330MW机组启停过程中全程汽泵运行探讨

摘 要：本文主要介绍了内蒙古京科发电有限公司在机组启停过程中，采用汽动给水泵全程为锅炉上水的成功经验，实现了机组启停过程中全程无电泵运行。并对机组启停过程中全程汽泵运行的优缺点、经济性进行了分析，对机组启停过程中全程汽泵运行的控制方法及注意事项进行详解。

关键词： 汽动给水泵；汽源；电动给水泵；启动；停止

内蒙古京科发电有限公司1号机组为330WM空冷机组，给水系统设计二台50％容量的汽泵和一台30％容量的电泵。小汽轮机为上海汽轮机厂生产的6MW汽轮机，型号为ND(G)83／83／07型，为单缸、冲动、单流、纯凝汽式、变参数、变转速、变功率和采用多种汽源的汽轮机，汽泵为多级简体式离心泵，每台汽泵前均配置1台380V电机驱动的单级离心泵作为前置泵，以提高汽泵入口压力，防止给水泵汽蚀，扬程为71m，额定功率180MW，额定电流319.5A。电动给水泵由沈阳透平机械股份有限公司生产，型号为YKS710-4，电动机额定功率3700KW，额定电流406A，由6kV电机驱动、液力偶合器实现无极调速。

为了提高大型火电厂机组的热效率，节约厂用电及提高经济效益，给水系统设计采用小型汽轮机代替电动给水泵是有效的措施之一。汽动给水泵具有较高的经济性，而电动给水泵具有系统结构简单、启动迅速、可靠性高等优势，所以大容量机组的给水系统泵组的设计是由电动给水泵和汽动给水泵共同构成，充分利用两种泵的优势，在正常工况下机组具有较高的经济性，在启停和异常事故工况下使机组具备良好的适应性和快速响应功能。

1.汽泵与电泵相结合的运行方式经济性与安全性分析

由于小机启动时间过长，在运行中有一最低转速要求且在低转速下调节能力差的缺点，所在启停机过程中均采用电动给水泵对锅炉进行上水，电动给水泵一般是电厂电能消耗最大的设备，在机组启停过程中均从电网反购电量，电价较高，而且一旦电泵故障，因汽动给水泵启动周期长不能给电动给水泵备用，机组启动将被迫终止，机组停运时锅炉面临干烧危险 通过对汽动给水泵在机组启停过程中全程运行的可行性分析发现，若采用汽泵全程控制锅炉上水，不但会降低机组启停能耗；而且汽动给水泵运行时，电泵处于备用状态，如汽动给水泵出现故障，电动给泵可随时启动，可保证机组正常的启动及停运不受影响，使机组多了一道安全防线。

2.机组启动与停运过程中全程汽泵运行尝试

2.1 基于上述考虑京科公司于2010年4月30日尝试了机组滑停程中，汽动给水泵全程跟踪停运试验。在机组负荷100MW时将锅炉上水由主路倒至上水旁路运行，将小机汽源切换为辅汽联箱供汽，维持小机转速3000rpm的最低允许转速，用主给水上水旁路调整门进行锅炉上水调节。汽轮机打闸后，在机组破坏真空前启动电动给水泵代替汽动给水泵上水。从本次滑停机过程看用汽动给水泵全程上水完全处于可控状态，实现了汽泵在机组滑停过程中全程跟踪。

2.2 2010年5月31日1号机组启动过程中，在锅炉冷态上水时采用了汽前泵为锅炉汽包上水的方法，利用汽动给水泵再循环调整锅炉上水，上水时间控制在2小时50分钟，证实了用汽前泵完全可满足锅炉上水要求。因汽动给水泵启动时间较长，正常冷态启动时间为80min（600rpm暖机20min，1800rpm暖机30min，3000rpm暖机30min）。正常锅炉点火后60min到120min锅炉汽包起压（根据锅炉启动过程中的煤质而定），锅炉起压后需投入旁路系统，投入旁路系统后就需要向锅炉上水。因京科公司小汽机凝结器的凝结水排到大机凝汽器，真空系统相通，且轴封供汽与大机为同一母管供汽，所以在锅炉点火前就将大机与小机同时进行抽真空，同时供轴封供汽，在锅炉点火过程中对小机进行冲转。在锅炉起压后，刚好汽动给水泵具备为锅炉上水条件，实现了机组启动过程中汽动给水泵全程上水。

