非全壓啟動電動給水泵在超臨界循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組中的應(yīng)用

王中正，房之棟，梁五洲

（1.華電朔州熱電有限責(zé)任公司，山西朔州030001；2.北京太陽宮燃?xì)鉄犭娪邢薰?，北?00028；3.國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西太原030001）

非全壓啟動電動給水泵在超臨界循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組中的應(yīng)用

王中正1，房之棟2，梁五洲3

（1.華電朔州熱電有限責(zé)任公司，山西朔州030001；2.北京太陽宮燃?xì)鉄犭娪邢薰?，北?00028；3.國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西太原030001）

對于超臨界直流循環(huán)流化床鍋爐，發(fā)電廠為節(jié)約成本，給水系統(tǒng)配置了非全壓的啟動電動給水泵，在高負(fù)荷下發(fā)生汽機(jī)跳閘且汽動給水泵故障停運(yùn)情況下，水冷壁系統(tǒng)無法正常補(bǔ)水。根據(jù)某電廠350MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析了鍋爐非穩(wěn)態(tài)傳熱過程的主要參數(shù)變化，并得出結(jié)論，為同類機(jī)組設(shè)備選型提供借鑒。

超臨界；循環(huán)流化床鍋爐；參數(shù)

0 引言

超臨界循環(huán)流化床鍋爐的水冷系統(tǒng)采用直流型式，當(dāng)發(fā)生主給水泵故障、非全壓電動啟動給水泵也不具備向鍋爐補(bǔ)水時(shí)，爐膛內(nèi)的熾熱物料蓄熱又非常大，爐膛水冷壁將面臨工質(zhì)流速低或工質(zhì)被迅速蒸干，在該事故情況下，水冷壁能否保證安全，是一個(gè)急需考慮的問題。

山西某電廠采用上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流爐，循環(huán)流化床燃燒鍋爐，型號為SG-1204/25.4-M4601。給水系統(tǒng)配置1臺100%鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量BMCR（boiler maximum continuous rating）容量的汽動給水泵和1臺30%BMCR容量的非全壓啟動電動給水泵，出口全壓為15.1 MPa。

1 事故狀態(tài)下鍋爐非穩(wěn)態(tài)傳熱試驗(yàn)過程

試驗(yàn)于2015年3月19日13時(shí)進(jìn)行。試驗(yàn)前，機(jī)組負(fù)荷345 MW，主蒸汽壓力20.87 MPa，給水流量956 t/h，鍋爐床溫912℃，水冷壁壁溫約387℃，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定。13時(shí)09分，汽輪機(jī)手動跳閘，同觸發(fā)鍋爐跳閘BT(boiler trip)主保護(hù)，所有風(fēng)機(jī)停運(yùn)，爐膛內(nèi)循環(huán)物料快速在爐膛下部堆積起來，堆積的床料仍有大量蓄熱，通過導(dǎo)熱方式底部水冷壁傳熱，而床料表面則通過熱輻射方式向上部水冷壁管子傳熱[1]。汽機(jī)跳閘后導(dǎo)致給水泵小汽機(jī)失去汽源跳閘，且鍋爐蒸汽壓力為20.87 MPa，非全壓啟動電動給水泵不具備啟動條件，無法給鍋爐補(bǔ)水。

汽機(jī)跳閘后，主蒸汽壓力由20.87 MPa瞬間躍升至30.79 MPa，隨后又上升至32.5 MPa，安全閥及曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)閥PCV（positive crankcase ventilation）起跳排汽泄壓，隨后開啟高低壓旁路進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)。排汽泄壓前，由于水冷壁管內(nèi)工質(zhì)不流動，管壁無法得到冷卻，壁面溫度由384℃上升至409℃；排汽泄壓后，工質(zhì)開始流動，水冷壁壁溫開始緩慢下降。13時(shí)15分，主蒸汽壓力26.73 MPa時(shí)，安全閥回座，主蒸汽壓力小幅回升后繼續(xù)下降。13時(shí)26分，由于低壓旁路超壓，高低旁路閥保護(hù)關(guān)閉，工質(zhì)流動阻塞，主蒸汽壓力升高，水冷壁壁溫也逐步由380℃升高到399℃。高低旁路閥重新開啟后，管內(nèi)工質(zhì)開始流動，管壁溫度也隨之下降。13時(shí)43分，主蒸汽壓力為12.19 MPa，滿足電動啟動給水泵工作條件，鍋爐開始補(bǔ)水。

