600 MW超臨界燃煤機組純汽泵啟動中的問題及對策

王江洪，葉文華

(廣東珠海金灣發(fā)電有限公司，廣東 珠海 519060)

0 引言

近年來，在經(jīng)濟新常態(tài)下，超臨界燃煤機組掀起了一股節(jié)能降耗熱潮，深挖機組潛能，以汽動給水泵(以下簡稱汽泵)替代電動給水泵(以下簡稱電泵)啟動的方案為較多燃煤電廠所采用，廣東珠海金灣發(fā)電有限公司(以下簡稱金灣發(fā)電公司)在這方面也進行了試驗和應(yīng)用。

金灣發(fā)電公司2×600 MW機組采用25.4 MPa/571 ℃/569 ℃超臨界參數(shù)，鍋爐最小直流流量為35% 鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)，電泵額定功率為8 000 kW，按照原設(shè)計電泵帶水啟動，機組并網(wǎng)帶初負荷后再切至汽泵供水，所以啟動階段耗電量比較大[1]。從節(jié)能角度看，通過定量和定性分析，啟動階段利用純汽泵帶水啟動都是節(jié)能的，由于能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)越少，能量損耗就越少[2]。從安全角度看，利用汽泵啟動上水，一是減少了電泵的啟停，防止啟停對其他6 kV廠用設(shè)備的沖擊；二是減少了電泵與汽泵的切換過程，減少了操作員的操作量，規(guī)避了一定的操作風險；三是電泵作為備用，由于電泵啟停速度快，給水系統(tǒng)的可靠性大大提高。

機組利用純汽泵啟動具有可觀的節(jié)能空間和一定的安全效益，但作為一個新的嘗試，在實際應(yīng)用中難免會出現(xiàn)各種問題，本文從啟動中的問題出發(fā)，分析并提出相關(guān)對策，確保純汽泵啟動順利進行。

1 啟動過程中的問題

1.1 給水流量的調(diào)節(jié)

在鍋爐啟動過程中，考慮鍋爐受熱面的安全，給水流量需要嚴格控制在最小流量以上，如何在啟動全階段滿足機組給水需求，是汽泵替代電泵啟動的一個重要議題。

(1)在鍋爐上水期間，如何滿足變流量沖洗。如圖1(圖中橫坐標為時間，縱坐標為圖上給出的量，下同)所示，單臺前置泵運行時，出水流量僅能達到270 t/h，若小汽輪機(以下簡稱小機)此時沖轉(zhuǎn)帶水，給水流量太大，如果調(diào)整合適給水量時小機進氣量太少，會給調(diào)節(jié)帶來困難，另外，小機排汽溫度也難以控制。

圖1 主給水流量、小機出口流量與小機轉(zhuǎn)速的關(guān)系

(2)在鍋爐升溫、升壓過程中，如何確保小機沖轉(zhuǎn)時給水流量的穩(wěn)定，同時避開小機臨界轉(zhuǎn)速。

(3)在機組并網(wǎng)帶負荷后，如何并退汽泵，使得機組給水穩(wěn)定。

1.2 小機汽源的穩(wěn)定

在啟動過程中，小機的沖轉(zhuǎn)汽源一般來自于該機組的輔汽系統(tǒng)，金灣發(fā)電公司亦是這樣的設(shè)計，所以，穩(wěn)定、可靠的汽源是確保機組給水穩(wěn)定的重要因素。然而，輔汽用戶眾多(如供熱等)且為臨機供，受其工況變化影響較大，調(diào)整至合適的壓力范圍有一定困難。如圖2所示，輔汽壓力波動或偏離設(shè)計值時，造成小機調(diào)節(jié)閥大范圍波動，給水波動也趨于發(fā)散，影響機組安全運行[3]。

圖2 小機汽源與小機、主給水流量的關(guān)系

在機組并網(wǎng)后，小機汽源則需要切至本機四段抽汽(以下簡稱四抽)來供，如何平緩地切換汽源是純汽泵啟動必須面對的問題。由于輔助蒸汽壓力為0.70 MPa，切換時的四抽汽源壓力僅有0.30 MPa左右，兩路汽源壓力先天不匹配，如果直接切換勢必會造成給水大幅波動；同時，由于壓力劇烈變化，很容易造成汽源互串，汽泵給水出力不足，機組主燃料跳閘(MFT)，金灣發(fā)電公司在一次小機汽源切換過程中，曾因汽源互串造成機組停運[1]。

