祁積滿

（廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司，廣東 惠州 5163632）

1 000 MW超超臨界機組無電動泵啟動方式探討

祁積滿

（廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司，廣東 惠州 5163632）

通過對汽動給水泵啟動方式的分析，在機組啟停過程中，由汽動給水泵代替電動給水泵運行，不僅降低了機組廠用電率，更重要的是簡化了機組啟停操作，提高鍋爐給水系統(tǒng)運行的安全性和經濟性。

超超臨界機組；汽動給水泵；電動給水泵

隨著我國燃煤發(fā)電機組單機容量的不斷增大，如何降低機組單位能耗，提高機組運行經濟水平，越來越受到發(fā)電企業(yè)的重視。某廠2×1 000 MW超超臨界燃煤發(fā)電機組的三大主機均由上海電氣集團生產，其循環(huán)熱效率目前均處于國內領先水平，但由于在機組啟停階段，仍采用傳統(tǒng)的電動給水泵（簡稱電動泵）啟停方式，大大增加了機組啟停階段的廠用電耗。

1 000 MW超超臨界燃煤發(fā)電機組采用無電動泵啟停時，機組經濟性、安全性都較高。而隨著未來我國對燃煤發(fā)電機組節(jié)能要求的提高，掌握大容量發(fā)電機組無電動泵啟動方式，實現(xiàn)機組快速、平穩(wěn)、安全啟停就顯得尤為重要。

1 設備概況

某廠1 000 MW超超臨界燃煤發(fā)電機組給水系統(tǒng)采用的是在啟停階段啟動電動泵，正常運行時啟動汽動給水泵（簡稱汽動泵）的方式。給水系統(tǒng)的作用是將除氧器中的除氧水通過給水泵送到鍋爐，同時提供高旁減溫水和過熱器一、二、三級減溫水，該廠給水系統(tǒng)簡圖如圖1所示。該廠給水系統(tǒng)采用單元制型式布置，每臺機組配備2臺50%額定容量的汽動泵，每臺汽動泵配1臺定速電動前置泵（簡稱汽前泵）。1臺30%額定容量，采用液力偶合器調速的電動泵，揚程為1 418 m，用于機組啟停階段及低負荷期間鍋爐給水，其前置泵與電動泵用同一電機同軸驅動。

汽動給水泵的汽輪機為上海汽輪機廠生產，型號為ND（Z）89/84/06。該汽輪機為單缸、沖動式、單流、純凝汽式、高排汽內切換，同時具備變參數(shù)、變轉速、變功率和能采用多種汽源切換等功能。該汽輪機汽源有冷段再熱蒸汽、四段抽汽和輔助蒸汽，第一臨界轉速為 2 245 r/min，可調轉速范圍為 2 650～6 000 r/min。

圖1 給水系統(tǒng)簡圖

2 機組無電動泵啟動過程分析

2.1 汽動泵再循環(huán)開啟試驗

利用輔助蒸汽作為給水泵汽輪機汽源，在機組啟停階段不同工況下，全開汽動泵再循環(huán)閥，關閉汽動泵出口電動閥，逐步升高汽動泵轉速，從而探索出汽動泵轉速和汽動泵出口壓力之間的關系。

2.2 鍋爐上水

1 000 MW超超臨界燃煤發(fā)電機組冷態(tài)啟動點火前，鍋爐上水沖洗到具備點火條件約需4小時，鍋爐點火到并網帶穩(wěn)定燃燒工況負荷至少需要8小時。該廠在鍋爐點火前采用設計揚程為132 m的獨立汽前泵進行鍋爐上水，對鍋爐進行冷態(tài)沖洗；在鍋爐點火前直接采用汽動泵向鍋爐上水，滿足鍋爐啟動流量要求；當機組因故障停運而采用熱態(tài)啟動時，直接利用輔助蒸汽沖轉給水泵汽輪機，滿足鍋爐快速啟動的給水流量要求。

2.3 汽動泵沖轉建立給水流量

利用鄰機輔助蒸汽啟動一臺給水泵汽輪機，鄰機輔助蒸汽根據機組負荷情況，及時投入冷段再熱蒸汽調節(jié)輔助蒸汽汽源，確保機組啟動過程中輔助蒸汽壓力大于0.7 MPa。將汽動泵轉速升至給水泵汽輪機臨界轉速2 500 r/m以上的安全區(qū)域，盡可能降低給水壓力和過熱器減溫水調節(jié)閥前后的差壓。

2.4 鍋爐啟動升壓階段

鍋爐啟動點火后，鍋爐內蒸汽量逐漸增多，鍋爐內壓力慢慢升高，進入鍋爐升壓階段。給水調節(jié)閥后的壓力也慢慢升高，此時給水泵應根據鍋爐的要求，結合給水調節(jié)閥的壓差限值（差壓不大于2 MPa），逐步提升運行轉速。在給水泵轉速調節(jié)時要特別注意躲開小汽輪機的臨界轉速區(qū)域。當機組負荷升至一定值時，需把小汽輪機的汽源由輔助蒸汽聯(lián)箱切換由四段抽汽供給，一直到機組帶滿負荷。圖2所示為鍋爐啟動升壓階段給水調節(jié)閥開度、壓差及給水流量間關系。

圖2 鍋爐啟動升壓階段給水調節(jié)閥與給水流量關系

2.5 機組滑參數(shù)停運階段

在機組滑參數(shù)停運階段，全程使用汽動泵，不啟用電動泵。隨著鍋爐給水流量的下降，及時開啟汽動泵再循環(huán)閥，保證小汽輪機轉速大于臨界轉速；及時開啟給水泵汽輪機排汽減溫水閥門，保證小汽輪機排汽溫度不大于90 ℃。

