600MW超臨界機(jī)組無電動給水泵冷態(tài)啟動中的給水調(diào)節(jié)

閆東升

（浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司，寧波315722）

某超臨界600MW機(jī)組直流鍋爐型號為HG-1890／25.4-YM4，一次中間再熱，采用滑壓運(yùn)行方式，配內(nèi)置式再循環(huán)泵啟動系統(tǒng)。鍋爐給水系統(tǒng)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(qū)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(dú)的電動機(jī)。這種配置方式下，正常運(yùn)行時2臺汽動給水泵運(yùn)行，電動給水泵只有在啟、停機(jī)過程中或者汽動給水泵故障時及低負(fù)荷階段才投入使用。按照設(shè)計運(yùn)行方式，從鍋爐上水到帶負(fù)荷后第1臺汽動給水泵投入運(yùn)行前，電動給水泵至少需要運(yùn)行16h。機(jī)組冷態(tài)啟動若實(shí)現(xiàn)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(diào)節(jié)的難度。

筆者將對機(jī)組無電動給水泵冷態(tài)啟動中的給水調(diào)節(jié)問題進(jìn)行探討。

1 汽動給水泵組的主要技術(shù)參數(shù)

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(huán)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(guī)定汽動給水泵流量小于300t／h時再循環(huán)門快開，流量小于230t／h時再循環(huán)門全開。給水泵汽輪機(jī)型號為NK63／71，最高轉(zhuǎn)速為5 800r／min，最低轉(zhuǎn)速為2 800r／min。汽動給水泵汽輪機(jī)沒有臨界轉(zhuǎn)速，2 800r／min以下也不存在非穩(wěn)定工作區(qū)。汽動給水泵組能實(shí)現(xiàn)在低轉(zhuǎn)速、低負(fù)荷下的穩(wěn)定運(yùn)行，可滿足各種工況下運(yùn)行的需要。

2 冷態(tài)啟動并網(wǎng)前的給水調(diào)節(jié)

機(jī)組從冷態(tài)啟動到并網(wǎng)要依次經(jīng)歷冷態(tài)沖洗、點(diǎn)火、熱態(tài)沖洗、汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、中速暖機(jī)、閥切換等階段，每個階段的給水調(diào)節(jié)略有不同：

（1）機(jī)組從冷態(tài)沖洗到鍋爐點(diǎn)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(dá)到冷態(tài)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(yùn)行。待鍋爐點(diǎn)火后，將另一臺汽動給水泵用輔助蒸汽沖轉(zhuǎn)至800r／min備用。分離器出口壓力達(dá)到0.2MPa時，關(guān)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(diǎn)多，需將轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速。

（2）鍋爐熱態(tài)沖洗階段，儲水箱溢閥流還開著，此時給水的調(diào)節(jié)要跟蹤好主汽壓力，保持溢流閥在一個合適的開度。熱態(tài)沖洗結(jié)束后，給水水質(zhì)合格，儲水箱溢流閥全部關(guān)嚴(yán)。

（3）從溢流閥關(guān)嚴(yán)一直到汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)，給水流量主要根據(jù)儲水箱和汽水分離器的水位進(jìn)行調(diào)節(jié)，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(dǎo)致過熱器進(jìn)水，致使過熱器急劇冷卻而產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，容易發(fā)生爆管，因此調(diào)節(jié)水位要有提前量，從開始調(diào)節(jié)給水量到分離器水位變化一般需要2～3min。在調(diào)節(jié)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(nèi)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(jī)沖轉(zhuǎn)到中速暖機(jī)一般要持續(xù)150min，期間需要注意兩點(diǎn)：①汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過程中，由于振動大易造成汽輪機(jī)跳閘，這時會將主汽壓力升高，因此適當(dāng)提高汽動給水泵轉(zhuǎn)速，以克服上水阻力；②如果鍋爐側(cè)燃燒不穩(wěn)定出現(xiàn)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(jī)組并網(wǎng)前適當(dāng)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(wěn)定，水位不能太高，防止并網(wǎng)后主汽壓力下降過快而出現(xiàn)的虛假水位。

