采用汽動(dòng)給水泵替代電動(dòng)給水泵上水的改進(jìn)方案

曾琦，李強(qiáng)，薛鵬

(華電新疆發(fā)電有限公司烏魯木齊熱電廠，新疆 烏魯木齊 830017)

0 引言

華電新疆烏魯木齊熱電廠一期建設(shè)規(guī)模為2臺(tái)330 MW亞臨界燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組。該廠2臺(tái)汽輪機(jī)由上海汽輪機(jī)有限公司制造，該廠每臺(tái)機(jī)組的給水系統(tǒng)配置2×50%BMCR的汽動(dòng)給水泵和1臺(tái)30%BMCR的電動(dòng)調(diào)速給水泵。汽動(dòng)給水泵組布置在汽機(jī)房，其運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高為12.6 m，2臺(tái)給水泵汽輪機(jī)頭對(duì)頭布置。鍋爐給水泵為上海電力修造總廠有限公司制造，型號(hào)為FK6F32M，選用北京電力設(shè)備總廠生產(chǎn)的TGQ06/7－1型鍋爐給水泵汽輪機(jī)，采用雙汽源機(jī)型。給水泵汽輪機(jī)低壓汽源除了采用該機(jī)的四段抽汽外，還能利用高壓輔助蒸汽聯(lián)箱供汽，中壓汽源則采用了該機(jī)的再熱冷段蒸汽。因此，從實(shí)際出發(fā)，該廠給水泵汽輪機(jī)應(yīng)該有3路進(jìn)氣汽源，這種設(shè)計(jì)安裝使得運(yùn)行方式更加靈活。

在正常運(yùn)行中，給水泵汽輪機(jī)采用的是該機(jī)的四段抽汽供汽，一旦給水泵汽輪機(jī)的低壓汽源壓力不能滿足機(jī)組需要時(shí)，給水泵汽輪機(jī)調(diào)門開度會(huì)自動(dòng)逐漸增大以提高給水流量，當(dāng)給水泵汽輪機(jī)調(diào)門開度超過50%時(shí)，進(jìn)汽汽源會(huì)自動(dòng)切換為再熱冷段供汽，由于切換屬于內(nèi)切，擾動(dòng)很小，因此，給水流量不會(huì)大幅度變化，保證向鍋爐連續(xù)不斷供水。

該廠配備的電動(dòng)調(diào)速給水泵，采用液力偶合器調(diào)節(jié)，最大工作流量可滿足30%BMCR，配置3 600 kW驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。

1 改進(jìn)的必要性

1.1 電動(dòng)給水泵上水方式

2種給水泵相比較，除原動(dòng)機(jī)不同外，其他系統(tǒng)的連接和布置完全一樣。2臺(tái)給水泵汽輪機(jī)與1臺(tái)電動(dòng)給水泵并聯(lián)布置，保證鍋爐給水供給。在機(jī)組啟動(dòng)及停止過程中，鍋爐上水的傳統(tǒng)方式一般為電動(dòng)給水泵上水。新疆華電烏魯木齊熱電廠在調(diào)試期間，為了更加安全穩(wěn)定，一直采用電動(dòng)給水泵上水，機(jī)組并網(wǎng)帶上負(fù)荷以后，在負(fù)荷70 MW時(shí)，啟動(dòng)1臺(tái)汽動(dòng)給水泵運(yùn)行，在負(fù)荷150 MW時(shí)，啟動(dòng)第2臺(tái)汽動(dòng)給水泵運(yùn)行。在給水泵汽輪機(jī)沖動(dòng)前，至少保證沖轉(zhuǎn)汽源壓力在0.3 MPa以上暖給水泵汽輪機(jī)，轉(zhuǎn)速達(dá)到3100r/min時(shí)，汽動(dòng)給水泵才能帶上負(fù)荷，時(shí)間至少在1h以上，當(dāng)2臺(tái)汽動(dòng)給水泵并列運(yùn)行穩(wěn)定后，停止電動(dòng)給水泵運(yùn)行，以做備用。這樣，不但影響了機(jī)組加負(fù)荷，還增加了廠用電率。

