600MW超临界机组汽动给水泵全程上水经济性分析.pdf

第 3 1卷 第 1 0期 2 0 0 9年 1 0月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y V0 1 ． 31 No ．1 0 0c t ． 2 0 0 9 6 0 0 MW 超 临界 机组汽动给水泵全程上水 经济性分析 谌 莉 ( 广西电力职业技术学院， 广西 南宁5 3 0 0 0 7 ) 摘要： 在 6 0 0 MW超临界机组启、 停过程中， 通常使用电动给水泵向锅炉供水， 待机组负荷达到 3 0 ％B MC R后才启动汽 动给水泵并入系统向锅炉供水。通过不断努力和摸索 ， 某厂成功实现了6 0 0MW超临界机组在启、 停全过程使用汽动给 水泵向锅炉供水， 而电动给水泵此时处于停运备用状态。这种上水方式的优化运行， 有效地节省了大量电能， 提高了机 组运行的经济性 。 关键词 ： 机组启 、 停过程 ；汽动给水泵 ； 上水方式 ； 6 0 0MW 超 临界机组 中图分类号 ： T K 2 2 3 ． 5 文献标志码 ： B 文章 编号 ： 1 6 7 4—1 9 5 1 ( 2 0 0 9 ) 1 0—0 0 1 9— 0 3 O 引言 某厂 6 0 0 MW 超临界机组锅炉给水系统选用 2 台 5 0 ％B MC R容量 的汽动给水泵和 1台 3 0 ％B MC R 容量的电动调速给水泵 ， 每台泵均配有 同容量的前 置泵 。机组启动阶段需要的辅助蒸汽( 包括汽动给 水泵启动汽源 ) 来 自电厂 的启动 锅炉或邻机 ， 正常 工作汽源来 自四段抽汽或再热蒸汽冷段。 在 6 0 0 MW 超临界机组锅炉 的启 、 停过程中 ， 通 常都是用电动给水泵 向锅炉供水 ， 一般待机组负荷 达到 1 8 0 M W 后才启动汽动给水泵并入系统 向锅炉 供水。该厂 2台 6 0 0 MW 机组汽动给水泵采用杭州 汽轮机厂生产的 N K 6 3 ／ 7 1 ／ 0型 ， 单轴单缸单流纯凝 汽反动式汽轮机 ， 工作 汽源为四段抽汽 、 辅汽 、 冷再 汽源 ， 给水泵型号为 1 41 4 X 1 6 A一 5 s t g H D B 5， 汽动 给水额定人 口流量 1 0 9 2 t ／ h ， 出口流量 1 0 2 4 t ／ h ， 前 置泵为 Q G 4 0 0 ／ 3 0 0 C型， 水平单级轴 向分开式离 心 泵 ， 前置泵电动机功率 5 6 0 k W。电动给水泵型号为 81 01 4 H D B一5 ， 额 定 入 口流 量 6 8 2 ． 3 t ／ h ， 出 口 流量 6 1 3 ． 7 t ／ h ， 电动给水泵电动机功率 8 2 0 0 k W。 机组正常运行负荷大 于 3 3 0 M W 以上 时， A， B 汽动给水泵各带 5 0 ％负荷 ， A， B小汽轮机汽源均为 四段抽汽汽源供 ， 自辅助蒸汽联箱来汽并人系统 热 备用状态 ， 辅助蒸汽联箱 由冷段再热 汽供汽 。四段 抽汽至小汽机汽源电动阀和辅汽至小汽机 电动阀保 持开启位 ， 当机组负荷 降低 四抽汽源压力低于辅 汽 压力后 ， 小汽轮机汽源将 自动逐渐切至辅汽汽源带 ， 四段抽汽至小汽机汽源逆止阀将 自动关 闭， 冷段 再 收稿 日期 ： 2 0 0 9— 0 5— 2 1 热器汽源供汽高压调阀只有在小汽机低压调阀开度 大于 7 0 ％ 以上时才会逐渐 自动开启供汽 ， 均能实现 汽源无扰动切换 。 