3 冷態(tài)啟動并網(wǎng)后的給水調(diào)節(jié)

機(jī)組并網(wǎng)后，要依次經(jīng)歷初負(fù)荷暖機(jī)、汽動給水泵汽源切換、干濕態(tài)轉(zhuǎn)換、汽動給水泵并泵等過程。

3.1 機(jī)組并網(wǎng)及初負(fù)荷暖機(jī)

在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，為防止發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)動作，保證機(jī)組足夠的初負(fù)荷暖機(jī)，并網(wǎng)后要迅速開大汽輪機(jī)高壓主汽調(diào)門，同時關(guān)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(diào)節(jié)幾乎不受影響，儲水箱也不會出現(xiàn)虛假水位。如果出現(xiàn)主汽壓力下降過快，儲水箱就會出現(xiàn)虛假水位，此時應(yīng)迅速增加燃料量，確認(rèn)高、低壓旁路已經(jīng)關(guān)嚴(yán)，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(fā)量能夠匹配。此時的給水調(diào)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(dāng)提高汽動給水泵轉(zhuǎn)速以克服上水阻力。

第二套制粉系統(tǒng)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(nèi)燃燒迅速強(qiáng)化，主汽壓力迅速上升。啟動磨煤機(jī)的同時應(yīng)迅速增加汽動給水泵轉(zhuǎn)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(xiàn)上看是下降的，會出現(xiàn)短暫的虛假水位；如果儲水箱水位下降過多，為防止?fàn)t水循環(huán)泵因儲水箱水位低跳閘，這時可適當(dāng)關(guān)小爐水循環(huán)泵出口調(diào)門，以暫緩水位的下降，待水位上升時再開大爐水循環(huán)泵出口調(diào)門。

3.2 給水泵的汽源切換

在機(jī)組負(fù)荷達(dá)十幾萬千瓦時，輔助蒸汽已經(jīng)不能使汽動給水泵維持穩(wěn)定運(yùn)行。由于給水泵汽輪機(jī)低壓調(diào)門開度過大，轉(zhuǎn)速出現(xiàn)擺動，上水量忽大忽小，這時應(yīng)進(jìn)行汽動給水泵汽源切換。

機(jī)組并網(wǎng)帶負(fù)荷后，待四段抽汽壓力滿足給水泵汽輪機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)的那臺給水泵汽輪機(jī)用四段抽汽沖轉(zhuǎn)至2 000r／min備用，再緩慢打開運(yùn)行的那臺給水泵汽輪機(jī)的四段抽汽電動門，最后緩慢關(guān)閉輔助蒸汽供給水泵汽輪機(jī)的手動門。

給水泵汽輪機(jī)汽源切換過程中，如果控制不當(dāng)，很可能造成汽動給水泵轉(zhuǎn)速的大幅擺動，引起給水流量、壓力大幅波動，嚴(yán)重時造成鍋爐滿水或缺水事故。因此給水泵汽輪機(jī)汽源切換應(yīng)緩慢地進(jìn)行，保持給水泵汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力和轉(zhuǎn)速的穩(wěn)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(tài)轉(zhuǎn)為干態(tài)運(yùn)行

直流鍋爐的特點(diǎn)是：低負(fù)荷時由爐水循環(huán)泵參與建立一個汽水循環(huán)，此時鍋爐處于濕態(tài)運(yùn)行，貯水箱水位是衡量給水量的主要參數(shù)［1］；機(jī)組達(dá)到一定負(fù)荷后，爐水循環(huán)泵退出運(yùn)行，鍋爐轉(zhuǎn)為干態(tài)運(yùn)行。

