淺談650MW超臨界直流鍋爐停機(jī)中不使用電泵的可行性

宋波

【摘 要】 華潤電力常熟有限公司選用為內(nèi)置啟動(dòng)分離系統(tǒng)的的超臨界直流鍋爐，給水泵做為汽水循環(huán)的動(dòng)力源頭，在機(jī)組運(yùn)行中起到非常重要的作用。目前在機(jī)組啟動(dòng)中，通過切換小機(jī)的汽源，保證汽泵組的運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程中不使用電泵。為此探求我廠停機(jī)過程中不使用電泵的可行性，在啟停機(jī)過程中的節(jié)能具有極大的意義。結(jié)合我廠的系統(tǒng)狀況，調(diào)整運(yùn)行方式，不用電動(dòng)給水泵停機(jī)的方式是可行的。

【關(guān)鍵詞】 超臨界鍋爐 機(jī)組停運(yùn) 汽動(dòng)給水泵 電動(dòng)給水泵 汽源切換 給水調(diào)整

1 概述

我廠鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的HG1980/25.4-YM1型鍋爐，啟動(dòng)分離器系統(tǒng)為內(nèi)置式。機(jī)組共配備兩臺50%容量的汽動(dòng)給水泵及一臺35%容量的電動(dòng)給水泵，正常運(yùn)行中，機(jī)組負(fù)荷運(yùn)行區(qū)間為50%-100%額定負(fù)荷，期間均使用兩臺汽泵并列運(yùn)行，電動(dòng)給水泵做為備用，汽動(dòng)給水泵由兩臺小汽機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，小汽機(jī)汽源共有兩路，一是本機(jī)四抽供汽，二是臨機(jī)輔汽供汽，當(dāng)汽泵出現(xiàn)跳閘時(shí)電動(dòng)給水泵聯(lián)啟或單臺汽泵故障需退出檢修時(shí)，機(jī)組保持一電一汽運(yùn)行，機(jī)組最大出力達(dá)500MW。

2 目的

電動(dòng)給水泵運(yùn)行中功率較大，運(yùn)行時(shí)會消耗過多的電能。電動(dòng)給水泵耗電量約占全部廠用電量的40%左右，采用汽動(dòng)給水泵后，可以減少機(jī)組廠用電，使整個(gè)機(jī)組向外多供3%～4%的電量，采用小汽輪機(jī)帶動(dòng)給水泵同時(shí)可提高系統(tǒng)熱效率約0.2%～0.6%。在機(jī)組啟動(dòng)中，在汽泵無缺陷的情況下，可以實(shí)現(xiàn)不使用電動(dòng)給水泵，在本機(jī)四抽不具備供汽的的情況下，小機(jī)使用臨機(jī)輔汽汽源，由此來節(jié)約機(jī)組啟動(dòng)期間的廠用電。因此探求停機(jī)過程中不使用電動(dòng)給水泵的運(yùn)行方式。

3 現(xiàn)狀

機(jī)組滑停過程中，在負(fù)荷降至300MW—360MW期間，啟動(dòng)電動(dòng)給水泵運(yùn)行，并入系統(tǒng)，退出一臺汽泵運(yùn)行。利用一電一汽繼續(xù)進(jìn)行機(jī)組降負(fù)荷，完成鍋爐干態(tài)轉(zhuǎn)濕態(tài)，機(jī)組負(fù)荷降至180—200MW時(shí)，鍋爐給水切至旁路運(yùn)行，退出另外一臺運(yùn)行汽泵，電動(dòng)給水泵單獨(dú)運(yùn)行。過程中汽泵的汽源不進(jìn)行切換，使用本機(jī)四抽，在一電一汽運(yùn)行期間，本機(jī)四抽蒸汽能夠滿足機(jī)組減負(fù)荷期間滑停的要求。

單獨(dú)電動(dòng)給水泵運(yùn)行期間，可使用電動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)給水，也可通過電動(dòng)給水泵定速，鍋爐上水旁路閥進(jìn)行給水流量控制的方式，但電動(dòng)給水泵運(yùn)行轉(zhuǎn)速降至3000r/min時(shí)，泵出口壓力約10-12MPa，此時(shí)如繼續(xù)降低電動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速，可能會導(dǎo)致電動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速過低，潤滑油壓偏低引起電動(dòng)給水泵液力偶合器軸承溫度上漲，因此一般采用給水旁路調(diào)節(jié)給水量的方式進(jìn)行操作。

一般情況下，如不進(jìn)行原煤倉燒空的方式停機(jī)，一般電動(dòng)給水泵使用的時(shí)間約為2-3小時(shí)；如進(jìn)行原煤倉燒空，且原煤倉煤量加配不合適的情況，則電動(dòng)給水泵運(yùn)行時(shí)間將大大增加。

