机组汽泵全程开机节能分析

【摘要】户县第二热电厂给水系统配置两台50% B—MCR汽动给水泵，一台30% B—MCR电动给水泵，机组启动时汽包上水原来一直采用电动给水泵进行上水，从机组上水阶段到带上150MW负荷时，电泵才退出运行。消耗了大量厂用电，对能源造成比较大的浪费。在“节能减排”的前提下，采用汽泵组全程进行汽包上水，利用相对低品质热能代替高品质电能，有效降低厂用电率，简化了机组启动时操作量，实现了安全经济的锅炉上水启动方式，优化了机组启动方案。

【关键词】给水泵；上水；优化

前言

户县第二热电厂（以下简称本厂）安装两台引进型300MW机组，总体上讲冷态启动时间较长，汽包上水大约需要180～240min，点火升压到汽轮机冲转需要240～300min，汽轮机冲车暖机到并网需要300～360min，发电机并网带初负荷暖机到150MW，负荷厂用电切换完需要60～120min，加上做相关启动试验，正常开机过程需用时840～960min。在此间锅炉的上水，常例是用电动给水泵（俗称电泵）进行，而电动给水泵的特点为：功率大、效率低，是机组启动过程中耗费了大量厂用电的主要设备。随着能源短缺问题的突出，节能减耗日益受到人们重视，据统计，目前全国各类电机年耗电量约占全国总发电量的65%，其中电动给水泵的耗电量约占发电厂总耗电量的50%。最大限度地降低大型电机的耗电量，对于节能减耗具有重要意义。如果在不新增加其它投资和设备的情况下，而是通过改变机组上水设备的运行方式，就能节约这部分可观的电量，其效益是显而易见的，本厂通过采用汽泵开机，对此作了有益的尝试，获得不错的收益。

一、汽泵全程开机可操作性

汽泵及前置泵设备技术规范

前置泵

型号 FA1D53 级数 1级双吸叶轮

流量m3/h 590.2 扬程m 89.46

必需汽蚀余量m 3.72 轴功率kW 158

转速r/min 1490 效率% 81.5

制造商上海电力修造总厂有限公司

给水泵

型号 DG600-240V 型式筒体芯包，卧式

输送介质锅炉给水级数 6

流量m3/h 543.2 扬程m 2307.5

效率% 82.59 必须汽蚀余量m 29.79

转速r/min 5259 轴功率kW 3858.6

制造商上海电力修造总厂

汽泵全程开机分二个阶段：第一阶段是利用前置泵进行汽包上水至点火水位并维持汽包起压前水位稳定，第二个阶段是在汽包起压后冲转汽泵对汽包进行上水一直到机组接带目标负荷。

1、分析汽泵前置泵进行锅炉上水可行性

由汽泵前置泵设备技术规范可知，前置泵扬程89.46米，汽包标高为62.2米，前置泵上水完全满足从锅炉点火到汽包起压阶段锅炉上水需要。 针对汽包上水初期流量低，汽前泵（双吸泵）在带小流量可能发生串轴问题，我厂在实际操作中采用适当开启汽泵再循环门，以增大经过汽前泵流量。经长期测试未发现有明显串轴，汽前泵回油温度以及推力瓦温度无明显变化，对设备的安全性基本无损。

2、分析汽泵在机组启动初期上水可行性

汽泵在开机过程中，由于出力较低，在机组中速暖机时必须要长时间在1800n/min转速运行，势必会造成小机排汽温度偏高，经过现场实际观察，如果汽泵流量偏小时或者出口压力偏低时其排气温度一般稍高，但如果能开启汽泵再循环（增加汽泵流量）或采用给水倒至旁路（提高汽泵出口压力）运行，利用给水调门进行节流来调节汽包水位。由于小机有较大通汽量，汽泵的排汽温度可以下降至65℃左右，小机的安全性能得到有效保证。

机组在启动初期，除氧器水箱水温约为120℃到150℃之间，此饱和温度所对应的压力为0.15Mpa到0.47Mpa之间，正常工作中水泵的做功主要用于提高锅炉给水压力能，其内能基本未改变（水泵出入口温度基本不变）。也就是说，给水泵入口水温和除氧器水箱水温基本相同，汽泵工作正常时，汽泵入口压力>该水温对应的饱和压力+必须汽蚀余量，即汽泵入口保证压力=裕度系数×（该水温对应的饱和压力+必须汽蚀余量）。裕度系数一般取值1.1到1.2之间。实际运行中时除氧器水箱最高温度约150℃，其对应压力为0.47MPa，而依次推算出的保证压力=（1.1～1.3）×（0.47+0.3）MPa =0.86到1..0，之间，在机组启动初期汽泵前置泵出口压力正常情况下均大于1.28MPa，可以满足汽泵对入口压力要求，即不会发生汽泵汽蚀或汽化等不安全现象。