1.3 小機排汽溫度的調(diào)整

由于單臺前置泵上水流量不能滿足啟動流量要求，需要沖轉(zhuǎn)汽泵才能達到550 t/h，但小機長時間保持較低轉(zhuǎn)速，進氣量較低，鼓風作用明顯，小機排汽溫度會持續(xù)升高。尤其在轉(zhuǎn)速低于1 200 r/min，鍋爐烘干的過程中，小機的排汽溫度高達125 ℃。所以，在啟動初期，如何降低小機排汽溫度顯得尤為重要。

2 解決策略

針對以上問題，通過實踐和嘗試，采取了以下措施和方法。

(1)通過2臺前置泵與汽泵沖轉(zhuǎn)相配合，解決啟動過程中給水流量控制問題。在單臺前置泵上水結(jié)束后，啟動另外一臺汽泵前置泵并列運行，此時給水流量可以達到500 t/h，然后投入1臺汽泵盤車，由于盤車和前置泵雙向作用，小機轉(zhuǎn)速會被沖至450 r/min左右，這時給水量可以達到550 t/h，建立啟動流量，通過汽泵再循環(huán)閥和出口電動閥配合，完成變流量沖洗和排汽操作，如圖1所示[4]。在鍋爐點火后升溫、升壓階段，在總流量降至500 t/h以下時，及時沖轉(zhuǎn)一臺汽泵，退出另外一臺前置泵，由于鍋爐起壓，再加上汽泵再循環(huán)閥和出口電動閥配合，確保小機轉(zhuǎn)速在臨界轉(zhuǎn)速外運行。

(2)維持穩(wěn)定、合適壓力的輔汽汽源。小機的沖轉(zhuǎn)汽源來自輔汽，在啟動階段，將輔汽壓力要求較高的用戶退出，與臨機密切溝通，在變負荷時，及時調(diào)整輔汽壓力在0.70 MPa左右，如圖2所示。輔汽壓力下降后，小機低壓調(diào)門波動消失，給水隨即穩(wěn)定；同時，隨著冷再壓力的提高，將小機高壓汽源暖管后投入備用，提高給水的可靠性。

(3)調(diào)整輔汽壓力與四抽壓力平衡，保證切換平穩(wěn)，防止汽源互串。在管道改造前，通過手動調(diào)整輔汽供汽電動閥使壓力與四抽汽源平衡，退出該臺汽泵，切換汽源后再并入汽泵。這樣可以解決切換汽源帶來的風險問題，但操作量大，也不利于機組快速帶負荷，所以，金灣發(fā)電公司對小機輔汽供汽系統(tǒng)管閥進行改造，在輔汽管路上增加調(diào)節(jié)閥，在四抽管路上增加逆止閥，如圖3所示[1]。通過改造，在小機切換汽源時，不需要退出汽泵，且小機壓力可以及時與四抽壓力匹配，不影響輔汽用戶，保證無擾動切換。

圖3 輔汽系統(tǒng)新增調(diào)壓閥

(4)對于小機排汽溫度的調(diào)整，首先，盡量提高汽泵沖轉(zhuǎn)時的鍋爐壓力，保證給水有一定的壓頭阻力；其次，適當降低啟動時的真空及沖轉(zhuǎn)汽源壓力，提高小機汽源進汽量；然后，根據(jù)升溫升壓曲線，盡量提高鍋爐啟動速度；最后，及時投入小機排汽減溫水。在管路改造后，可以進一步降低小機沖轉(zhuǎn)壓力，確保了小機排汽溫度在可控范圍內(nèi)。

3 結(jié)論

機組純汽泵啟動,重點是對給

水流量的控制，難點在于如何調(diào)節(jié)汽泵，使給水流量穩(wěn)定、可靠，期間還要注意小機振動等。通過本文的方法成功解決了啟動中的常見問題。筆者認為，要根本解決替代電泵啟動問題，應(yīng)該進行相關(guān)設(shè)備改造，提高小機在新方法下啟動的適應(yīng)能力；同時，利用現(xiàn)有設(shè)備，創(chuàng)新調(diào)節(jié)方法；另外，對于新建機組，有外部輔助汽源的，可以考慮取消電泵系統(tǒng)，減少投資成本，提高效益。

[1]珠海金灣發(fā)電有限公司集控運行手冊：Q/JW-03-YX-019—2016[S].

[2]武云鵬.華能玉環(huán)電廠1 000 MW機組純汽泵啟動的節(jié)能分析和給水系統(tǒng)改進方案[C]//中國動力工程學會.中國動力工程學會600/1 000 MW超超臨界機組技術(shù)交流會論文集，2010.

[3]上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究所.珠海電廠2×600 MW機組DCS控制系統(tǒng)[Z].2005.

[4]上海鍋爐廠有限公司.600 MW超臨界壓力鍋爐使用說明書[S].2004.