通过这两次的试验证实，只要汽动给水泵启停的时间掌握得当，配合锅炉上水旁路调整门的合理运用，完全可实现机组的启停过程中汽泵的全程跟踪。

3.启停机过程中采用全程汽动泵运行停机经济性核算

电动给水泵电机电压 6000V

电动给水泵在机组启动过程中的平均电流 203A

电动给水泵在机组停运过程中的平均电流 243A

汽前泵电机电压380V

汽前泵启过程中平均电流220A

汽泵启动过程中每小时平均耗汽量8t/h

汽泵启动过程中蒸汽压力0.5Mpa

汽泵启动过程中蒸汽温度300℃

每吨标煤单价390元/t

启停机外购电量价格 0.7元/kwh

3.1 核算机组启动过程中采用全程汽泵运行经济性

启机采用电泵每小时耗电量

= U×I××COSφ

= 6000×203××0.85

= 1793139W ≈ 1793KW

每次冷态启动电泵运行8小时

启机电泵总耗电量

= 电泵每小时耗电量×8

= 1793×8

= 14344 KW

汽前泵每小时耗电量

= U×I××COSφ

= 380×220××0.85

= 123076W ≈ 123KW

汽泵全程启动,需提前启动汽前泵约为6小时

启机汽前泵耗电量

= 汽前泵每小时耗电量×6

= 123×6

= 738 KW

采用汽泵全程启动节约电量价格=(采用电泵启动消耗电量-汽前启动汽前泵消耗电量)×外购电量价格

=(14344 - 738)×0.7= 9524.2元

启动锅炉产出1吨蒸汽消耗标煤约0.08t,将汽泵耗汽量拆算成标煤

每小时汽泵消耗标煤量= 0.08×8= 0.64t/h

启机过程中全程汽泵启动,汽泵提前启动4小时,对消耗标煤量价格进行核算。

汽泵消耗蒸汽价格 = 每小时汽泵消耗蒸汽拆算的标煤量×汽泵运行时间×标煤单价= 0.64×4×390= 392.56元

每次机组采用全程汽泵运行经济性

= 采用汽泵全程启动节约电量价格 - 汽泵运行消耗蒸汽价格 = 9524.2 - 392.56= 9131.64元

3.2 核算机组停运过程中采用全程汽泵运行经济性

机组停运过程中电动给水泵的耗电量

= U×I××COSφ

= 000×243××0.85

= 2146467W ≈ 2146KW

每次正常停机电泵运行4小时：

停机时电泵的耗电量 = 电泵每小时耗电量×4

= 2146×4= 8584 KW

停机过程中采用全程汽泵节约电量经济性 = 停机时电泵的耗电量 × 外购电价格= 8584 × 0.7= 6008.8元

因机组停运，汽前泵仍需保持运行,以防止汽动给水泵泵体温差过大，所以核算电量时不用计算汽前泵耗电量；机组停运过程中,汽泵延长运行时间为4小时,与全程汽泵启机运行提前启动汽泵时间相同。

每次机组采用全程汽泵停机经济效益 = 机组停运全程汽泵节约电量经济性- 汽泵消耗蒸汽价格

= 6008.8 - 392.56= 5616.24元

通过以上核算可以发现,在启停机过程中采用全程汽泵运行,经济效益相当可观，每次机组启动经济效益提高9131.64元，每次机组停运经济效益为 5616.24元。

4.机组启停过程中全程汽泵运行控制要点及注意事项

4.1机组停机过程中控制要点及注意事项

4.1.1在机组减负荷过程中，在负荷100MW以下，四抽压力低于0.4Ppa，不足以满足汽泵用汽需求，所以在机组减负荷到100MW前必须将小机由四抽供汽，切换到辅汽供汽，保证辅汽联箱的供汽压力稳定。