二、汽泵开机方法

a、在汽泵控制汽包水位期间，应以汽泵转速为辅，给水调门控制为主。

b、锅炉点火前，采用汽泵前置泵上水到汽包最低可见水位。

c、点火初期用前置泵控制锅炉水位（一般不用补水）。此时应提前做好小机冲转前准备工作，随时准备接带负荷。

d、汽泵冲转后，依据汽包压力缓慢提升汽泵转速，控制给水母管与汽包压差在0.7到1MPa之间；同时采用给水调门控制汽包水位。

e、汽泵的一阶临界转速在2500n/min左右，所以在2300n/min到2700n/min之间要快速通过，通过临界转数时给水母管与汽包压差必须大于2MPa以上，同时应注意关小给水调门，以保证汽包水位稳定。

f、汽泵转速在2700n/min以上时，应将给水母管与汽包压差控制在0.7到1MPa之间。

g、因汽泵转速900n/min时对应出口压力为2.05MPa，1800n/min时对应出口压力为4.05MPa，3100n/min时对应出口压力为10MPa，所以升速时不必严格按规程分900n/min、1800n/min、3100n/min三个阶段进行暖机，而应该在避开临界转速，根据给水母管与汽包差压缓慢对汽泵升速，但必须当接近推荐转速阶段按照规程要求对小机充分暖机。

三、汽泵开机应注意事项

a、上水时必须控制，除氧器压力达到0.15MPa 以上，方可保证汽泵必须汽蚀余量。

b、上水时应选汽前泵上经过加热的水。用凝输泵给除氧器上水，按除氧器水温加热温升≯1.5℃控制速率，确定投入除氧器加热的合理时间。

c、点火前：锅炉上水至汽包最低可见水位（-300mm）即可；除氧器维持1500mm以上；凝汽器维持500mm即可。

d、启动初期一直利用前置泵给汽包上水，汽泵开始暖管推荐在锅炉点火后，汽泵冲转推荐在汽包压力0.2MPa后开始，以便利用汽泵继续上水。

e、用汽泵转速控制给水与汽包差压在1MPa左右，因汽泵存在临界转速，汽泵转速不能在2300～2800rpm之间停留，必要时维持较高差压。

f、保持辅汽压力稳定，防止汽泵调门开度过大后汽压突升引起汽泵转速失控。

g、控制汽包水位的主要手段是采用调节给水调门开度，当给水流量小于80t/h时，锅炉补水量因给水流量表存在死区无法显示，调整时应缓慢调整给水调门开度，同时保持汽泵转速稳定。当水位出现大幅波动时，立即关小给水调门，发现水位下降后，再增加1%到2%的开度，必要时再依次增加开度，必须确保在汽包水位-100mm到200mm之间摸索调门大致范围。

h、因汽泵升速缓慢，且3100n/min以前在MEH上控制，转速、速率无增减按钮，所以根据给水与汽包差压即时提升汽泵转速。

i、因汽泵在开机时利用临炉辅汽驱动（必须保证汽源的稳定），而蒸汽又凝结在本机，必然造成凝汽器水位升高。所以，投入汽泵前必须保持较低凝汽器水位；降低凝汽器水位采用从锅炉方面进行，如：加强连排量和加大定排次数的方法放掉凝结水。

j、锅炉点火初期加强定放，可以促进锅炉水循环，所以凝汽器凝结水尽量从定排排出。

k、开启上水电动门时，适当降低给水母管与汽包差压，保证给水流量不会过大，同时不能使省煤器断流。

l、水位失控时，及时打掉汽泵，切为电泵控制；如果电泵不能备用时，可用汽泵手动调节或直接跳泵MFT。

m、给水调门的最佳控制范围在30%到70%之间。调整水位时，控制好给水与汽包压差，使给水调门开度维持在30%～70%开度之间。

四、经济性分析

a、采用汽泵前置泵给锅炉上水的经济性分析：

前置泵启动后，稳定电流约为262A，对应功率为：P=149kw左右

上水时间按6小时计算：

前置泵耗电：Q=149×6=894kwh左右

而如果用电动给水泵上水，稳定上水时电流约为180A，对应功率：P=1589kw左右

电动给水泵上水时间按6小时计算：

电动给水泵启动期间耗电：Q=2300×6=9534kwh左右

节约用电：Q=9534-894=8640 kwh左右

按每年每台机组启动四次计算，我厂两台机组每年共约节约用电：

Q=8640×4×2=69120kwh左右

b.单用汽泵机组启动的经济性分析：

启动期间电动给水泵的平均电流约按270A计算，对应的电动给水泵功率P=2386KW左右

启动期间电动给水泵运行时间按10小时计算：

电动给水泵启动期间耗电：Q=2386×10=23860 kwh左右

每年每台机组按启动四次计算，我厂两台机组共约节约用电：

Q=23860×8=190800kwh

汽泵开机全年可节约用电：

Q=69120+190800=259950kwh，带来可观经济效益。

五、结束语

汽泵全程开机可以有效降低机组厂用电率，通过合理操作，充分满足机组启动初期锅炉上水要求。而且采用汽泵全程开机，也减少了在机组启动过程中并泵等后续繁琐操作，在开机过程中，始终有一台电动给水泵作为备用。相对而言，汽泵全程开机能有效节约启动时间，有效降低并泵环节等操作风险。提高机组的安全性、可靠性和灵活性，具有实际推广价值。