陳樹(shù)科,薛森賢,任紹軍
(珠海金灣發(fā)電有限公司,廣東 珠海 519050)
600 MW超臨界機(jī)組純汽動(dòng)給水泵啟動(dòng)方式探討
陳樹(shù)科,薛森賢,任紹軍
(珠海金灣發(fā)電有限公司,廣東 珠海 519050)
目前,600 MW超臨界機(jī)組大多數(shù)采用電動(dòng)給水泵+汽動(dòng)給水泵的混合啟動(dòng)方式。針對(duì)電動(dòng)給水泵運(yùn)行電流高、能耗大的問(wèn)題,闡述了純汽動(dòng)給水泵啟動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)和具體操作方法。機(jī)組采用純汽動(dòng)給水泵的啟動(dòng)方式,節(jié)約了大量的廠(chǎng)用電,取得了很好的節(jié)能效果;另外,汽動(dòng)給水泵的帶負(fù)荷能力比電動(dòng)給水泵強(qiáng),機(jī)組并網(wǎng)至脫硝投運(yùn)的時(shí)間至少減少了1.5 h,極大提高了機(jī)組的環(huán)保競(jìng)爭(zhēng)力。
超臨界機(jī)組;汽動(dòng)給水泵;電動(dòng)給水泵;節(jié)能;環(huán)保
目前,競(jìng)價(jià)上網(wǎng)即將或已經(jīng)在一些大電網(wǎng)實(shí)施,而其基礎(chǔ)就是低成本、低消耗。節(jié)能降耗是目前的大趨勢(shì),在這種形勢(shì)下,研究節(jié)能運(yùn)行方式具有現(xiàn)實(shí)意義[1-2]。另外,隨著人們生活水平的提高,對(duì)環(huán)保的要求越來(lái)越嚴(yán)格,減少污染物排放是火電機(jī)組必須承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任。
珠海金灣發(fā)電有限公司鍋爐采用的是上海鍋爐廠(chǎng)生產(chǎn)的超臨界螺旋管圈、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、四角切圓燃煤直流爐, 型號(hào)為SG1910/25.40-M960,采用定-滑-定運(yùn)行方式。汽輪機(jī)為上海汽輪機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)的超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī),型號(hào)為N600/24.2/566/566。機(jī)組配置2臺(tái)容量為50%鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)的汽動(dòng)給水泵(以下簡(jiǎn)稱(chēng)汽泵)和1臺(tái)容量為30%BMCR的電動(dòng)給水泵(以下簡(jiǎn)稱(chēng)電泵),采用內(nèi)置啟動(dòng)分離器和容量為40% BMCR的二級(jí)串聯(lián)啟動(dòng)旁路。機(jī)組脫硝采用高灰型選擇性催化還原(SCR)煙氣脫硝工藝,處理 100%煙氣量。
給水泵汽輪機(jī)采用典型的3路汽源配置:第1路為來(lái)自再熱冷段蒸汽的高壓汽源,第2路為來(lái)自四段抽汽的低壓汽源,第3路為來(lái)自輔助蒸汽系統(tǒng)的調(diào)試汽源,如圖1所示。輔助蒸汽汽源能滿(mǎn)足一臺(tái)給水泵汽輪機(jī)調(diào)試用汽需要,經(jīng)過(guò)改進(jìn)也可使機(jī)組帶一定負(fù)荷[3-4]。
圖1 汽動(dòng)給水泵汽源
2.1 降低機(jī)組的廠(chǎng)用電率
傳統(tǒng)上水方式操作簡(jiǎn)單,但廠(chǎng)用電消耗較大;汽泵上水方式操作復(fù)雜,但廠(chǎng)用電消耗小[5-7]。以前機(jī)組采用的是電泵+汽泵的混合啟動(dòng)方式:負(fù)荷小于180 MW,給水由純電泵調(diào)節(jié);負(fù)荷大于180 MW至機(jī)組脫硝投運(yùn)(一般負(fù)荷到250 MW脫硝就可以投入),給水由電泵和汽泵共同調(diào)節(jié);脫硝投運(yùn)后,給水轉(zhuǎn)入由純汽泵調(diào)節(jié)的正常運(yùn)行方式。鍋爐冷態(tài)上水至機(jī)組脫硝投運(yùn),至少需要12 h,電泵額定電流為858.0 A,前置泵額定電流為62.1 A,采用純汽泵的啟動(dòng)方式,節(jié)約廠(chǎng)用電的效果十分明顯。
2.2 增強(qiáng)機(jī)組環(huán)保競(jìng)爭(zhēng)力