4 可行性分析

機(jī)組啟動(dòng)過程中，使用臨機(jī)輔汽做為小機(jī)的工作汽源，單臺汽泵可帶負(fù)荷至鍋爐干濕態(tài)轉(zhuǎn)換完成，因鍋爐干濕態(tài)轉(zhuǎn)換過程中給水量大于對應(yīng)負(fù)荷下的蒸汽量，處于給水過調(diào)狀態(tài)，且當(dāng)鍋爐燃料持續(xù)增加，鍋爐蒸汽壓力上升速度較快，單臺汽泵運(yùn)行時(shí)給水量增加速度受限，采用負(fù)荷達(dá)200MW—220MW期間將另一臺的汽動(dòng)給水泵或電動(dòng)給水泵并入系統(tǒng)。

小機(jī)CCS投入后，穩(wěn)定的運(yùn)行轉(zhuǎn)速在3000r/min，此時(shí)對應(yīng)的泵出口壓力為13MPa左右，按汽機(jī)滑壓曲線考慮，機(jī)組負(fù)荷180MW前運(yùn)行在定壓區(qū)，機(jī)側(cè)主蒸汽壓力8.73MPa，考慮鍋爐管道阻力和鍋爐上水調(diào)閥的節(jié)流作用，加上汽機(jī)側(cè)管道阻力損失，對應(yīng)的鍋爐分離器出口蒸汽壓力約11MPa，此時(shí)對應(yīng)的汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速約為3700r/min。處于小機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行轉(zhuǎn)速區(qū)間。因此在機(jī)組負(fù)荷180MW以下運(yùn)行時(shí)，汽動(dòng)給水泵的轉(zhuǎn)速滿足機(jī)組停運(yùn)的要求。小機(jī)轉(zhuǎn)速降至3050-3100r/min后，采用小機(jī)定速，利用鍋爐上水旁路調(diào)閥調(diào)節(jié)給水的運(yùn)行方式。

機(jī)組負(fù)荷300MW時(shí)，對應(yīng)的鍋爐分離器主汽壓力約為16MPa，此時(shí)給水已切至主路運(yùn)行，汽動(dòng)給水泵運(yùn)行壓力約為18MPa，運(yùn)行轉(zhuǎn)速4200r/min。此時(shí)本機(jī)四抽蒸汽壓力約0.6MPa，小機(jī)低壓調(diào)閥開度40%左右，因此此負(fù)荷段，汽動(dòng)給水泵滿足給水調(diào)整的要求。

在停機(jī)過程中，汽機(jī)側(cè)主蒸汽壓力采用設(shè)置負(fù)偏置的方式進(jìn)行滑參數(shù)，因此對應(yīng)的鍋爐分離器出口壓力和給水泵出口壓力降低，此操作使得汽動(dòng)給水泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速進(jìn)一步降低，可以緩解低負(fù)荷期間小機(jī)汽源不夠用的情況，對應(yīng)汽動(dòng)給水泵的運(yùn)行是有利的。

為防止兩臺小機(jī)使用同一汽源，在快速進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)整期間蒸汽不夠的情況，擬采用一臺小機(jī)使用臨機(jī)輔汽，另外一臺小機(jī)使用本機(jī)四抽，負(fù)荷降至240MW左右，在啟動(dòng)爐水泵之前，將本機(jī)四抽帶的一臺汽動(dòng)給水泵退出運(yùn)行，后續(xù)的降負(fù)荷停機(jī)過程使用臨機(jī)輔汽帶的汽動(dòng)給水泵進(jìn)行。從機(jī)組啟動(dòng)的過程來看，時(shí)滿足運(yùn)行要求的。

