国产超超临界600MW机组无电泵启动及给水泵配置分析.pdf

第3 2卷第3期 湖南电力 H U N A N E L E C T R I C P O W E R 2 0 1 2年 6月 d 0 i ： 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 — 0 1 9 8 ． 2 0 1 2 ． 0 3 ． 0 0 5 国产超超临界 6 0 0 MW 机组无电泵启动 及给水泵配置分析 李明 ，郭卫华 。曾庆华 ，甘勇。 ( 1 ．湖南省电力公司科 学研 究院，湖南 长沙 4 1 0 0 0 7 ；2 ．华能岳阳电厂 ，湖南 岳 阳 4 1 4 0 0 2 ) 摘要：介绍国产 6 0 0 M W 超超 临界机组调试 阶段采用无电泵方式进行机组启动的 实 践，总结 6 0 0 M W 超超临界机组无电泵启动的步骤和关键 点，对无 电泵启动 方式进行安 全性和经济性分析。通过分析 ，给 出国产超超临界机组给水泵配置方式的建议。 关键词：超超临界 ；6 0 0 M W 机组 ；无电泵；启动 ；给水泵；配置方式 中图分类号 ： T K 2 6 4 ． 9 文献标识码：B 文章编号 ：1 0 0 8 — 0 1 9 8 ( 2 0 1 2 ) 0 3 — 0 0 1 7 — 0 5 An a l y s i s o n s t a r t u p mo d e wi t ho u t mo t o r - dr i v e n p ump a nd f e e d wa t e r pu m p c o n fig ur a t i o n f o r do m e s t i c ul t r a s up e r c r i t i c a l 6 0 0 M W u ni t L I Mi n g ，G U O We i ． h u a ，Z E N G Q i n g ． h u a ，G A N Y o n g ( 1 ．H u n a n E l e c t r i c P o w e r C o r p o r a t i o n R e s e a r c h I n s t i t u t e ，C h a n g s h a 4 1 0 0 0 7 ，C h i n a ； 2 ．H u a n e n g Y u e y a n g P o w e r P l a n t ，Y u e y a n g 4 1 4 0 0 2 ，C h i n a ) Abs t r a c t ：Th i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e c o n c r e t e a p p l i c a t i o n o f t h e s t a r t -- u p o p e r a t i o n wi t h o u t mo t o r d ri v e n f e e d wa t e r p u mp o f a d o me s t i c 6 0 0 MW u l t r a - s u pe r e ri t i c al u n i t d u rin g t h e c o mmi s s i o n i n g p h a s e ， a n d s u ms u p t h e s t e p s a n d k e y p o i n t s o f t h i s mo d e， a n d a n a l y z s t h e s e c u rit y a n d e c o n o my o f t h i s mo d e ． By a n a l y z i n g t h e f e e d wa t e r p u mp c o n f i g u r a t i o n o f d o me s t i c u l tr