機(jī)組是按照“近零排放”要求運(yùn)行的,NOx排放質(zhì)量濃度的小時(shí)平均值要求控制在50 mg/m3以?xún)?nèi)。在脫硝沒(méi)有投運(yùn)的情況下,煙氣排放的參數(shù)很難達(dá)到“近零排放”的要求??s短機(jī)組并網(wǎng)到脫硝投運(yùn)的時(shí)間,是努力的方向。
采用傳統(tǒng)的電泵+汽泵的混合啟動(dòng)方式,需要在脫硝投運(yùn)前進(jìn)行汽泵并入電泵的操作,所需時(shí)間較長(zhǎng),是快速投運(yùn)脫硝的主要障礙。由于汽泵具有較強(qiáng)的升負(fù)荷能力,脫硝投運(yùn)前省去并泵操作,節(jié)省了較多的時(shí)間。
從表1可以看出,純汽泵的啟動(dòng)方式比電泵+汽泵混合啟動(dòng)方式的脫硝投運(yùn)時(shí)間至少減少1.5 h,也就是說(shuō),環(huán)保參數(shù)達(dá)到“近零排放”要求的時(shí)間極大縮短,機(jī)組的環(huán)保競(jìng)爭(zhēng)力得到了極大的增強(qiáng)。
表1 機(jī)組在不同啟動(dòng)方式下并網(wǎng)至脫硝投運(yùn)時(shí)長(zhǎng)
2.3 提升機(jī)組安全運(yùn)行水平
鍋爐水冷壁下半部分為螺旋管,上半部分為垂直管,當(dāng)螺旋管金屬壁溫70個(gè)采樣點(diǎn)中有4個(gè)溫度超過(guò)454 ℃,鍋爐主燃料跳閘(MFT)動(dòng)作。采用電泵+汽泵的混合啟動(dòng)方式,機(jī)組負(fù)荷180 MW時(shí)電泵出力已接近上限,需要將一臺(tái)汽泵并入電泵運(yùn)行。并泵時(shí),操作較為復(fù)雜,給水容易出現(xiàn)波動(dòng),造成螺旋管金屬壁溫超限而MFT。另外,負(fù)荷180 MW左右時(shí),鍋爐開(kāi)始從濕態(tài)轉(zhuǎn)入干態(tài)運(yùn)行,采用純汽泵的啟動(dòng)方式,給水系統(tǒng)具備較快的升負(fù)荷能力,轉(zhuǎn)干態(tài)前不需要并泵操作,能夠讓鍋爐快速轉(zhuǎn)入干態(tài)運(yùn)行。由于汽泵較強(qiáng)的帶水能力,在轉(zhuǎn)干態(tài)過(guò)程中降低了風(fēng)險(xiǎn),提高了機(jī)組運(yùn)行的安全水平。
3.1 鍋爐冷態(tài)上水、沖洗
給水系統(tǒng)如圖2所示。汽泵前置泵布置在0 m,前置泵額定工況的壓升為1.2 MPa,冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)為1.5 MPa左右。在小機(jī)盤(pán)車(chē)未投、汽泵再循環(huán)閥全開(kāi)的情況下,單臺(tái)前置泵運(yùn)行的出口流量約為270 t/h 。為維持不大于10%BMCR的上水量(191 t/h左右),在鍋爐上水初期可以通過(guò)關(guān)小汽泵出口電動(dòng)閥進(jìn)行節(jié)流,實(shí)現(xiàn)給水系統(tǒng)和鍋爐本體的注水排氣。上水完成后,單臺(tái)前置泵運(yùn)行的流量已不能滿(mǎn)足系統(tǒng)變流量沖洗的要求,此時(shí)需要啟動(dòng)另外一臺(tái)前置泵,2臺(tái)前置泵并列運(yùn)行。在2臺(tái)小機(jī)盤(pán)車(chē)投運(yùn)、2臺(tái)汽泵再循環(huán)閥全關(guān)的情況下,給水流量可達(dá)670 t/h,停運(yùn)其中一臺(tái)小機(jī)盤(pán)車(chē),全開(kāi)2臺(tái)汽泵再循環(huán)閥,給水流量降為510 t/h。通過(guò)投退小機(jī)盤(pán)車(chē)、開(kāi)關(guān)汽泵再循環(huán)閥就可以實(shí)現(xiàn)鍋爐變流量沖洗的目的。
3.2 鍋爐點(diǎn)火、升溫升壓
鍋爐點(diǎn)火烘干過(guò)程中維持500~550 t/h的啟動(dòng)流量,可以通過(guò)2臺(tái)前置泵并列運(yùn)行、投運(yùn)其中一臺(tái)小機(jī)盤(pán)車(chē)、全開(kāi)2臺(tái)汽泵再循環(huán)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。烘干完成后鍋爐逐漸起壓,當(dāng)主蒸汽壓力達(dá)到0.4 MPa時(shí),啟動(dòng)流量已無(wú)法再繼續(xù)依靠前置泵維持,此時(shí)需利用輔汽將一臺(tái)汽泵沖轉(zhuǎn)至1 500 r/min,退出另一臺(tái)前置泵,給水流量為550 t/h。小機(jī)轉(zhuǎn)速在1 500 r/min以上時(shí),其排汽溫度可維持低于120 ℃的較低水平。