汽機(jī)跳閘后3 h內(nèi)，水冷壁壁溫、鍋爐給水流量、床溫、主蒸汽溫度參數(shù)變化情況如圖1所示。

圖1 水冷壁壁溫、鍋爐給水流量、床溫、主蒸汽溫度參數(shù)變化情況

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

a)鍋爐跳閘后，床料溫度起初下降較快，8 min由912℃下降至782℃，之后溫度下降緩慢，在啟動給水泵啟動時(shí)，床料溫度還有743℃，大量蓄的熱床料還要繼續(xù)向水冷壁傳熱，鍋爐水冷壁管材為15CrMoG，許用最高溫度為550℃，若長時(shí)間沒有工質(zhì)流動冷卻，將被燒損[2]。

b)當(dāng)主給水泵無法正常工作時(shí)，由于啟動電動給水泵壓頭不足，無法向鍋爐補(bǔ)水，若通過安全閥或PCV閥、高低旁路泄放蒸汽，使水冷壁內(nèi)工質(zhì)因膨脹產(chǎn)生流動，可冷卻受熱面，水冷壁壁面溫度降低。

c)通過安全閥或PCV閥、高低旁路泄放蒸汽，爐內(nèi)蒸汽壓力逐步降低，當(dāng)蒸汽壓力小于啟動電動給水泵啟動條件時(shí)，可啟動電泵給鍋爐補(bǔ)水，確保水冷壁安全運(yùn)行。

3 結(jié)論

本文針對采用非全壓啟動電動給水泵的超臨界循環(huán)流化床鍋爐在汽動給水泵故障時(shí)，鍋爐無法正常補(bǔ)水的極端情況下，通過對試驗(yàn)過程中主要運(yùn)行參數(shù)分析，得出如下結(jié)論：非全壓啟動電動給水泵可以在超臨界循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組上應(yīng)用，當(dāng)發(fā)生汽動給水泵故障無法向鍋爐正常補(bǔ)水時(shí)，可通過PCV閥或高低壓旁路泄放蒸汽。在排汽過程中，鍋爐汽壓逐步降低，且膨脹流動的蒸汽可冷卻水冷壁，避免熾熱床料燒損水冷壁管。當(dāng)主汽壓力下降至啟動電動給水泵啟動條件時(shí)，可啟動電泵向鍋爐正常補(bǔ)水。

[1]楊世銘.傳熱學(xué)[M].北京：高等教育出版社,1998.

[2]西安熱工研究院有限公司，蘇州熱工研究院有限公司，華北電力科學(xué)研究院，等.火力發(fā)電廠金屬材料選用導(dǎo)則DL/T 715—2015[S].北京：中國電力出版社，2015.

Application of Indirect-start Motor-driven Feed Pump on Super-critical CFB Boilers

WANG Zhongzheng1,FANG Zhidong2,LIANG Wuzhou3
（1.Huadian Shouzhou Thermal Power Co.,Ltd.,Shouzhou,Shanxi 030001,China; 2.Beijing Taiyanggong Gas-fired Thermal Power Co.,Ltd.,Beijing 100028,China；3.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC,Taiyuan,Shanxi 030001,China）

In order to save costs,indirect-start motor-driven feed pump is selected for water supply system.However,when under high load operation,if turbine unit tripping occurs,water-wall system can't be made up with water normally.According to the test data of a 350MW super-critical CFB boiler,parameters'changing during transient heat transfer process is analyzed,which can provide reference for the equipment selection of the same type unit.

super-critical;CFB boiler;parameters

TK229.2

B

1671-0320（2017）01-0032-02

2016-10-09，

2016-10-24

王中正（1962），男，山西懷仁人，1983年畢業(yè)于大同技校熱能動力專業(yè)，工程師，從事發(fā)電廠工程管理工作；房之棟（1977），男，山西霍州人，2003年畢業(yè)于西安交通大學(xué)熱能與動力專業(yè)，碩士，高級工程師，從事電力自動控制工作；梁五洲（1975），男，山西芮城人，1999年畢業(yè)于太原理工大學(xué)熱能動力專業(yè)，高級工程師，從事發(fā)電廠鍋爐專業(yè)技術(shù)研究工作。