3 優(yōu)化機組給水泵啟動方式特點

機組啟動前使用汽前泵（1 000 kW）給鍋爐上水，對鍋爐進行冷態(tài)沖洗。在鍋爐點火階段，為滿足鍋爐啟動流量要求，用汽動泵給鍋爐上水，機組啟動全程不開啟電動泵（6 200 kW），達到降低機組啟動電耗目的。

從安全性角度考慮，在機組啟停過程中若有電動泵作為備用，則當汽動泵出現(xiàn)異常工況時，電動泵能夠迅速啟動保證鍋爐給水流量。反之，在使用電動泵啟停時，汽動泵組的啟動需要一定時間，無法起到隨時備用的作用。因此，在機組啟停過程中，采用無電動泵方式，提高了機組運行的可靠性。

從機組運行操作上分析，在鍋爐點火前沖轉第1臺汽動泵，直至機組負荷升至300 MW時沖轉第2臺汽動泵，在此期間都無需對給水泵進行啟停操作。而這段時間恰恰是機組啟動過程中操作最為頻繁的時間段。因此，無電動泵啟動方式減少了運行人員的操作量。

4 存在的問題及解決方法

4.1 給水泵汽輪機汽源

機組在啟停過程中完全使用汽動泵的條件是必須有外部汽源，在通常情況下，全廠機組全部停運的可能性較小，因此，使用鄰機汽源完成本機組汽動泵啟動完全是滿足條件的。在極端情況下，比如全廠首臺機組啟動，可以使用啟動鍋爐提供汽源，因此，在任何工況下汽動泵都可以代替電動泵進行機組啟停工作。

4.2 減溫水流量的控制

為了保證給水泵汽輪機的安全運行，給水泵汽輪機沖轉以后，必須將其轉速控制在2 650 r/min以上（該汽輪機臨界轉速為2 202～2 300 r/min）。因此，汽動泵供水壓力較電動泵高，而鍋爐過熱器減溫水來自高壓加熱器出口給水，在機組啟停過程中需要投用減溫水時，因給水壓力較高，減溫水調節(jié)閥前后差壓偏高，過熱器減溫水調節(jié)閥不易控制，甚至保持較小的調節(jié)閥開度，而使減溫水流量非線性升高，導致過熱蒸汽溫度的突變。減溫水調節(jié)閥開度與流量關系如圖3所示。

圖3 減溫水調閥開度與流量關系

4.3 小汽輪機臨界轉速和排汽溫度

在給水泵調節(jié)過程中，為避免小汽輪機由于臨界轉速而導致振動的問題，一般限制給水泵轉速在2 245 r/min以上，所以在用給水泵向鍋爐上水時，一定要考慮到避開小汽輪機的臨界轉速。小汽輪機在低轉速運行時，由于進入的蒸汽流量較小，不足以帶走其末幾級由于鼓風摩擦產生的熱量，此時使得小汽輪機的排汽溫度較高，嚴重時會影響小汽輪機的安全。所以在低轉速時，要及時對小汽輪機排汽缸進行強制噴水減溫，同時采取適當增大汽動泵的出水流量和開大汽動泵再循環(huán)閥的方式，將給水泵汽輪機的排汽溫度降至90 ℃以下。給水泵汽輪機轉速與排汽溫度關系如圖4所示。

圖4 給水泵汽輪機轉速與排汽溫度關系

4.4 鍋爐給水調節(jié)閥汽蝕控制

在給水調節(jié)過程中，若鍋爐給水調節(jié)閥前后壓差較大，將會不可避免地導致調節(jié)閥閥芯汽蝕，操作中應盡可能降低汽動泵出口壓力，開大給水調節(jié)閥，保證前后差壓不大于2 MPa，緩解給水調節(jié)閥汽蝕的程度。

5 結束語

通過對機組啟停過程中給水泵操作方法的改進，不僅降低了電動泵的運行時間，減小了電廠的廠用電率；同時，還可以使電動泵作為機組整個啟停過程中的備用泵，保證機組啟停過程的順利進行。因此，1 000 MW超超臨界機組采用無電動泵啟停方案，有利于整個機組安全性和經濟性的提高，對后面類似機組的給水系統(tǒng)設計具有一定的參考價值。

［1］ 楊敏媛. 火電廠動力設備［M］. 北京：中國水利電力出版社，1996.

［1］ 林萬超.火電廠熱系統(tǒng)節(jié)能理論［M］.西安：西安交通大學出版社，1994.

A Study on the Start Mode of the 1000MW USC Unit Without an Electrically-driven Feed Pump

QI Ji-man
（Guangdong Huizhou Pinghai Power Plant Co., Ltd.of Guangdong Yudean Group Co., Ltd.，Huizhou Guangdong 516363，China）

Based on the analysis of the start mode of the 1000MW USC unit with a steam-driven feed pump，this article probes into a new start mode of replacing the electrically-driven feed pump with a steam-driven one during the start-stop process of the unit，which can reduce the station service power consumption rate，simplify the start-stop operation of the unit and enhance the security and economy of the operation of the water supply system of the boiler．

USC unit；steam-driven feed pump；electrically-driven feed pump

TM621

A

1008-8032（2015）06-0055-03

2015-09-04

祁積滿（1976-），工程師，主要從事火電廠運行管理工作。