l 优化 方案 机组在正常启 、 停过程中， 原采用电动给水泵为 锅炉上水 ， 负荷到 3 0 0 MW 后 才完 全切换 为汽动给 水泵为锅炉上水 ， 由于电动给水泵电动机功率容量 很大( 达 8 2 0 0 k W) ， 启动电动给水泵运行 时消耗大 量 电能， 使机组启 、 停过程成本较高 。经过分析 比 较 ， 在机组启 、 停全过程中 ， 采用汽动给水泵 向锅炉 供水 ， 电动给水泵处于紧急备用状态 ， 可以大量节省 厂用电， 减少 了机组启动 、 停运成本 ， 特别在 电动给 水泵故障失去备用作用时 ， 机组顺利启动能有可靠 保证。由于汽动给水泵基本 出力较大 ， 汽动给水泵 处于无汽压或较低汽压以及 给水切为主路运行 时， 直流炉给水流量的控制难度很大 ， 容易引起水量 、 汽 温 、 汽压大幅的波动， 给机组运行带来一定的影响， 因此 ， 在试验过程 中， 一定要注意在上述情况下的运 行调整并做出相应的预案 。 2 试验过 程 ( 1 ) 在机组停运 全过程 中， 采用 汽动给水 泵向 锅炉供水。该厂利用机组一次滑参数停运机会 ， 在 停机全过程中， 采用汽动给水泵向锅炉供水试验并 获得了成功 。 具体操作过程 ： 当时负荷为 6 0 0 M W， A， B汽动给 水泵各带 5 0 ％负荷 ， A， B小汽轮机汽源均为 四段抽 汽汽源供汽 ， 辅助蒸汽热备用状态 ， 辅助蒸汽 由冷段 再热 器 汽源 供 汽 。 在 负荷 由6 0 0 MW滑 至3 3 0 M W 2 0 华 电技 术 第 3 I 卷 时， 逐渐将 B汽动给水泵所带负荷出力全部转移到 A汽动给水泵并 减负荷至 3 0 0 MW。稳定 运行 1 0 ra i n左右 ， 观察 B汽动给水泵所带负荷出力确 已全 部转移到 A汽动给水泵 ， A汽动给水 泵运行无 异 常 ， 给水流量稳定 ， B汽动给水泵最小流量再循 环 阀已全开， 将 B汽动给水泵转速降低 ， 维持 出 口压 力比 A汽动给水泵出 口压力低 1 ． 5～2 ． 0 MP a 作为 A汽动给水泵故障跳闸后的紧急备用上水。逐渐降 负荷 ， 相应调整 A， B汽动给水泵转速 ， 当负荷降至 2 0 0 MW 后， 将锅炉上水 由主路切至旁路供水 ， 通过 上水旁路调节阀控制锅炉调整给水 流量 ， 保持锅炉 最低启动流量直致锅炉磨煤机吹空后停运。 由于小汽机汽源在四抽汽源压力低于辅汽压力 后 自动切至辅汽汽源带 ， 而在低负荷时由于辅 汽汽 源压力较高会导致 2台小汽机转速偏低或调整转速 时给水流量波动较大， 因此 ， 在满足辅汽其他用户汽 压要求的基础上 ， 尽量 降低辅 汽联箱蒸汽参数 ( 约 0 ． 7 MP a 、 2 7 0℃) ， 特别在 1 5 0 MW 负荷 以下时以防 汽动给水泵转速过低不好控制。 ( 2 ) 在机组 启动全过程 中， 采用汽动 给水泵 向 锅炉供水。在机组停运全过程中， 采用汽动给水泵 向锅炉供水运行成功后 ， 在随后机组冷态启动过程 中， 进行启动全过程采用汽动给水泵 向锅炉供水试 验并获得成功。 具体操作过程 ： 锅炉上水之前 ， 利用邻机供辅汽 汽源冲转 A， B小机 ， 利用 A汽动给水泵和锅炉上水 旁路调节阀控制上水流量给锅炉上水 ， B汽动给水 泵上水结束后维持给水流量 4 5 0 t ／ h进行冷态清洗， 合格后进行锅炉点火 、 热态清洗、 升温升压 、 汽机冲 转 、 机组并网直至机组负荷达 1 8 0 MW 时将锅炉上 水由旁路切至主路 ， 开主路 电动截阀时， 根据给水流 量的增大情况 ， 提前将 A汽动给水泵转速降低 ， 可 结合降低辅汽压力或切至 ME H来适 当降低汽动给 水泵转速( 大于 2 6 0 0 r ／ mi n ) 来控制给水流量 。