1.2 建議改進(jìn)上水方式

在整個(gè)上水過程以及機(jī)組并網(wǎng)帶負(fù)荷過程中，在機(jī)組停運(yùn)后，在鍋爐上水過程中，一直采用汽動(dòng)給水泵或汽動(dòng)給水泵前置泵進(jìn)行鍋爐上水。進(jìn)入生產(chǎn)期以來，隨著對(duì)設(shè)備運(yùn)行特性的掌握及其對(duì)運(yùn)行工況的了解，挖掘設(shè)備潛能，以達(dá)到節(jié)能降耗之目的，在機(jī)組啟動(dòng)及停止后，建議采用汽動(dòng)給水泵為鍋爐上水，以節(jié)約能耗。

1.3 2種方式的優(yōu)、缺點(diǎn)比較

傳統(tǒng)上水方式操作簡單，啟、停時(shí)間短，但廠用電消耗較大。汽動(dòng)給水泵上水操作復(fù)雜，啟、停用時(shí)間較長，但廠用電消耗小。經(jīng)綜合比較，采用汽動(dòng)給水泵上水的效益較為明顯，建議采用。

2 改進(jìn)方案

(1)在機(jī)組全冷態(tài)啟動(dòng)過程中，冬季上水時(shí)間約4 h，夏季上水時(shí)間約2 h。在此階段，鍋爐給水可采用靜壓上水或啟動(dòng)給水泵汽輪機(jī)前置泵上水。

(2)根據(jù)新疆華電烏魯木齊熱電廠的實(shí)際情況，鍋爐點(diǎn)火、升溫升壓、沖轉(zhuǎn)定速并網(wǎng)計(jì)劃用時(shí)6～7 h，在此階段，可以啟動(dòng)汽動(dòng)給水泵進(jìn)行鍋爐上水。

(3)機(jī)組并網(wǎng)后，接待負(fù)荷至100 MW，需時(shí)約1 h，在此階段，采用汽動(dòng)給水泵為鍋爐上水。

(4)在機(jī)組滑停階段，采用汽動(dòng)給水泵為鍋爐上水。發(fā)電動(dòng)機(jī)解列后，停止汽動(dòng)給水泵運(yùn)行，后期鍋爐汽包補(bǔ)水，可采用給水泵汽輪機(jī)前置泵上水方式。

(5)備用機(jī)組的給水泵汽輪機(jī)啟動(dòng)，在全廠2臺(tái)機(jī)組全部停運(yùn)的情況下，采用啟動(dòng)鍋爐供汽至高壓輔助蒸汽聯(lián)箱，再由高壓輔助蒸汽聯(lián)箱供汽至給水泵汽輪機(jī)，給水泵汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)帶動(dòng)汽動(dòng)給水泵，根據(jù)鍋爐上水要求，調(diào)整給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為鍋爐上水。

(6)在全廠有1臺(tái)機(jī)組運(yùn)行的情況下，采用鄰機(jī)的汽源供至該機(jī)的高壓輔助蒸汽聯(lián)箱，再由高壓輔助蒸汽聯(lián)箱供汽至給水泵汽輪機(jī)，給水泵汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)帶動(dòng)汽動(dòng)給水泵，根據(jù)鍋爐上水要求，調(diào)整給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為鍋爐上水。

3 方案實(shí)施、人員組織及實(shí)踐實(shí)例

為確保改進(jìn)方案的可靠實(shí)施，發(fā)電運(yùn)行部組織了有經(jīng)驗(yàn)、操作技能水平高的值班員進(jìn)行方案的初次具體實(shí)施，為改進(jìn)方案提供了良好的組織措施及技術(shù)保障。

