機組汽泵全程開機節(jié)能分析

【摘要】戶縣第二熱電廠給水系統(tǒng)配置兩臺50% B—MCR汽動給水泵，一臺30% B—MCR電動給水泵，機組啟動時汽包上水原來一直采用電動給水泵進行上水，從機組上水階段到帶上150MW負荷時，電泵才退出運行。消耗了大量廠用電，對能源造成比較大的浪費。在“節(jié)能減排”的前提下，采用汽泵組全程進行汽包上水，利用相對低品質熱能代替高品質電能，有效降低廠用電率，簡化了機組啟動時操作量，實現(xiàn)了安全經(jīng)濟的鍋爐上水啟動方式，優(yōu)化了機組啟動方案。

【關鍵詞】給水泵；上水；優(yōu)化

前言

戶縣第二熱電廠（以下簡稱本廠）安裝兩臺引進型300MW機組，總體上講冷態(tài)啟動時間較長，汽包上水大約需要180～240min，點火升壓到汽輪機沖轉需要240～300min，汽輪機沖車暖機到并網(wǎng)需要300～360min，發(fā)電機并網(wǎng)帶初負荷暖機到150MW，負荷廠用電切換完需要60～120min，加上做相關啟動試驗，正常開機過程需用時840～960min。在此間鍋爐的上水，常例是用電動給水泵（俗稱電泵）進行，而電動給水泵的特點為：功率大、效率低，是機組啟動過程中耗費了大量廠用電的主要設備。隨著能源短缺問題的突出，節(jié)能減耗日益受到人們重視，據(jù)統(tǒng)計，目前全國各類電機年耗電量約占全國總發(fā)電量的65%，其中電動給水泵的耗電量約占發(fā)電廠總耗電量的50%。最大限度地降低大型電機的耗電量，對于節(jié)能減耗具有重要意義。如果在不新增加其它投資和設備的情況下，而是通過改變機組上水設備的運行方式，就能節(jié)約這部分可觀的電量，其效益是顯而易見的，本廠通過采用汽泵開機，對此作了有益的嘗試，獲得不錯的收益。

一、汽泵全程開機可操作性

汽泵及前置泵設備技術規(guī)范

前置泵

型號 FA1D53 級數(shù) 1級雙吸葉輪

流量m3/h 590.2 揚程m 89.46

必需汽蝕余量m 3.72 軸功率kW 158

轉速r/min 1490 效率% 81.5

制造商上海電力修造總廠有限公司

給水泵

型號 DG600-240V 型式筒體芯包，臥式

輸送介質鍋爐給水級數(shù) 6

流量m3/h 543.2 揚程m 2307.5

效率% 82.59 必須汽蝕余量m 29.79

轉速r/min 5259 軸功率kW 3858.6

制造商上海電力修造總廠

汽泵全程開機分二個階段：第一階段是利用前置泵進行汽包上水至點火水位并維持汽包起壓前水位穩(wěn)定，第二個階段是在汽包起壓后沖轉汽泵對汽包進行上水一直到機組接帶目標負荷。

1、分析汽泵前置泵進行鍋爐上水可行性

由汽泵前置泵設備技術規(guī)范可知，前置泵揚程89.46米，汽包標高為62.2米，前置泵上水完全滿足從鍋爐點火到汽包起壓階段鍋爐上水需要。 針對汽包上水初期流量低，汽前泵（雙吸泵）在帶小流量可能發(fā)生串軸問題，我廠在實際操作中采用適當開啟汽泵再循環(huán)門，以增大經(jīng)過汽前泵流量。經(jīng)長期測試未發(fā)現(xiàn)有明顯串軸，汽前泵回油溫度以及推力瓦溫度無明顯變化，對設備的安全性基本無損。

2、分析汽泵在機組啟動初期上水可行性

汽泵在開機過程中，由于出力較低，在機組中速暖機時必須要長時間在1800n/min轉速運行，勢必會造成小機排汽溫度偏高，經(jīng)過現(xiàn)場實際觀察，如果汽泵流量偏小時或者出口壓力偏低時其排氣溫度一般稍高，但如果能開啟汽泵再循環(huán)（增加汽泵流量）或采用給水倒至旁路（提高汽泵出口壓力）運行，利用給水調門進行節(jié)流來調節(jié)汽包水位。由于小機有較大通汽量，汽泵的排汽溫度可以下降至65℃左右，小機的安全性能得到有效保證。

機組在啟動初期，除氧器水箱水溫約為120℃到150℃之間，此飽和溫度所對應的壓力為0.15Mpa到0.47Mpa之間，正常工作中水泵的做功主要用于提高鍋爐給水壓力能，其內能基本未改變（水泵出入口溫度基本不變）。也就是說，給水泵入口水溫和除氧器水箱水溫基本相同，汽泵工作正常時，汽泵入口壓力>該水溫對應的飽和壓力+必須汽蝕余量，即汽泵入口保證壓力=裕度系數(shù)×（該水溫對應的飽和壓力+必須汽蝕余量）。裕度系數(shù)一般取值1.1到1.2之間。實際運行中時除氧器水箱最高溫度約150℃，其對應壓力為0.47MPa，而依次推算出的保證壓力=（1.1～1.3）×（0.47+0.3）MPa =0.86到1..0，之間，在機組啟動初期汽泵前置泵出口壓力正常情況下均大于1.28MPa，可以滿足汽泵對入口壓力要求，即不會發(fā)生汽泵汽蝕或汽化等不安全現(xiàn)象。

