵啟機(jī)時(shí)的相關(guān)參數(shù)，如圖2所示。

圖2汽泵啟機(jī)時(shí)的相關(guān)參數(shù)

注：①-汽包的水位，mm。

②-汽泵前置泵的電流，A；

③-汽泵的入口流量，t/h；

④-汽泵的轉(zhuǎn)速，r/min；

⑤-汽泵的出口壓力，MPa；

啟機(jī)后，對汽機(jī)執(zhí)行復(fù)位和沖轉(zhuǎn)操作。當(dāng)?shù)蛪焊壮槠麎毫s為0.3 MPa時(shí)，即可將小汽輪機(jī)供汽汽源，由輔汽切回4號抽汽的供汽回路。至此，汽泵啟機(jī)的流程已完成。

5　汽泵的停機(jī)分析

對于汽泵停機(jī)，相應(yīng)的操作流程，較為簡單。

(1)機(jī)組停運(yùn)前，先解除汽泵部分MFT跳閘聯(lián)鎖條件、鍋爐MFT聯(lián)鎖汽泵跳閘保護(hù)條件、BSEQ系統(tǒng)MFT聯(lián)鎖汽泵順控停運(yùn)以及汽泵跳閘條件。解除了聯(lián)鎖條件，當(dāng)機(jī)組MFT時(shí)，汽泵仍可運(yùn)行。

(2)當(dāng)機(jī)組負(fù)荷減至約200 MW，將1臺汽泵汽源切至輔汽回路。汽源切換后，再退出另1臺汽泵。

(3)在機(jī)組MFT前，將汽包水位上至高位。隨后機(jī)組MFT，維持給水一段時(shí)間后，即可停運(yùn)汽泵，至此汽泵的停機(jī)流程結(jié)束。

6　系統(tǒng)的優(yōu)化

汽泵出口電動(dòng)閥為關(guān)斷閥，無實(shí)際開度顯示，需現(xiàn)場查看閥門的實(shí)際開度，較為不便，該閥門的結(jié)構(gòu)，不便于長期處于半開狀態(tài)，將對閥門形成沖刷。因此，計(jì)劃對閥門進(jìn)行換型改造，更換成相應(yīng)的帶開度顯示的可調(diào)閥門。

因汽泵啟停機(jī)較為頻繁，但控制方式仍為手動(dòng)控制，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。在條件允許的情況下進(jìn)行自動(dòng)化改造，制作相關(guān)的啟動(dòng)、停止控制邏輯，將汽泵的啟停機(jī)操作，改為順控流程，提高了機(jī)組啟動(dòng)的自動(dòng)化程度。

7　結(jié)　語

通過多次啟停試驗(yàn)，掌握了汽泵小汽輪機(jī)、前置泵、再循環(huán)調(diào)節(jié)閥、出口電動(dòng)閥等運(yùn)行設(shè)備的特性，制定了機(jī)組無電泵啟停的操作流程。目前，當(dāng)機(jī)組需啟停時(shí)，均采用汽泵代替電泵運(yùn)行。機(jī)組的運(yùn)行情況良好，且較為穩(wěn)定。

利用汽泵代替電泵啟停機(jī)組，大幅降低了廠用電率，是節(jié)能減排的重要舉措。同時(shí)，增加了機(jī)組的啟停方式，減少了對電泵的依賴，提高了機(jī)組啟停的靈活性，還增加了經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益[5]。

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