4.1.2由于机组减负荷到100MW以下时，锅炉燃烧不稳定，汽动给水泵无法满足汽包水位快速变化的调节要求，所以在负荷低于100MW时，应将汽动给水泵转速固定在一个最佳位置，利用锅炉上水旁路调整门对汽包水位进行调节。

4.1.3机组滑停过程中，在调整汽包水位过程中，由于汽动给水泵调节迟缓率较大，会造成减温水压力波动过大，在调节汽包水位的同时，应特别注意主再热蒸汽温度的变化。

4.1.4因大机与小机真空系统相连接，所以在大机破坏真空前应将汽包上满水，机组破坏真空前，停止汽动给水泵运行。以后汽包再次上水应启动电动给水泵为汽包上水。

4.2机启动过程中控制要点及注意事项

4.2.1机组启动前为汽包上水，利用汽泵前为锅炉上水，因汽前泵设计时只是为汽动给水泵供水设计，出口压力在启动阶段最高到达到0.71Mpa，而汽包高度达69.6米，汽前泵刚好能满足汽包上水要求，所以利用汽前泵为汽包上水必须关小汽动给水泵再循环门，利用再循环门控制锅炉上水速度。

4.2.2在机组冷态启动过程中，为了保证锅炉起压前汽动给水泵能够正常工作，所以在锅炉点火前必须保证汽动给水泵具备启动条件。

4.2.3因为机组启动过程中汽动给水泵冲动使用的汽源为辅汽，辅汽在机组启动过程中为启动锅炉带，机组启动过程中汽包水位波动较大，造成汽泵用汽量波动较大，启动炉锅炉的响应速度无法满足要求，蒸汽温度无法得到保证，所以在启动过程中，应保持辅汽联箱及小机供汽管道疏水畅通，以防止小机出现水击事故；在锅炉燃烧调整、机组旁路调节、机组加减负荷等过程中应尽量平稳，避免汽包水位发生较大波动。

4.2.4因京科发电有限公司1号机组为空冷机组，在冬季启动过程中需考虑空冷系统防冻问题，在旁路系统投入前，应避免空冷塔大量进汽。因汽动给水泵启动必须保证大小机内有足够的真空，所以必须提前投入轴封供汽，轴封供汽及小机排汽均进入大机空冷系统，所以为了保证空冷系统不发生冻结现象，必须缩短机组投入轴封供汽到投入旁路系统的时间。一般控制在60min，所以在汽泵的启动时间上必须进行精细核算，如在锅炉升压过程中，汽包水位无法满足要求，需启动电动给水泵为锅炉上水。

4.2.5机组热态启动过程中，因锅炉压力较高，升压速度较快，汽动给水泵启动时间较长，无法在短时间内保证锅炉升压要求，所以在机组热态启动过程中，应首先采用电动给水泵为锅炉上水，汽动给水泵同步启动，在汽动给水泵出口压力满足上水要求时，进行切换。

5、结束语

京科发电有限公司经过启停机程中的两次全程汽泵运行试验,已完全掌握了机组启停机过程中全程汽泵运行的控制要点,在2011年的四次机组启停过程中,均采用此方法，并对操作过程中进行了改进，在机组启动过程中，由于汽包压力较低，在汽泵小汽轮机冲转到1800rpm暖机过程中，就可向汽包上水,这样可以缩短汽泵的启动时间约60min,进一步提高了机组启动过程中的经济性。通过多次机组启停的经验证实，机组启停过程中采用全程汽泵运行是完全可控的，具有较高的经效益，值得在同类型机组推广应用。

参考文献：

〔1〕内蒙古京科发电有限公司《集控运行规程》.