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        700 MW機組無電泵啟停機的過程分析及優(yōu)化

        2018-04-17 04:41:36蔡曉云
        電站輔機 2018年1期
        關(guān)鍵詞:電泵

        蔡曉云

        (珠海發(fā)電廠,廣東 珠海 519000)

        0 概 述

        某電廠為2×700 MW燃煤機組,配置鍋爐的蒸發(fā)量為2 028 t/h,為單爐膛、平衡通風、四角噴燃直流燃燒器、一次再熱、亞臨界強制循環(huán)汽包爐。過熱器出口的額定壓力為17.4 MPa。再熱器入、出口的額定壓力,分別為4.5 MPa、4.7 MPa。機組配置了直吹式制粉系統(tǒng),共有6臺碗式中速磨煤機。

        1 給水系統(tǒng)與給水泵

        在該機組的給水系統(tǒng)中,具有2臺50%容量的汽動給水泵和1臺25%容量的電動恒速給水泵。機組正常運行時,啟用汽動給水泵。在機組啟動或停機時,啟用電動給水泵。同時,電動給水泵也作為汽動給水泵的備用泵。

        為了提高給水泵的抗汽蝕性能,還為汽動給水泵和電動給水泵配置了前置泵。前置泵均由電機拖動,并與給水泵串聯(lián)運行。同時,為3臺給水泵配置了3套獨立的再循環(huán)閥(最小流量閥)。汽動給水泵的出口閥為電動關(guān)斷閥。給水系統(tǒng)的布置,如圖1所示。

        圖1 給水泵系統(tǒng)的布置

        汽動給水泵的小汽輪機,采用了高、低壓進汽。正常運行時,為低壓進汽,高壓進汽作為備用。高壓進汽的汽源為機組的冷再蒸汽。低壓進汽的汽源,為汽機的4號抽汽及輔助蒸汽。正常運行時,低壓汽源采用4號抽汽[1]。

        2 原電泵啟停機的方式

        2.1 電泵啟機

        首先,啟動電動給水泵給鍋爐上水。隨后,鍋爐點火、機組升溫升壓、汽機沖轉(zhuǎn)暖機,然后并網(wǎng),機組升負荷。當機組負荷為120 MW時,第1臺汽泵啟動沖轉(zhuǎn)、并泵,在此之前,由定速電動給水泵進行供水。

        2.2 電泵停機

        若機組負荷逐漸降低,降至390 MW時,啟動電動給水泵。當機組負荷為200 MW時,停運1臺汽動給水泵。在汽輪機跳閘前,停運第2臺汽動給水泵。然后,就由電動給水泵進行給水。

        3 汽泵啟動分析

        3.1 允許汽泵啟機的條件

        在用汽泵啟機前,需解除汽泵的部分跳閘聯(lián)鎖。

        (1)鍋爐MFT聯(lián)鎖汽泵跳閘保護條件的退出。

        (2)BSEQ系統(tǒng)MFT聯(lián)鎖汽泵順控停運及汽泵跳閘條件的退出。

        (3)汽泵跳閘聯(lián)鎖跳閘前置泵保護條件的退出。

        (4)汽泵跳閘聯(lián)鎖關(guān)汽泵出口閥保護條件的退出。

        當2個MFT順控或直接聯(lián)鎖跳閘汽泵保護條件被解除,是為了防止在機組啟動時,因燃燒不穩(wěn)或其他原因,導致機組MFT的發(fā)生,進而造成汽泵跳閘。而對于(3)、(4)保護條件的解除,是機組在啟動初期,系統(tǒng)的壓力較低,為了只啟動汽泵的前置泵,不啟動汽泵小汽輪機進行鍋爐上水[2]。

        3.2 鍋爐的冷態(tài)上水

        3.2.1上水方式

        在啟動鍋爐前,用汽泵的前置泵代替電動給水泵,對鍋爐進行上水。汽泵的前置泵布置在汽機房的零米處。前置泵的設(shè)計壓頭為113 m。鍋爐汽包的標高,約為65 m,汽泵和管道的壓損,約為20 m。因此,啟動單臺汽泵的前置泵給鍋爐上水,前置泵的壓頭是足夠的。

        3.2.2上水的給水流量

        啟動汽泵前置泵后,需控制給水流量及汽包水位。此時,可控制汽泵出口處電動閥的開度,以調(diào)節(jié)給水的水量。同時,將汽泵再循環(huán)閥的控制方式設(shè)定為自動。在再循環(huán)閥控制回路中,通過前置泵(汽泵)的出口流量、壓力變化,自動調(diào)節(jié)閥門的開度,調(diào)節(jié)汽泵回路的回水量,避免因汽泵出口流量過低,造成設(shè)備損壞等事故發(fā)生。