2009年11月15日，#1機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)，采用電動(dòng)給水泵上水至負(fù)荷250 MW，停止電動(dòng)給水泵運(yùn)行，共用時(shí)14.9 h。2010－04－28，#1機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)，00:50，啟動(dòng)1－1給水泵汽輪機(jī)前置泵給鍋爐上水，04:30，鍋爐汽包上至點(diǎn)火水位。

08:55，鍋爐投入微油點(diǎn)火，09:20，啟動(dòng)1－1給水泵汽輪機(jī)為鍋爐上水。

14:00，汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)條件滿足，掛閘沖轉(zhuǎn)。

16:20，機(jī)組轉(zhuǎn)速升至3000 r/min。

16:40，#1機(jī)組并網(wǎng)。

18:50，#1機(jī)組負(fù)荷107 MW，給水倒主路運(yùn)行。

19:20，負(fù)荷155 MW，1－1給水泵汽輪機(jī)汽源由高輔供倒為本機(jī)供。

18:50，負(fù)荷170 MW，啟動(dòng)1－2給水泵汽輪機(jī)運(yùn)行。

20:55，負(fù)荷250 MW。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，從鍋爐上水，至負(fù)荷接帶至250 MW，共用時(shí) 15.2 h。

4 實(shí)踐過程的難點(diǎn)與解決方法

在采用汽動(dòng)給水泵上水的實(shí)踐過程中，在機(jī)組負(fù)荷90～100 MW時(shí)，鍋爐需要進(jìn)行主給水旁路與主路的切換，在切換過程中，汽動(dòng)給水泵的跟蹤較遲緩。這是目前采用汽動(dòng)給水泵全過程開機(jī)中的一個(gè)難點(diǎn)。新疆華電烏魯木齊熱電廠技術(shù)人員經(jīng)過分析認(rèn)為，在采用電動(dòng)給水泵切換時(shí)，鍋爐水位較穩(wěn)定，主要是因?yàn)殡妱?dòng)給水泵跟蹤快，勺管開度一提，給水流量能瞬間提高，可快速滿足鍋爐給水流量的需要。因此，在使用電動(dòng)給水泵切換時(shí)，汽包水位一般放到－30～－50 mm，這樣切換后，汽包水位會(huì)出現(xiàn)上升，然后再通過降低勺管開度，穩(wěn)定汽包水位。而汽動(dòng)給水泵的調(diào)節(jié)性能較電動(dòng)給水泵差，具有一定的滯后性。因此，在短時(shí)間內(nèi)流量不會(huì)突然上升，以滿足切換過程中的水位擾動(dòng)。為了解決這一問題，通過幾次試驗(yàn)，新疆華電烏魯木齊熱電廠技術(shù)人員建議在用主給水切換過程中，保持汽包水位在0～10 mm，切換完后，汽包水位基本能維持在－20～－30 mm，此時(shí)汽動(dòng)給水泵的調(diào)節(jié)性能的滯后性也逐漸減小，水位能夠及時(shí)穩(wěn)定下來。目前，新疆華電烏魯木齊熱電廠技術(shù)人員針對(duì)這一情況做進(jìn)一步的研究，力求將汽包水位的擾動(dòng)降至最小。改進(jìn)方案實(shí)施后，對(duì)綜合效益計(jì)算進(jìn)行了比對(duì)。

(1)根據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)，當(dāng)采用傳統(tǒng)方式上水時(shí)，從冷態(tài)上水開始，至機(jī)組負(fù)荷250 MW，停止電動(dòng)給水泵運(yùn)行，用時(shí)14.9 h，消耗廠用電53640 kW·h。

(2)當(dāng)采用汽動(dòng)給水泵代替電動(dòng)行為給水泵上水時(shí)，同樣冷態(tài)啟動(dòng)，共用時(shí)15.2 h，給水泵汽輪機(jī)前置泵耗電3648kW·h，從啟動(dòng)至負(fù)荷250MW，做功用蒸汽量累計(jì)49.4 t。