在臨近干濕態(tài)轉(zhuǎn)換點(diǎn)時，應(yīng)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(guān)小爐水循環(huán)泵出口調(diào)門；爐水循環(huán)泵退出運(yùn)行后全關(guān)出口調(diào)門，鍋爐轉(zhuǎn)入干態(tài)運(yùn)行，這時應(yīng)該關(guān)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(zhuǎn)速，增加給水量；另一臺降低轉(zhuǎn)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(wěn)定，保持好過熱度。由于汽動給水泵在干態(tài)并列時，原已運(yùn)轉(zhuǎn)的泵再循環(huán)調(diào)門已經(jīng)關(guān)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(hù)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(fù)荷的升高，給水流量逐步增加，當(dāng)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(huán)調(diào)門關(guān)嚴(yán)。

4 汽動給水泵上水時的注意點(diǎn)

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(fā)生汽蝕；要在低負(fù)荷階段保持再循環(huán)調(diào)門全開，待給水流量滿足要求時再緩慢關(guān)閉再循環(huán)調(diào)門。

（2）給水泵汽輪機(jī)在低轉(zhuǎn)速、低負(fù)荷工況下，由于進(jìn)汽流量小，無法及時帶走轉(zhuǎn)子鼓風(fēng)效應(yīng)產(chǎn)生的熱量，使排汽缸溫度升高，引起軸承中心高度發(fā)生變化，并有可能造成軸承振動增大，所以應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視其軸振及轉(zhuǎn)速，并嚴(yán)密監(jiān)視排汽溫度的變化。當(dāng)排汽溫度升高時，盡量維持較高的真空度，適當(dāng)降低輔汽壓力以增大進(jìn)汽量，從而降低排汽溫度；同時軸承溫度及振動保護(hù)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(diǎn)火初期給水流量需求較小，因此汽動給水泵沖轉(zhuǎn)后轉(zhuǎn)速不宜過高，防止給水調(diào)節(jié)閥前后壓差過大，流量不容易控制。

（4）給水泵汽輪機(jī)設(shè)置有正常工作汽源及輔助蒸汽汽源，應(yīng)確保汽源壓力、溫度、過熱度、流量滿足給水泵汽輪機(jī)啟動和運(yùn)行的需要。

（5）給水泵汽輪機(jī)建立真空前應(yīng)提前進(jìn)行管道疏水充分暖管，用輔助蒸汽沖轉(zhuǎn)一臺汽動給水泵滿足鍋爐啟動需要。機(jī)組并網(wǎng)帶負(fù)荷后，提前進(jìn)行四段抽汽供汽動給水泵管道暖管，投入前應(yīng)確認(rèn)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(jī)切換至四段抽汽供汽。汽源切換時要嚴(yán)格控制汽動給水泵金屬部件的溫度變化，并重點(diǎn)對其轉(zhuǎn)速進(jìn)行監(jiān)視和控制。

5 結(jié)語

按設(shè)計運(yùn)行方式，機(jī)組從鍋爐上水到帶負(fù)荷后第1臺汽動給水泵投入運(yùn)行的冷態(tài)啟動過程，電動給水泵至少需要運(yùn)行16h，電動給水泵容量為8 200kW。在機(jī)組冷態(tài)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(fèi)約131 200元。在機(jī)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(shù)為0.9MPa、280℃，焓值h為3 250kJ／kg，根據(jù)鍋爐效率93.5%、蒸汽管道損失1.5%、原煤低位發(fā)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(fèi)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(fèi)約18 560元。機(jī)組一次冷態(tài)啟動將節(jié)省費(fèi)用131 200-20 580-18 560＝92 060元。機(jī)組冷態(tài)啟動實(shí)現(xiàn)全程汽泵供水時可以降低廠用電率，經(jīng)濟(jì)效益是明顯的。

［1］大唐國際發(fā)電股份有限公司.大型火電機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及節(jié)能優(yōu)化［M］.北京：中國電力出版社，2012.