        3.3 鍋爐的點火升壓

        當鍋爐點火時,凝汽器的真空度已被建立。小汽機也具備了沖轉(zhuǎn)條件。隨著鍋爐壓力的上升,汽泵前置泵已無法滿足鍋爐對給水流量的需求。當汽包壓力約為0.8 MPa時,沖轉(zhuǎn)小汽輪機,通過汽動給水泵升速,由給水泵建立足夠的壓頭[3]。

        3.3.1汽泵啟動汽源的切換

        啟動汽泵之前,需切換汽泵供汽汽源。汽泵正常運行時,其低壓汽源來自汽輪機的4號抽汽,但此時,用汽泵啟機時機組汽輪機尚未啟動,因此,需將低壓汽源切至輔汽回路。該電廠有2套機組,輔汽汽源可互為備用,若某機組將啟機,另外正在運行的機組可為其提供穩(wěn)定的輔汽汽源,為汽泵啟機提供便利[4]。

        3.3.2汽泵轉(zhuǎn)速及汽包水位的控制

        汽泵啟機時,仍采用原有汽泵順控啟動的流程。首先將汽泵升速,當轉(zhuǎn)速達到2 200 r/min,汽泵的出口壓力將達到設(shè)定值,汽泵的升速完成。然后,可將給水系統(tǒng)投入自動控制。不同的是,在汽泵升速的同時,還需對鍋爐進行上水。汽泵是邊走順控程序,邊逐漸升速的。同時,需通過汽泵升速順控程序中的“HOLD”功能使升速暫停。由汽泵轉(zhuǎn)速大小,控制給水流量的大小,以及給水泵的出口壓力,從而將汽包水位控制在正常范圍。此時,汽泵仍處于升速的順控過程中,按程序設(shè)置,汽泵轉(zhuǎn)速只能升而不能降,所以,需要控制汽泵出口電動閥的開度,調(diào)節(jié)給水流量。當汽包水位過高時,還需開啟汽包聯(lián)排、定排等放水閥,執(zhí)行緊急放水程序,維持汽包水位的穩(wěn)定。在此階段,汽泵再循環(huán)閥一直處于自動控制狀態(tài)。

        當汽泵轉(zhuǎn)速升至2 200 r/min,在原順控程序的設(shè)定中,即為升速完成,隨后進行并泵操作,并投入自動運行。但因汽泵投自動后的轉(zhuǎn)速下限,為2 600 r/min,為防止汽泵轉(zhuǎn)速從2 200 r/min快速上升至2 600 r/min,將造成給水流量的較大波動,因此,在轉(zhuǎn)速升至2 600 r/min階段內(nèi),仍需保持轉(zhuǎn)速的緩慢上升。為實現(xiàn)控制策略,須在汽泵升速完成前,在控制邏輯中強制固化升速完成信號,讓汽泵轉(zhuǎn)速仍緩慢地上升。待轉(zhuǎn)速升至2 600 r/min,再解除升速完成信號,然后投入自控,可避免造成給水流量的波動。

        3.3.3汽泵啟機的安全性

        在汽泵升速過程中,還需進行鍋爐上水,導致汽泵在低速運行的時間較長。汽泵長時間處于低速運行,造成小機排汽的溫度過高,將使軸承升溫,并引發(fā)振動。因此,在啟機過程中,需密切關(guān)注汽泵運行的相關(guān)參數(shù),保持汽泵的穩(wěn)定運行。在該機組多次啟機過程中,汽泵的運行較為穩(wěn)定,暫未出現(xiàn)排汽溫度過高或振幅過大等情況[5]。

        4 汽泵啟動流程

        首先,利用汽泵前置泵為鍋爐上水。啟動前置泵,在汽泵出口閥全關(guān)的情況下,前置泵的電流約為36 A,入口流量約為240 t/h,前置泵的出口壓力約為1.4 MPa,汽泵的出口壓力約為1 MPa。汽泵再循環(huán)閥被設(shè)為自動運行。給水流量的大小,通過調(diào)節(jié)汽泵出口電動閥的開度進行控制。同時,小汽輪機由前置泵帶動,轉(zhuǎn)速約為540 r/min。