(3)用電動(dòng)給水泵上水方式耗電，按該廠上網(wǎng)電價(jià)計(jì)算，共13365元。

(4)用汽動(dòng)給水泵上水方式，前置泵耗電，按新疆華電烏魯木齊熱電廠上網(wǎng)電價(jià)計(jì)算，共912元;給水泵汽輪機(jī)汽耗，折算成電量10040.6 kW·h，按新疆華電烏魯木齊熱電廠上網(wǎng)電價(jià)計(jì)算，共2 510.15元。合計(jì)3422.15元。

(5)在冷態(tài)開機(jī)過程中，采用汽動(dòng)給水泵上水方式，可節(jié)約9942.85元。

(6)冷態(tài)啟動(dòng)全過程采用汽動(dòng)給水泵上水的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)油，因?yàn)榘磦鹘y(tǒng)方式，負(fù)荷70 MW啟動(dòng)1臺(tái)汽動(dòng)給水泵，150 MW后啟動(dòng)第2臺(tái)汽動(dòng)給水泵，2臺(tái)給水泵汽輪機(jī)并列運(yùn)行穩(wěn)定后，負(fù)荷大于150 MW，鍋爐開始撤油槍。1臺(tái)給水泵汽輪機(jī)從暖管、掛閘、沖轉(zhuǎn)、暖機(jī)、帶負(fù)荷過程最少需要60 min，2臺(tái)給水泵汽輪機(jī)就需要2 h的時(shí)間，在這2 h內(nèi)，鍋爐仍然處于投油狀態(tài)。因此，冷態(tài)啟動(dòng)全過程采用汽動(dòng)給水泵上水還能節(jié)約時(shí)間約2 h。根據(jù)新疆華電烏魯木齊熱電廠每次開機(jī)投油情況，為了盡快帶到?jīng)_轉(zhuǎn)參數(shù)，一般采用4支微油加上中層的1支大油槍，2 h共耗油約4.4 t(每支小油槍處理量為75 kg/t，大油槍1.9 t/h)，而新疆華電烏魯木齊熱電廠使用為#0柴油，每噸價(jià)格為6600元。折算下來總共節(jié)約29040元。

(7)另外，在機(jī)組啟動(dòng)過程中，若采用電動(dòng)給水泵上水負(fù)荷最多只能帶到100 MW，而采用汽動(dòng)給水泵則可以直接將負(fù)荷帶到150 MW，從而免去了中間2 h的沖給水泵汽輪機(jī)時(shí)間，可以多發(fā)電量100 MW，按0.235元/(kW·h)計(jì)算，可產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益23500元。

(8)從每次節(jié)電、節(jié)油、多發(fā)電量來計(jì)算約為58500元，按照新疆華電烏魯木齊熱電廠2臺(tái)機(jī)組1年啟動(dòng)8次計(jì)算，1年能產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)468000元左右。

5 結(jié)束語

通過此次改進(jìn)方案的實(shí)施，取得了一定的成果。改進(jìn)方案的實(shí)施，開拓了技術(shù)人員思路，能夠根據(jù)新設(shè)備的特點(diǎn)，進(jìn)行探索，以找出更為合適的改進(jìn)方案。

［1］諶莉.600 MW超臨界機(jī)組汽動(dòng)給水泵全程上水經(jīng)濟(jì)性分析［J］.華電技術(shù)，2009，31(10):19 －21.

［2］楊建平.汽動(dòng)給水泵前置泵鍋爐冷態(tài)上水方案優(yōu)化及實(shí)施［J］.華電技術(shù)，2009，31(9):53 －54.

［3］王勇，曾躍虎.600 MW機(jī)組汽動(dòng)給水泵燒瓦原因分析［J］.華電技術(shù)，2009，31(2):63 －66.

［4］馬永輝，王穎暉.電動(dòng)給水泵運(yùn)行方式優(yōu)化［J］.華電技術(shù)，2008，30(1):57 －58.