300MW汽輪機組給水泵汽輪機加裝備用汽源技改項目分析與總結

袁名扉

摘 要：給水泵汽輪機是電站熱力循環系統的主要部件之一，在高參數大容量的汽輪機組中占有重要地位，其在可靠性、自動化水平、負荷適應性等方面工況將直接影響著整個電站設備運行，近年因新能源消納及機組供熱改造影響東北區域火電機組調峰率較高，導致原有給水泵汽輪機存在4段抽汽及輔助汽源動力源不足、負荷適應性變差，引發給水流量調節遲滯，從而降低整機負荷變動率，本文將針對國能雙遼發電有限公司一、四號機組給水泵汽輪機加裝備用汽源技改項目的成熟案例對相關改造內容及成果進行分析總結。

關鍵詞：給水泵汽輪機;備用汽源;改造;負荷適應性

引言

國能雙遼發電有限公司是國家“八五”期間的重點建設項目，也是吉林省“八五”期間十大重點工程之一，總裝機容量2000MW。一期四臺300MW級亞臨界機組于2000年全部建成、二期一臺660MW超臨界機組于2014年投產發電。其中一期一、四號于2009年分別進行中導打孔抽汽供熱改造，每臺機組原配套50%額定容量給水泵汽輪機2臺，原設計供汽汽源為主機4段抽汽，備用汽源為輔助蒸汽，在機組供熱期深度調峰期間，隨著機組負荷的降低，4段抽汽參數和輔助汽源抽汽量逐步下降，已低于給水泵汽輪機最小設計值，造成給水泵汽輪機出力不足，轉速失控，直接導致鍋爐給水流量波動，為此須對給水泵汽輪機汽源進行改造，根治低負荷區間給水泵汽輪機適應性變差的問題。

給水泵汽輪機參數

正常運行汽源：主汽輪機4段抽汽。

輔助蒸汽汽源：臨機至廠用蒸汽系統供汽

輔助蒸汽參數：壓力0.3-0.8MPa;溫度 220-330 ℃

輔助蒸汽投入點：主機40%THA工況以下 。

給水泵汽輪機排汽壓力

額定工況：0.0064MPa（a）

夏季工況：0.0135 MPa（a）。

最高允許運行背壓：0.04 MPa。

給水泵汽輪機聯軸器

彈性膜片聯軸器。

改造方案分析與確定

在冬季機組供熱期間，隨著供熱抽汽量的增加和機組調峰負荷降低，主機4段抽汽參數已不能滿足鍋爐給水要求，輔助蒸汽因廠房采暖和抽汽口管徑限制，可提供備用流量已不能彌補給水泵汽輪機用汽需求，因此低負荷區間提高給水泵汽輪機動力源壓力的方法只能是引入外部汽源。

經可行性分析，給水泵汽輪機可選備用汽源主要有三路：一是鍋爐主蒸汽、二是鍋爐再熱熱段抽汽、三是汽輪機高壓缸排汽（再熱冷段蒸汽），其余各段抽汽均不能滿足安全性要求。因鍋爐主蒸汽和再熱蒸汽溫度參數遠超給水泵汽輪機額定330℃的溫度要求不予采用，備用汽源只能自再熱冷段接引。再熱冷段蒸汽額定壓力3.67Mpa、溫度317.3℃，流量823t/h，經減壓后壓力控制在0.5MPa左右，參數和流量完全滿足給水泵汽輪機安全運行要求。因蒸汽引射流裝置造價較高，綜合項目造價、調節靈活性及安全性，備用汽源減壓方案最終確定為采用氣動減壓閥進行節流減壓。

項目主要改造內容

1. 備用汽源主管道引至再熱蒸汽冷段系統，管徑Φ273mm，在備用汽源主管道上設置電動快速關斷閥門，確保發生故障時可以及時、迅速地切的備用汽源，防止給水泵汽輪機進汽管道和配汽機構因超壓導致損壞。

2. 備用汽源主管道上分別接引兩路供汽支管，管徑Φ159mm，各經一道電動門、氣動調節門、手動截止門并入原給水泵汽輪機4段抽汽進汽管道，在深度調峰或4段抽汽壓力不足時接入，提高給水泵汽輪機進汽壓力，以增強其出力。

3. 在備用汽源系統管路、給水泵汽輪機備用汽源進汽電動門前及手動截止門后管道上設置必要的疏水點，在供汽調節門前后設置預暖管，保證備用汽源投入前疏水可以排空，備用汽源投入后整套系統可以始終處于熱用狀態。

4. 備用汽源就地管路設置就地壓力表，快關閥、電動門、調節門控制及相關調節系統接入機組DCS小機本體控制畫面，組態并完善相關邏輯。

5. 原有給水泵汽輪機本體及相關熱控保護邏輯予以保留，并增加給水泵汽輪機進汽壓力高至0.8Mpa、0s關閉備用汽源速斷閥及調節。

6. DCS中增加每臺給水泵汽輪機進汽壓力控制器，實現進汽壓力自動調節，降低運行人員日常工作壓力。

改造成果分析

給水泵汽輪機加裝備用汽源技改項目于2019年實施完畢，工程總投資約186萬元，利用機組B修期間實施完畢，改造工期30天。給水泵汽輪機備用供汽系統改造后，至今投運已有一年時間，在機組深度調峰期間，備用供汽系統能夠達到及時投入、隨時可用的狀態，提高了給水泵汽輪機的負荷變動適應性，在主機40%THA工況點下，備用供汽調節門開度在10%左右時即可滿足鍋爐給水調節速度與精度的需求，在高負荷區段，備用供汽能夠及時退出，避免給水泵汽輪機超壓運行，充分的保證了給水泵汽輪機及汽輪發電機組運行安全，達到了改造目的。

雖然本次改造項目比較成功，但是在實際運行中也出現過備用供汽投入過大導致給水泵汽輪機4段抽汽供汽逆止門被關回的情況，存在降低機組經濟性和主機缸內返汽的不利影響，為此，經過多次試驗，增設了，備用蒸汽與原始進汽壓力差值大于0.05MPa不再開大備用供汽調節門邏輯保護，此問題得以消除。

通過本項目的實施，為新形勢下舊有火電機組的技術升級工作探索了新思路，完善了火電機組靈活性改造技術革新手段，對于國內同類型機組具備廣泛推廣和借鑒是實際意義。

參考文獻：

[1]岳樹元 何為 蔡盛明 張軍輝，300MW等級汽輪機冬季供熱時給水泵汽輪機配套改造研究，工業汽輪機，2018

（國能雙遼發電有限公司，吉林 雙遼 136400）