二、汽泵開機方法

a、在汽泵控制汽包水位期間，應以汽泵轉速為輔，給水調門控制為主。

b、鍋爐點火前，采用汽泵前置泵上水到汽包最低可見水位。

c、點火初期用前置泵控制鍋爐水位（一般不用補水）。此時應提前做好小機沖轉前準備工作，隨時準備接帶負荷。

d、汽泵沖轉后，依據(jù)汽包壓力緩慢提升汽泵轉速，控制給水母管與汽包壓差在0.7到1MPa之間；同時采用給水調門控制汽包水位。

e、汽泵的一階臨界轉速在2500n/min左右，所以在2300n/min到2700n/min之間要快速通過，通過臨界轉數(shù)時給水母管與汽包壓差必須大于2MPa以上，同時應注意關小給水調門，以保證汽包水位穩(wěn)定。

f、汽泵轉速在2700n/min以上時，應將給水母管與汽包壓差控制在0.7到1MPa之間。

g、因汽泵轉速900n/min時對應出口壓力為2.05MPa，1800n/min時對應出口壓力為4.05MPa，3100n/min時對應出口壓力為10MPa，所以升速時不必嚴格按規(guī)程分900n/min、1800n/min、3100n/min三個階段進行暖機，而應該在避開臨界轉速，根據(jù)給水母管與汽包差壓緩慢對汽泵升速，但必須當接近推薦轉速階段按照規(guī)程要求對小機充分暖機。

三、汽泵開機應注意事項

a、上水時必須控制，除氧器壓力達到0.15MPa 以上，方可保證汽泵必須汽蝕余量。

b、上水時應選汽前泵上經(jīng)過加熱的水。用凝輸泵給除氧器上水，按除氧器水溫加熱溫升≯1.5℃控制速率，確定投入除氧器加熱的合理時間。

c、點火前：鍋爐上水至汽包最低可見水位（-300mm）即可；除氧器維持1500mm以上；凝汽器維持500mm即可。

d、啟動初期一直利用前置泵給汽包上水，汽泵開始暖管推薦在鍋爐點火后，汽泵沖轉推薦在汽包壓力0.2MPa后開始，以便利用汽泵繼續(xù)上水。

e、用汽泵轉速控制給水與汽包差壓在1MPa左右，因汽泵存在臨界轉速，汽泵轉速不能在2300～2800rpm之間停留，必要時維持較高差壓。

f、保持輔汽壓力穩(wěn)定，防止汽泵調門開度過大后汽壓突升引起汽泵轉速失控。

g、控制汽包水位的主要手段是采用調節(jié)給水調門開度，當給水流量小于80t/h時，鍋爐補水量因給水流量表存在死區(qū)無法顯示，調整時應緩慢調整給水調門開度，同時保持汽泵轉速穩(wěn)定。當水位出現(xiàn)大幅波動時，立即關小給水調門，發(fā)現(xiàn)水位下降后，再增加1%到2%的開度，必要時再依次增加開度，必須確保在汽包水位-100mm到200mm之間摸索調門大致范圍。

h、因汽泵升速緩慢，且3100n/min以前在MEH上控制，轉速、速率無增減按鈕，所以根據(jù)給水與汽包差壓即時提升汽泵轉速。

i、因汽泵在開機時利用臨爐輔汽驅動（必須保證汽源的穩(wěn)定），而蒸汽又凝結在本機，必然造成凝汽器水位升高。所以，投入汽泵前必須保持較低凝汽器水位；降低凝汽器水位采用從鍋爐方面進行，如：加強連排量和加大定排次數(shù)的方法放掉凝結水。

j、鍋爐點火初期加強定放，可以促進鍋爐水循環(huán)，所以凝汽器凝結水盡量從定排排出。

k、開啟上水電動門時，適當降低給水母管與汽包差壓，保證給水流量不會過大，同時不能使省煤器斷流。

l、水位失控時，及時打掉汽泵，切為電泵控制；如果電泵不能備用時，可用汽泵手動調節(jié)或直接跳泵MFT。

m、給水調門的最佳控制范圍在30%到70%之間。調整水位時，控制好給水與汽包壓差，使給水調門開度維持在30%～70%開度之間。

四、經(jīng)濟性分析

a、采用汽泵前置泵給鍋爐上水的經(jīng)濟性分析：

前置泵啟動后，穩(wěn)定電流約為262A，對應功率為：P=149kw左右

上水時間按6小時計算：

前置泵耗電：Q=149×6=894kwh左右

而如果用電動給水泵上水，穩(wěn)定上水時電流約為180A，對應功率：P=1589kw左右

電動給水泵上水時間按6小時計算：

電動給水泵啟動期間耗電：Q=2300×6=9534kwh左右

節(jié)約用電：△Q=9534-894=8640 kwh左右

按每年每臺機組啟動四次計算，我廠兩臺機組每年共約節(jié)約用電：

Q=8640×4×2=69120kwh左右

b.單用汽泵機組啟動的經(jīng)濟性分析：

啟動期間電動給水泵的平均電流約按270A計算，對應的電動給水泵功率P=2386KW左右

啟動期間電動給水泵運行時間按10小時計算：

電動給水泵啟動期間耗電：Q=2386×10=23860 kwh左右

每年每臺機組按啟動四次計算，我廠兩臺機組共約節(jié)約用電：

Q=23860×8=190800kwh

汽泵開機全年可節(jié)約用電：

Q=69120+190800=259950kwh，帶來可觀經(jīng)濟效益。

五、結束語

汽泵全程開機可以有效降低機組廠用電率，通過合理操作，充分滿足機組啟動初期鍋爐上水要求。而且采用汽泵全程開機，也減少了在機組啟動過程中并泵等后續(xù)繁瑣操作，在開機過程中，始終有一臺電動給水泵作為備用。相對而言，汽泵全程開機能有效節(jié)約啟動時間，有效降低并泵環(huán)節(jié)等操作風險。提高機組的安全性、可靠性和靈活性，具有實際推廣價值。