a — s u p e r c r i t i c al u n it s ，t h e a r t i c l e g i v e s t h e r e c o mme n d a t i o n s o f f e e d wa t e r p u mp c o n figu r a t i o n ． Ke y wo r d s：u l tra -- s u p e r c r i fic a l ； 6 0 0 MW u n i ts；wi t h o u t mo t o r --d r i v e n p u mp； s t a r t -- u p； f e e d wa te r p u mp； c o n fi gur a t i o n mo d e 华能岳阳电厂三期工程 2 x 6 0 0 Mw 机组 由哈尔 滨汽轮机厂有 限责任公司制造 的 C C L N 6 0 0 --2 5 ． 0 ／ 6 0 0 ／ 6 0 0型超超临界、中间再热、两缸两排汽、单 轴、凝 汽式 汽 轮机 ，与哈 尔滨 锅炉 厂 制 造 HG一 1 7 9 5 ／ 2 6 ． 1 5 一 Y M1型超超临界变压运行直流锅炉和 哈尔滨 电机厂的 Q F S N～ 6 0 0 — 2 Y H G型水氢氢冷发 电机组成。采用一级高压、容量为 3 5 ％B — MC R的 旁路系统，旁路减温水采用凝结水。每台机组配置 2台 5 0 ％B — MC R容量的汽动给水泵 ，1台 3 0 ％B — MC R容量的电动定速给水泵作为启 动泵。给水泵 汽轮机正常工作汽源来 自主汽轮机四级抽汽 ，备用 和启动用汽源采用辅助蒸汽 ，小汽机排汽进入主凝 汽器。 按照设计，在机组启动过程中采用电动定速给 收稿 日期 ：2 0 1 1 ． 1 1 - O 1 水泵供水 ，达到 3 0 ％ 负荷 时切 换至汽动 给水泵。 此方式虽然操作简便，但 由于是定速泵作为启动 泵 ，其上水方式也存在缺点 ：一是在机组启动过程 中，若电动给水泵发生故障，而汽动给水泵又不能 立即投运，则造成锅炉给水中断 ；二是达到一定负 荷后切换至汽动给水泵运行 ，由于电动给水泵为定 速泵 ，汽动给水泵为调速泵 ，二者特性不同，如果 运行人员切换操作不到位 ，也可能导致给水流量低 而引起锅炉 M F T ，启动将被迫中止。即使切换过 程顺利 ，由于切换过程操作较复杂，会延长机组的 启动时间；三是机组冷态启动时，从启动电动给水 泵至第 1台汽动给水泵投运 ，需要耗时近 1 6 h ，电 动给水泵要消耗大量的厂用电。 因此，在华能岳阳电厂三期工程 5号机组调试 1 7 ／ 第 3 2卷第 3期 湖南电力 2 0 1 2年 6月 过程中，出于优化机组上水方式 、为机组投产后经 济运行提供指导的目的，在机组整套启动带负荷调 试阶段 ，采用无电泵的方式进行机组启动，取得了 良好的效果。 1 无电泵启动的步骤 根据设计 ，给水泵小汽机的汽源共有 2路 ，分 别为：辅汽联箱 ( 由二期 3 0 0 MW 机组供汽 )压力 为 1 ． 0 MP a ，温度 为 3 0 0 ℃ ；本机 四段抽汽压力为 0 ． 9 4 8 MP a ，温度为 3 6 2 ℃。辅助蒸汽 由二期机组 供给 ，压力稳定 ，流量充足，而且电动给水泵可做 紧急备用 ，因此采用汽泵全程上水可靠性高。 无电泵启动的步骤如下： 1 )机组冷态启动时 ，对除氧器进汽加 热，全 开汽动给水泵再循环门，启动 1台汽动给水泵前置 泵即可 向锅炉上水 ，进行冷态冲洗； 2 )锅炉冷态冲洗完成后，考虑给水泵小汽机 需要 暖机 ，以及汽 动 给水 泵 前 置压 泵 的扬 程低 ( 出 口压力 1 ． 