在 A 汽动给水泵出力逐渐增大时 ， B汽动给水泵 的转速 也相应提升 ， 但保持不 上水状 态， 当机组 负荷大 于 3 0 0 M W 以上时， 逐渐将 B汽动给水泵并入系统接 带负荷。在启动过程中， 当四抽汽源压力较低时， 要 注意确认逆止阀严密可靠后才可以开启四抽汽源电 动阀， 以防小机进汽汽源压力突降引起转速和给水 流量突降。 ( 3 ) 随后在热态启 动及停运过程 中， 全过程 均 采用汽动给水泵 向锅炉上水 ， 电动给水泵只作为 紧 急备用， 其运行方式证明采用汽泵进行热态启停是 完全可行的。 3 经济性分析 目前 ， 6 0 0 M W 超临界机组启 动、 停运过程一般 使用电动给水泵 向锅炉上水 ， 在 1 8 0 M W 以上负荷 才切换为汽动给水泵供水 ， 甚至 电动给水泵在 3 0 0 MW 后才停运投备用。电动给水泵运行期间消耗 电 量很大 ， 机组启 、 停过程的耗 电量均为外购电量 ， 电 费较高。经过运行分析 ， 在机组启 、 停过程中， 采用 邻机提供的辅助汽源冲转小机 ， 使用汽动给水泵 向 锅炉供水 ， 电动给水泵处于备用状态 ， 从而达到节约 厂用电， 降低机组启 、 停成本 的 目的， 多次操作实践 证明 ， 该厂 2台机组采用 了汽动给水泵运行方式有 明显的节能效果。 3 ． 1 冷态启动 6 0 0 MW 超临界机组从锅炉上水 、 冷态冲洗 、 冷 态启动到机组带 1 8 0 MW 负荷 ， 约需 1 2 h 。 ( 1 ) 在机组冷态启动过程 中， 电动给水泵平均 耗电量约 1 2 X 6 0 0 0= 7 2 0 0 0( k W h ) ， 外购电电价 按 0 ． 6 0元／ ( k W h ) 计算 ， 则 电动给水泵耗费成本 约 7 2 0 0 0 X 0 ． 6 0= 4 3 2 0 0( 元) 。 ( 2 ) 在 机组 启 动过 程 中， 汽 动给 水泵 耗 汽量 1 21 6=1 9 2( t )蒸汽参数： 0 ． 7 MP a ， 2 7 0℃， 焓值 h 为 2 9 8 0k J ／ k g ， 根据锅炉效率 9 3 ． 4 6 ％ 、 蒸汽管道损 失 1 ． 5 ％、 原煤低位发热量 2 3 1 0 0 k J ／ k g 计算， 每吨 0 ． 7 M P a 、 2 7 0 o C的蒸汽所 消耗 的原煤 约为 2 9 8 0 [ 2 3 1 0 0 X 9 3 ． 4 6 ％ X( 1—1 ． 5 ％) ]=0 ． 1 4 0 1( t ) ， 启 动过程耗汽所耗原煤量 1 9 2 0 ． 1 4 0 1 ： 2 6 ． 9( t ) ， 按原 煤到厂价6 O O Y r_ ／ t 计算 ， 折合费用为 1 6 1 4 0( 元) 。 ( 3 ) 汽 动给水 泵前 置泵耗 电量约 1 2 X 3 0 0= 3 6 0 0( k W h ) ， 外购电电价按 0 ． 6 0 ( k W h ) 计 算 ， 则电动给水泵耗费成本约 3 6 0 0 0 ． 6 0= 21 6 0 ( 元) 。 