国产超超临界600 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 410007;2.华能岳阳电厂，湖南岳阳 414002)

华能岳阳电厂三期工程2×600 MW机组由哈尔滨汽轮机厂有限责任公司制造的 CCLN600—25.0/600/600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－1795/26.15－YM1型超超临界变压运行直流锅炉和哈尔滨电机厂的QFSN－600－2YHG型水氢氢冷发电机组成。采用一级高压、容量为35%BMCR的旁路系统，旁路减温水采用凝结水。每台机组配置2台50%B－MCR容量的汽动给水泵，1台30%B－MCR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水泵供水，达到30%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MFT，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16 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300 MW机组供汽)压力为1.0 MPa，温度为300℃;本机四段抽汽压力为0.948 MPa，温度为362℃。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 MPa)，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120 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240 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360 MW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MFT时汽泵跳闸条件，防止启动初期汽泵跳闸引起炉MFT。

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、冷段等管道漏入汽缸，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。

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2 840～3 000 r/min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。

10)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、经济性分析

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MFT。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，保持汽泵出口压力、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。

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3 200 kW，汽动给水泵前置泵额定功率360 kW，冷态开机1次，可减少电动给水泵运行16 h左右，节约厂用电45 440 kWh，电价按0.3元/kWh计算，可节约13 632元。机组整个寿命期内冷态启动按200次计算，共可获得经济效益约272万元，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600 MW及以上超超临界机组，国内600 MW等级和1 000 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

从表1知，国内超超临界机组多采用2×50%汽泵+1×30%启动/备用电动给水泵配置，也有采用1×100%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600 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2×50%汽泵配置，当一台汽泵故障时，另一台汽泵可维持机组50%额定负荷运行;对1×100%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消启动/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600 MW超超临界机组给水泵小汽机的一阶临界转速为2 310 r/min，机组启动上水时，可由热工将MEH切至遥控的转速，MEH遥控转速由原来的2 840 r/min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。

〔1〕冯伟忠.1 000 MW超超临界机组给水泵及系统优化〔J〕.中国电力，2010(8):26-30.

〔2〕马晓峰.1000 MW超超临界机组无电泵配置方式分析〔J〕.江苏电机工程，2009(6):74-76.