4 MP a ) ，利用辅助蒸汽联箱来 汽作为 小机汽源 ，启动 1台汽动给水泵 ； 3 )锅炉升温升压至机组并网带初负荷 阶段 ， 汽动给水泵维持较低转速 ，由主给水旁路 调门控 制，保证锅炉供水需要 ； 4 ) 当机组负荷升 至 1 2 0 MW 时 ，采用主机四 段抽汽为汽源启动另 1台汽动给水泵 ； 5 ) 当机组负荷升至 2 4 0 MW 时，2台汽动给 水泵并泵 ，此时有 1台小汽机汽源仍为辅助蒸汽 ； 6 )当机组负荷升 至 3 6 0 M W 时 ，进行小汽轮 机汽源的切换 ，即将采用辅助蒸汽为汽源的小汽机 切换到四段抽汽直至满负荷； 7 )热态 ( 或极热态)启动时 ，直接利用辅助 蒸汽冲动小汽轮机 ，启动汽动给水泵向锅炉上水 。 2 无电泵启动实施的关键点 采用上述步骤 ，在 5号机组整套启动调试阶段 成功地实施 了机组无 电泵启动 ，节 约了大量厂用 电。通过多次实际操作 ，获得 了宝贵的经验。在采 用无 电泵上水过程中 ，应注意以下几点 ： 1 )启动前 ，强制锅炉 MF T时汽泵跳 闸条件 ， 防止启动初期汽泵跳闸引起炉 MF T。 2 )汽动给水泵投运前应在热备用状态 ，关 闭 四段抽汽 电动门并停 电 ，防止辅助蒸汽通过 四抽、 冷段等管道漏人汽缸 ，并监视主机盘车运行情况。 然后按照正常启动步骤进行检查和启动汽泵。 ． 1 8 3 )启动期间辅汽 由二期供给 ，要求二期将辅 汽联箱的压力控制在高限，并保持稳定。 4 )锅炉上水初期或压力较低 时汽动给水泵的 转速应控制在 2 8 4 0—3 0 0 0 r ／ m i n范 围内 ，用给水 旁路调整门控制上水流量，同时电动给水泵在备用 状态以增加设备 的可靠性 。 5 )全开汽泵再循环 ，使汽泵保持较大流量运 行 ，并加强对小汽机 和给水泵轴振 、小机 轴 向位 移、小机排汽温度等参数的监视。 6 )在机组并 网带一定负荷后 ，监视四段抽汽 压力 ，及时将另 1台汽泵用 四抽汽源启动 ，防止辅 汽供汽不足、小机转速不可控、锅炉发生断水的危 险 。 7 )当四段抽汽压力与辅汽压力接近时 ，将小 机汽源切至正常 ，此 时切换对 小机转速 的扰 动最 小 ，可以保持给水流量的稳定。 8 )在汽源切换前对 四抽汽源管道进行充分疏 水，防止疏水未净产生水冲击导致轴 向位移增大， 推力轴承烧损。 9 )小机汽源切换正常后 ，及时联系热工将强 制的条件释放。 l 0 )为方便汽 源切换操作 ，将 四抽供小 机 电 动门、辅汽供小机电动门由全开全关控制改为点动 控制 ，根据 门后的蒸汽参数实现较平稳 的切换。 3 无 电泵启 动的安全性 、经济，I生分析 3 ． 1 在整个启动过程 中电动给水泵始终处于备用 状态 ，因此 ，启动时用汽动给水泵启动 比用电动给 水泵 的可靠性更高 ，提高 了机组启动的可靠性 。 3 ． 2 采取无电泵启动方式，最主要的危险是汽源 的稳定性 。如果辅汽压力大幅摆动 ，会造成给水泵 转速及给水流量剧烈波动 ，可能会引起锅炉给水流 量低保护等动作，引起锅 炉 M F T。本机组辅汽 由 二期机组供给，压力和流量的稳定性得到保证 。 3 ． 3 采用无 电泵启动初期 ，汽泵处于低转速 、小 流量工况 ，调整操作不当会损坏汽泵 ，会对锅炉上 水压力 、流量产生影响。因此，应密切关注汽泵组 各项参数 ，对照厂家提供的流量特性曲线 ，使泵组 在 曲线范围内运行 ，保持汽泵出 E l 压力 、流量等参 数在启动过程中稳定。 3 ． 4 机组在热态、极热态启动时要注意防止小机 进冷汽。辅助蒸汽由二期机组供应 ，在热态启动前 加大辅汽联箱疏水和小机进汽管道疏水 ，保证小机 进汽参数满足要求。 第3 2卷第3 期 李明等：国产超超临界 6 0 0 M W机组无电泵启动及给水泵配置分析 2 0 1 2年6月 3 ． 5 采用无电泵启动模式，利用汽动给水泵和其 前置泵代替电动给水泵完成锅炉上水 ：电动给水泵 额定功率 3 2 0 0 k W，汽动给水泵前 置泵额定功率 3 6 0 k W，冷态开机 1次 ，可减少 电动给水 泵运行 1 6 h左右，节约厂用电4 5 4 4 0 k Wh ，电价按 0 ． 3元 ／ k Wh 计算 ，可节约 1 3 6 3 2元 。