因此， 机组一次冷态启动将节省费用 4 3 2 0 0— 1 6 1 4 0— 2 1 6 0=2 4 9 0 0( 元 ) 。以装 机容量 为 2台 6 0 0 MW 机组冷态启动次数各按 3次计算， 则该厂全 年冷态启动采用汽动给水泵替代电动给水泵向锅炉 上水 ， 可节约 2 4 9 0 0 X 3 2=1 4 9 4 0 0( 元 ) 。 3 ． 2 热 态启 动 6 0 0 MW 超临界机组热态启动到机组带 1 8 0 MW 负荷 ， 约需 4 h 。 ( 1 ) 在机组热态启动过程 中， 电动给水泵平均 耗电量约 4 X 6 0 0 0=2 4 0 0 0( k W h ) 外购 电电价 按 0 ． 6 0元／ ( k W h ) 计算 ， 则电动给水泵耗 费成本 约 2 4 0 0 0 0 ． 6 0：1 4 4 0 0 ( 元 ) 。 ( 2 ) 在机组热态启 动过 程 中， 汽动给水泵耗汽 量 41 6= 6 4( t ) ， 蒸汽参数 ： 0 ． 7 MP a 、 2 7 0 ℃ 、 焓值 h 为 2 9 8 0 k J ／ k g ， 根据锅炉效率 9 3 ． 4 6 ％ 、蒸汽管道损 第 1 0期 谌 莉 ： 6 0 0 Mw 超 临界机 组 汽动 给 水泵 全程 上水 经济性 分 析 2 1 失 1 ． 5 ％、 原煤低位发 热量 2 3 1 0 0 k J ／ k g计算 ， 每吨 0 ． 7 MP a 、 2 7 0 c C的蒸汽所 消耗 的原煤 约为 2 9 8 0 I 2 3 1 0 0 9 3 ． 4 6 ％ X( 1 —1 ． 5 ％)I =0 ． 1 4 0 1( t ) ， 启 动过程耗汽所耗原煤量 6 4 X 0 ． 1 4 0 1=8 ． 9 7( t ) ， 按 每吨原煤到厂价 6 0 0元计算 ， 折合费用为 5 3 8 2元 。 ( 3 ) 汽动给水泵前置泵耗 电量约 43 0 0=1 2 0 0 ( k W h ) ， 外购 电电价按 0 ． 6 0 元／ ( k W h ) 计算 ， 则 电动给水泵耗费成本约 1 2 0 0 0 ． 6 0= 7 2 0( 元 ) 。 因此 ， 机组一次冷态启动将节省费用 1 4 4 0 0— 5 3 8 2— 7 2 0=8 2 9 8( 元 ) 。以装机容 量为 2台 6 0 0 Mw 机组热态启动次数各按 6次计算 ， 则该 厂全年 冷态启动采用汽动给水泵替代电动给水泵 向锅炉上 水 ， 可节约 8 2 9 8 6 2= 9 9 5 6 7( 元 ) 。 3 ． 3滑参数停机 6 0 0 MW 超临界机组滑参数停机 ( 1 8 0 MW 负荷 以下启 电动给水泵) 约需 3 h 。 ( 1 ) 在机组滑停 过程 中， 电动给水泵平均耗 电 量约 3 X 6 0 0 0=1 8 0 0 0( k W h) ， 外 购 电电价按 0 ． 6 0 ( k W h ) 计 算 ， 则 电动 给水泵耗费成本 约 1 8 0 0 0 X 0 ． 6 0=1 0 8 0 0( 元 ) 。 ( 2 ) 在机组滑停过程中 ， 汽动给水泵耗汽量 3 X 1 6= 4 8 t 蒸汽参数 ： 0 ． 7 M P a 、 2 7 0 C c、 焓值 h为2 9 8 0 k J ／ k g ， 根据锅炉效率 9 3 ． 4 6 ％ 、 蒸汽管道损失1 ． 5 ％ 、 原煤低位发热量 2 3 1 0 0 k J ／ k g计算 ， 每 吨 0 ． 