5 操作步驟

機(jī)組滑停過程中，負(fù)荷400MW左右，對兩臺小機(jī)的輔汽汽源管道進(jìn)行暖管。負(fù)荷360MW，將其中一臺小機(jī)進(jìn)行汽源切換，由本機(jī)四抽切換至臨機(jī)輔汽。操作中，采用就地點(diǎn)動(dòng)或就地手搖的方式進(jìn)行，保證切換過程中汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速無較大幅度的波動(dòng)。機(jī)組負(fù)荷300MW，將除氧器汽源由本機(jī)四抽切換至臨機(jī)輔汽，盡可能減少四抽蒸汽使用量，保證負(fù)荷由300MW減至240MW期間本機(jī)四抽供汽的小機(jī)能滿足調(diào)整調(diào)整要求，防止出現(xiàn)由于汽源壓力過低引起供汽調(diào)閥全開的情況出現(xiàn)。機(jī)組負(fù)荷240MW，啟動(dòng)爐水循環(huán)泵運(yùn)行，鍋爐由干態(tài)轉(zhuǎn)濕態(tài)運(yùn)行。檢查爐水泵出力正常后，確認(rèn)干態(tài)至濕態(tài)轉(zhuǎn)換成功，繼續(xù)降低機(jī)組負(fù)荷，期間降低本機(jī)四抽做為汽源的汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速，同時(shí)提高臨機(jī)輔汽做為汽源的汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速，將汽動(dòng)給水泵出力進(jìn)行轉(zhuǎn)移。檢查待退出汽動(dòng)給水泵無出力，水回路切至自身再循環(huán)后，繼續(xù)降低此臺汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速至3050r/min，關(guān)閉出口電動(dòng)閥并鎖定，然后將此臺小機(jī)的供汽汽源由本機(jī)四抽切換至臨機(jī)輔汽，做為另外一臺汽動(dòng)給水泵的備用。

使用運(yùn)行汽動(dòng)給水泵配合機(jī)組滑停過程中的給水調(diào)整，機(jī)組負(fù)荷降至180MW后，鍋爐給水調(diào)整由主路電動(dòng)閥切換至旁路調(diào)閥，由給水調(diào)閥控制鍋爐上水量，期間根據(jù)鍋爐側(cè)蒸汽壓力情況同步調(diào)整給水泵轉(zhuǎn)速，保證汽動(dòng)給水泵出口壓力大于鍋爐側(cè)壓力，以保證給水調(diào)節(jié)的需要。汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速降低至3500r/min后，給水調(diào)整中，盡量使用鍋爐上水調(diào)閥進(jìn)行控制，當(dāng)上水調(diào)閥無調(diào)整余地的情況下，再考慮繼續(xù)降低汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速配合給水調(diào)節(jié)。使用本臺汽動(dòng)給水泵完成滑參數(shù)至機(jī)組解列整個(gè)過程的給水調(diào)節(jié)。機(jī)組與系統(tǒng)解列后，鍋爐上水調(diào)閥關(guān)閉，鍋爐上水停止，停運(yùn)爐水循環(huán)泵、兩臺小機(jī)打閘停運(yùn)，關(guān)閉臨機(jī)輔汽至小機(jī)供汽電動(dòng)閥、關(guān)閉臨機(jī)輔汽至除氧器加熱蒸汽調(diào)閥及電動(dòng)閥。

6 操作中的注意事項(xiàng)

當(dāng)小機(jī)汽源、除氧器汽源、均切換至臨機(jī)輔汽后，加上本機(jī)軸封汽源也由臨機(jī)輔汽供給，因此會出現(xiàn)臨機(jī)工質(zhì)回流至本機(jī)凝汽器，引起凝汽器水位高的情況出現(xiàn)。當(dāng)凝汽器水位高無法控制時(shí)，采用通過凝結(jié)水管道5號低加出口管排放閥進(jìn)行排放。

除氧器汽源切換至臨機(jī)輔汽前進(jìn)行供汽管道暖管，并控制除氧器壓力無較大幅度波動(dòng)。汽動(dòng)給水泵低轉(zhuǎn)速運(yùn)行期間，注意小機(jī)排汽溫度的監(jiān)視，防止出現(xiàn)低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)由于供汽量偏低小機(jī)轉(zhuǎn)子冷卻不足引起的排汽溫度過高的情況發(fā)生。汽動(dòng)給水泵3000r/min關(guān)門備用期間注意汽動(dòng)給水泵運(yùn)行情況，防止出現(xiàn)流量偏低引起的汽動(dòng)給水泵組振動(dòng)情況。

7 結(jié)語

停機(jī)過程的給水泵組使用方式上，可以看做是機(jī)組啟動(dòng)中使用給水泵的反向操作過程。操作中的重點(diǎn)問題是保證汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速運(yùn)行在可正常調(diào)整的區(qū)間內(nèi)，同時(shí)保證汽動(dòng)給水泵組汽源的穩(wěn)定性，配合鍋爐上水調(diào)閥的調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)停機(jī)過程中的給水調(diào)整。從現(xiàn)有的系統(tǒng)狀況進(jìn)行分析，運(yùn)行中精細(xì)控制，在停機(jī)過程中不使用電動(dòng)給水泵的方式是可行的。該方案已在生產(chǎn)實(shí)際中進(jìn)行應(yīng)用，2016年4月30日及6月2日，2號機(jī)組及3號機(jī)組停機(jī)過程中均使用了僅用汽動(dòng)給水泵不適用電動(dòng)給水泵的方案。

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