机组整个寿命期 内 冷态启动按 2 0 0次计算 ，共可获得经济效益约 2 7 2 万元 ，且不包括温态启动、热态启动和极热态启动 的效益 。 4 国 内超超 临界机组给水泵 配置方式 的分析 国内已多台投入商业运行的 6 0 0 MW 及以上超 超临界机组 ，国内 6 0 0 MW 等级和 1 0 0 0 MW 超超 临界机组给水泵组的配置方式见表 1 。 表 1 国内超超临界机组给水泵配置方式 项 目 给水泵配置方式 华 能 营 口 电 厂 二 期 编 ％ ⋯⋯⋯ 华能 岳阳电厂三期 ％ o o Mw 等级 国华江苏 2 ％ 陈家港电厂 启动／ 备用 电泵 华 电 芜 湖 电 厂 褊 ％ 从表 1 知 ，国内超超临界机组多采用 2 x 5 0 ％ 汽泵+ 1 x 3 0 ％启 动／ 备用 电动给水泵配置 ，也有采 用 1 1 0 0 ％汽泵 、取消电动给水泵配置的例子。 4 ． 1 取消电动给水泵设置分析 根据 国内外超超临界机组运行情况 ，给水泵及 小汽轮机运行 可靠性较 高。 目前 国内投 产 的 6 0 0 MW 及以上超超临界机组 ，汽动给水泵组运行情况 良好 ，电动给水泵的备用功能投入极少 ，完全可不 备用。近几年国产超超临界机组发展迅速，小汽轮 机和给水泵制造技术也 日趋成熟 ，汽泵的可靠性提 高，因此越来越多的新建超超临界机组在给水泵配 置方式上取消电动给水泵 ，节约初投资。 ( 1 )取消电动给水泵后 ，对 于 2 x 5 0 ％汽泵 配 置，当一台汽泵故障时 ，另一 台汽泵可维持机组 5 0 ％额定负荷运行 ；对 1 x 1 0 0 ％汽泵配置 ，当汽泵 故障时机组停运。 ( 2)实践表 明，取 消电动给水泵 ，能够实现 机组各种启动 、停机工况，保证机组正常运行 。 ( 3 )取消电泵 ，机组启动 时需 由辅助蒸汽供 给小汽机用汽 ，设计 时需增 大辅助蒸汽汽源 的管 径 ，满足启动要求 。 4 ． 2取消电动给水泵对调试的影响 锅炉点火吹管阶段必须启动汽动给水泵 ，这就 需要主机及有关系统和汽动给水泵的安装调试进度 提前。如 主机 润滑油系统 、盘车 系统、循环水 系 统、真空系统的调试工作必须在点火吹管前完成。 4 ． 3 取消电动给水泵对检修的影响 锅炉上水只能采用汽动给水泵 ，因此要先完成 给水泵及小汽轮机检修和油循环及静调，循环水系 统、真空系统要投入运行 ，必须合理安排汽机的检 修工期。 5 结 论 5 ． 1 华能岳阳电厂 5号机组调试过程 中实施 了无 电泵启动， 证明超超临界机组取? 肖 启动／ 备用电泵， 采用纯汽泵配置方式能实现机组各种启动 、停机工 况 ，保证机组正常运行。 5 ． 2 采用无电泵启动方式，提高了设备运行可靠 性 ，节 电效果非常明显 ，在发电企业节能减排 中具 有一定的推广意义 。 5 ． 3 当给水泵小汽机的备用汽源稳定可靠时，超 超临界机组取消电动给水泵 ，机组的运行安全性能 可得到保证。 5 ． 4 华能岳阳电厂三期 6 0 0 M W 超超临界机组给 水泵小汽机的一阶临界转速为 2 3 1 0 r ／ m i n ，机组启 动上水 时，可 由热 工将 ME H切 至 遥 控 的转 速 ， M E H遥控转速由原来的2 8 4 0 r ／ m i n 降低，只要其 高于临界转速即可。这样可以减少启动时的小汽机 耗汽量 ，更方便调节。 参考文献 [ 1 ]冯伟忠 ． 1 0 0 0 MW超超 临界机组 给水泵及系统优 化 [ J ]．中 国电力 ，2 0 1 0 ( 8 ) ：2 6 — 3 O ． [ 2 ]马晓峰 ． 1 0 0 0 MW 超超 临 界机组无 电泵 配置方 式分 析 [ J ]． 江苏电机工程 ，2 0 0 9 ( 6 ) ：7 4 — 7 6 ． 作者简介 李明( 1 9 7 3 一) ，男 ，湖南岳 阳人 ，高级 工程师 ，从事 汽轮机 节能、性能试验等相关技术研究工作 。 1 9