600 MW超临界燃煤机组纯汽泵启动中的问题及对策

王江洪，叶文华

(广东珠海金湾发电有限公司，广东 珠海 519060)

0 引言

近年来，在经济新常态下，超临界燃煤机组掀起了一股节能降耗热潮，深挖机组潜能，以汽动给水泵(以下简称汽泵)替代电动给水泵(以下简称电泵)启动的方案为较多燃煤电厂所采用，广东珠海金湾发电有限公司(以下简称金湾发电公司)在这方面也进行了试验和应用。

金湾发电公司2×600 MW机组采用25.4 MPa/571 ℃/569 ℃超临界参数，锅炉最小直流流量为35% 锅炉最大连续蒸发量(BMCR)，电泵额定功率为8 000 kW，按照原设计电泵带水启动，机组并网带初负荷后再切至汽泵供水，所以启动阶段耗电量比较大[1]。从节能角度看，通过定量和定性分析，启动阶段利用纯汽泵带水启动都是节能的，由于能量转换环节越少，能量损耗就越少[2]。从安全角度看，利用汽泵启动上水，一是减少了电泵的启停，防止启停对其他6 kV厂用设备的冲击；二是减少了电泵与汽泵的切换过程，减少了操作员的操作量，规避了一定的操作风险；三是电泵作为备用，由于电泵启停速度快，给水系统的可靠性大大提高。

机组利用纯汽泵启动具有可观的节能空间和一定的安全效益，但作为一个新的尝试，在实际应用中难免会出现各种问题，本文从启动中的问题出发，分析并提出相关对策，确保纯汽泵启动顺利进行。

1 启动过程中的问题

1.1 给水流量的调节

在锅炉启动过程中，考虑锅炉受热面的安全，给水流量需要严格控制在最小流量以上，如何在启动全阶段满足机组给水需求，是汽泵替代电泵启动的一个重要议题。

(1)在锅炉上水期间，如何满足变流量冲洗。如图1(图中横坐标为时间，纵坐标为图上给出的量，下同)所示，单台前置泵运行时，出水流量仅能达到270 t/h，若小汽轮机(以下简称小机)此时冲转带水，给水流量太大，如果调整合适给水量时小机进气量太少，会给调节带来困难，另外，小机排汽温度也难以控制。

图1 主给水流量、小机出口流量与小机转速的关系

(2)在锅炉升温、升压过程中，如何确保小机冲转时给水流量的稳定，同时避开小机临界转速。

(3)在机组并网带负荷后，如何并退汽泵，使得机组给水稳定。

1.2 小机汽源的稳定

在启动过程中，小机的冲转汽源一般来自于该机组的辅汽系统，金湾发电公司亦是这样的设计，所以，稳定、可靠的汽源是确保机组给水稳定的重要因素。然而，辅汽用户众多(如供热等)且为临机供，受其工况变化影响较大，调整至合适的压力范围有一定困难。如图2所示，辅汽压力波动或偏离设计值时，造成小机调节阀大范围波动，给水波动也趋于发散，影响机组安全运行[3]。

图2 小机汽源与小机、主给水流量的关系

在机组并网后，小机汽源则需要切至本机四段抽汽(以下简称四抽)来供，如何平缓地切换汽源是纯汽泵启动必须面对的问题。由于辅助蒸汽压力为0.70 MPa，切换时的四抽汽源压力仅有0.30 MPa左右，两路汽源压力先天不匹配，如果直接切换势必会造成给水大幅波动；同时，由于压力剧烈变化，很容易造成汽源互串，汽泵给水出力不足，机组主燃料跳闸(MFT)，金湾发电公司在一次小机汽源切换过程中，曾因汽源互串造成机组停运[1]。

1.3 小机排汽温度的调整

由于单台前置泵上水流量不能满足启动流量要求，需要冲转汽泵才能达到550 t/h，但小机长时间保持较低转速，进气量较低，鼓风作用明显，小机排汽温度会持续升高。尤其在转速低于1 200 r/min，锅炉烘干的过程中，小机的排汽温度高达125 ℃。所以，在启动初期，如何降低小机排汽温度显得尤为重要。

2 解决策略

针对以上问题，通过实践和尝试，采取了以下措施和方法。

(1)通过2台前置泵与汽泵冲转相配合，解决启动过程中给水流量控制问题。在单台前置泵上水结束后，启动另外一台汽泵前置泵并列运行，此时给水流量可以达到500 t/h，然后投入1台汽泵盘车，由于盘车和前置泵双向作用，小机转速会被冲至450 r/min左右，这时给水量可以达到550 t/h，建立启动流量，通过汽泵再循环阀和出口电动阀配合，完成变流量冲洗和排汽操作，如图1所示[4]。在锅炉点火后升温、升压阶段，在总流量降至500 t/h以下时，及时冲转一台汽泵，退出另外一台前置泵，由于锅炉起压，再加上汽泵再循环阀和出口电动阀配合，确保小机转速在临界转速外运行。

(2)维持稳定、合适压力的辅汽汽源。小机的冲转汽源来自辅汽，在启动阶段，将辅汽压力要求较高的用户退出，与临机密切沟通，在变负荷时，及时调整辅汽压力在0.70 MPa左右，如图2所示。辅汽压力下降后，小机低压调门波动消失，给水随即稳定；同时，随着冷再压力的提高，将小机高压汽源暖管后投入备用，提高给水的可靠性。

(3)调整辅汽压力与四抽压力平衡，保证切换平稳，防止汽源互串。在管道改造前，通过手动调整辅汽供汽电动阀使压力与四抽汽源平衡，退出该台汽泵，切换汽源后再并入汽泵。这样可以解决切换汽源带来的风险问题，但操作量大，也不利于机组快速带负荷，所以，金湾发电公司对小机辅汽供汽系统管阀进行改造，在辅汽管路上增加调节阀，在四抽管路上增加逆止阀，如图3所示[1]。通过改造，在小机切换汽源时，不需要退出汽泵，且小机压力可以及时与四抽压力匹配，不影响辅汽用户，保证无扰动切换。

图3 辅汽系统新增调压阀

(4)对于小机排汽温度的调整，首先，尽量提高汽泵冲转时的锅炉压力，保证给水有一定的压头阻力；其次，适当降低启动时的真空及冲转汽源压力，提高小机汽源进汽量；然后，根据升温升压曲线，尽量提高锅炉启动速度；最后，及时投入小机排汽减温水。在管路改造后，可以进一步降低小机冲转压力，确保了小机排汽温度在可控范围内。

3 结论

机组纯汽泵启动,重点是对给

水流量的控制，难点在于如何调节汽泵，使给水流量稳定、可靠，期间还要注意小机振动等。通过本文的方法成功解决了启动中的常见问题。笔者认为，要根本解决替代电泵启动问题，应该进行相关设备改造，提高小机在新方法下启动的适应能力；同时，利用现有设备，创新调节方法；另外，对于新建机组，有外部辅助汽源的，可以考虑取消电泵系统，减少投资成本，提高效益。

[1]珠海金湾发电有限公司集控运行手册：Q/JW-03-YX-019—2016[S].

[2]武云鹏.华能玉环电厂1 000 MW机组纯汽泵启动的节能分析和给水系统改进方案[C]//中国动力工程学会.中国动力工程学会600/1 000 MW超超临界机组技术交流会论文集，2010.

[3]上海发电设备成套设计研究所.珠海电厂2×600 MW机组DCS控制系统[Z].2005.

[4]上海锅炉厂有限公司.600 MW超临界压力锅炉使用说明书[S].2004.