隨著汽壓的升高,要維持相對(duì)穩(wěn)定的啟動(dòng)流量,需逐漸提高汽泵轉(zhuǎn)速,但要注意避開(kāi)臨界轉(zhuǎn)速2 154 r/min。過(guò)臨界轉(zhuǎn)速的操作要點(diǎn):汽泵轉(zhuǎn)速到達(dá)2 050 r/min后保持,鍋爐繼續(xù)升壓,直至汽泵再循環(huán)閥全關(guān);此時(shí)汽泵可以繼續(xù)升速,轉(zhuǎn)速目標(biāo)為2 300 r/min,升速過(guò)程中開(kāi)大汽泵再循環(huán)閥,維持給水流量基本穩(wěn)定。實(shí)踐證明,用此方法過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí),泵組的振動(dòng)平穩(wěn),其他參數(shù)也正常。
鍋爐繼續(xù)升溫升壓,滿(mǎn)足爐管沖管條件后執(zhí)行沖管操作,此時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)題有:(1)高壓旁路閥快開(kāi)快關(guān)時(shí)壓力波動(dòng)大,造成給水流量波動(dòng)大;(2)流量大幅擾動(dòng),調(diào)整汽泵轉(zhuǎn)速和再循閥控制不了給水流量。而在實(shí)際的沖管操作中并沒(méi)有發(fā)生以上情況,整個(gè)過(guò)程比較平穩(wěn)。在主蒸汽壓力為7.0 MPa、主蒸汽溫度為490 ℃的情況下,保持80%的汽泵再循環(huán)閥開(kāi)度,沖管過(guò)程中給水流量始終穩(wěn)定在510~550 t/h,汽泵轉(zhuǎn)速和再循環(huán)閥開(kāi)度基本沒(méi)有調(diào)整。
沖管完成后,鍋爐開(kāi)始降溫減壓。滿(mǎn)足沖轉(zhuǎn)條件后,汽輪機(jī)開(kāi)始沖轉(zhuǎn),此時(shí)可將小機(jī)控制方式投至遙控,并將汽泵控制站投自動(dòng),利用設(shè)定給水流量控制器輸出值來(lái)控制給水流量。
3.3 機(jī)組并網(wǎng)、加負(fù)荷
汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)后應(yīng)立即對(duì)四段抽汽供小機(jī)的低壓汽源和再熱冷段蒸汽供小機(jī)的高壓汽源進(jìn)行暖管,以便并網(wǎng)后能盡快將小機(jī)的輔汽汽源切至正常的四段抽汽低壓汽源。為了能讓第2臺(tái)小機(jī)盡快并入運(yùn)行,汽輪機(jī)在2 350 r/min中速暖機(jī)時(shí)開(kāi)始用輔汽沖轉(zhuǎn)第2臺(tái)小機(jī)至1 800 r/min備用。負(fù)荷150 MW左右時(shí),將備用的小機(jī)輔汽汽源切換至四段抽汽汽源運(yùn)行。鍋爐由濕態(tài)轉(zhuǎn)干態(tài)運(yùn)行前投入在運(yùn)小機(jī)的高壓汽源,以提高汽泵快速帶水能力,防止鍋爐濕、干態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)螺旋管溫度高。利用單臺(tái)汽泵快速加負(fù)荷至250 MW,以滿(mǎn)足脫硝投運(yùn)的要求。在線(xiàn)切換運(yùn)行小機(jī)的汽源可能造成給水流量波動(dòng)大,將四段抽汽汽源供的小機(jī)并入給水后再退出輔汽汽源供的小機(jī),輔汽切換至四段抽汽汽源后再重新并入給水控制。
機(jī)組采用純汽泵的啟動(dòng)方式節(jié)約了大量的廠(chǎng)用電,提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性;同時(shí),投運(yùn)脫硝的時(shí)間至少縮短1.5 h,減少了NOx的排放,增強(qiáng)了機(jī)組的環(huán)保競(jìng)爭(zhēng)力。珠海金灣發(fā)電有限公司的實(shí)踐證明,只要組織合理、調(diào)整得當(dāng),采用純汽泵的啟動(dòng)方式切實(shí)可行,啟動(dòng)過(guò)程安全穩(wěn)定。
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(本文責(zé)編:劉芳)
2016-12-06;
2016-12-28
TM 621.3
B
1674-1951(2017)01-0040-03
陳樹(shù)科(1984—),男,廣東廉江人,集控運(yùn)行主值,工程師,從事電廠(chǎng)運(yùn)行方面的工作(E-mail:csk198426@126.com)。