7 MP a 、 2 7 0℃的蒸 汽所消耗 的原煤约为 2 9 8 0 2 3 1 0 0 X 9 3 ． 4 6 ％ X( 1—1 ． 5 ％ ) ]=0 ． 1 4 0 1 ( t ) ， 启 动过程耗 汽所耗原煤量 4 8 0 ． 1 4 0 1 t = 6 ． 7 2( t ) ， 按原煤到厂 价 6 0 0 t 计算 ， 折合费用为 4 0 3 2元。 ( 3 ) 汽动给水泵前置泵耗 电量 约 3 3 0 0=9 0 0 ( k W h ) ， 外购电电价按 0 ． 6 0 元／ ( k W h ) 计算 ， 则 电动给水泵耗费成本约 9 0 0 X 0 ． 6 0=5 4 0( 元) 。 ( 上接第 1 8页) 电率。 5 结论 针对某电厂 2汽 轮机 热耗率一直偏 高这一 问 题 ， 大修前有针对性地进行 了 3 V WO， 4 5 0 MW， 3 0 0 MW 3个工况性能优化试验 。从试验结果 可知 ， 在 3 V WO工况下试验热耗率为7 8 0 0 ． 5 9 k J ／ ( k W h )， 经过参数修正后的热耗率为7 8 3 3 ． 8 k J ／ ( k W h )， 比 设 计 热 耗 率 7 5 8 7 ． 0 k J ／ ( k W h)偏 高 2 4 6 ． 8 k _『 ／ ( k W h ) 。由此 看 出， 机 组还 有较 大的节 能潜 因 此 ， 机 组 一 次 滑 参 数 停 机 将 节 省 费 用 1 0 8 0 0— 4 0 3 2— 5 4 0=6 2 2 8( 元 ) 。以装机容量为 2 台 6 0 0MW 机组滑参数停机次数各按 9次计算 ， 则 公 司全年滑参数停机采用汽动给水泵替代电动给水 泵向锅炉上水可节约 6 2 2 8 X 9 2=1 1 2 1 0 4( 元 ) 。 4 结论 综上所述 ， 该厂 2台机组在冷 、 热态启动及滑参 数停机过程 中， 采用汽动给水泵 向锅炉上水 比用 电 动给水泵向锅炉上水 每年 ( 按单 机 3次冷态启 、 停 和 6次热态启、 停计算 ) 可 以降低机组启 、 停成本约 3 6 ． 1万元 。 通过不断摸索和调整总结 ， 该厂 已在 2台机组 启 、 停过程中全部采用汽动给水泵 向锅炉供水 ， 电动 给水泵处于停运备用状态 ， 达到了降低机组启 、 停成 本的 目的 ， 有效地提高 了机组经济运行水平。若 该 种运行方式能加 以总结推广 ， 各个 电厂成本 的累积 效应是相当显著 的， 这也是在 国家节能减排 的大趋 势下各个电厂应 在生产管理环节 上积极思考 的问 题 ， 这种上水方式在取得较好的经济效益的同时 ， 也 有较好的社会效益。 参考文献 ： [ 1 ] 岑可法 ， 周 吴 ， 池作 和． 大型 电站锅 炉安全及优 化运 行技 术[ M] ．北京 ： 中国电力出版社， 2 0 0 7 ． ( 编 辑 ： 王 书平 ) 作者简介 ： 谌莉 ( 1 9 7 5 一 ) ， 女 ， 湖南益 阳人 ， 工程师 ， 武汉理工 大学 在读硕士研究生， 从事与电力生产相关的教学和科研工作。 力。利用 2机组检查性大修机会 ， 对机组进行汽轮 机优化改造 ， 挖掘设备节能降耗潜力 ， 为机组大修技 改提供技术参考依据 ， 降低机组热耗煤耗 ， 提高机组 经济性。 ( 编辑 ： 王 书平 ) 作者简介 ： 马士东 ( 1 9 7 1 一 ) ， 男 ， 山东枣庄 人 ， 工程 师 ， 从 事发 电厂 发 电调度和经济运行分析 方面的工作。