        當汽包壓力約為0.8 MPa時,啟動汽泵小汽輪機,汽源為輔汽,壓力約為750 kPa,溫度約為295℃。啟動汽泵的升速順控,使汽泵的轉(zhuǎn)速逐漸上升。在此期間,利用汽泵轉(zhuǎn)速控制“HOLD”功能,控制汽泵出口閥的開度,維持汽包水位的穩(wěn)定。

        當汽泵小汽輪機轉(zhuǎn)速升至2 600 r/min,汽泵的升速過程完成。隨后,緩慢打開汽泵的出口門,至全開,再將給水控制投入自控。從汽泵啟動至投入給水自控,所需時間約為3 h。汽泵啟機時的相關(guān)參數(shù),如圖2所示。

        圖2汽泵啟機時的相關(guān)參數(shù)

        注:①-汽包的水位,mm。

        ②-汽泵前置泵的電流,A;

        ③-汽泵的入口流量,t/h;

        ④-汽泵的轉(zhuǎn)速,r/min;

        ⑤-汽泵的出口壓力,MPa;

        啟機后,對汽機執(zhí)行復位和沖轉(zhuǎn)操作。當?shù)蛪焊壮槠麎毫s為0.3 MPa時,即可將小汽輪機供汽汽源,由輔汽切回4號抽汽的供汽回路。至此,汽泵啟機的流程已完成。

        5 汽泵的停機分析

        對于汽泵停機,相應的操作流程,較為簡單。

        (1)機組停運前,先解除汽泵部分MFT跳閘聯(lián)鎖條件、鍋爐MFT聯(lián)鎖汽泵跳閘保護條件、BSEQ系統(tǒng)MFT聯(lián)鎖汽泵順控停運以及汽泵跳閘條件。解除了聯(lián)鎖條件,當機組MFT時,汽泵仍可運行。

        (2)當機組負荷減至約200 MW,將1臺汽泵汽源切至輔汽回路。汽源切換后,再退出另1臺汽泵。

        (3)在機組MFT前,將汽包水位上至高位。隨后機組MFT,維持給水一段時間后,即可停運汽泵,至此汽泵的停機流程結(jié)束。

        6 系統(tǒng)的優(yōu)化

        汽泵出口電動閥為關(guān)斷閥,無實際開度顯示,需現(xiàn)場查看閥門的實際開度,較為不便,該閥門的結(jié)構(gòu),不便于長期處于半開狀態(tài),將對閥門形成沖刷。因此,計劃對閥門進行換型改造,更換成相應的帶開度顯示的可調(diào)閥門。

        因汽泵啟停機較為頻繁,但控制方式仍為手動控制,費時費力。在條件允許的情況下進行自動化改造,制作相關(guān)的啟動、停止控制邏輯,將汽泵的啟停機操作,改為順控流程,提高了機組啟動的自動化程度。

        7 結(jié) 語

        通過多次啟停試驗,掌握了汽泵小汽輪機、前置泵、再循環(huán)調(diào)節(jié)閥、出口電動閥等運行設(shè)備的特性,制定了機組無電泵啟停的操作流程。目前,當機組需啟停時,均采用汽泵代替電泵運行。機組的運行情況良好,且較為穩(wěn)定。

        利用汽泵代替電泵啟停機組,大幅降低了廠用電率,是節(jié)能減排的重要舉措。同時,增加了機組的啟停方式,減少了對電泵的依賴,提高了機組啟停的靈活性,還增加了經(jīng)濟效益及社會效益[5]。

        參考文獻:

        [1] 上海電力學院.珠海發(fā)電廠2×700 MW發(fā)電機組汽輪機說明書[D]. 2000.

        [2] 曹華.900 MW機組汽泵啟動改造研究和實踐[J].華東電力,2012,40(8):1449-1551.

        [3] 林隆. 350 MW機組純汽動給水泵啟動的節(jié)能分析與應用[J].電力建設(shè),2013,34(1):75-78.

        [4] 劉蘋.600 MW機組用汽泵代替電泵啟停機組分析[J].山東工業(yè)技術(shù),2014,46(22):20-21.

        [5] 李明,郭衛(wèi)華,曾慶華,甘勇.國產(chǎn)超超臨界600MW機組無電泵啟動及給水泵配置分析[J].湖南電力,2012,32(3):17-19.

        [6] 馮國寶.600 MW超超臨界機組用汽泵代替電泵啟動的優(yōu)劣探討[J].科技風,2014(12):78-78.

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