大唐戶(hù)縣第二熱電廠 徐向陽(yáng) 張少波

發(fā)電機(jī)組氣泵開(kāi)機(jī)運(yùn)行方式探討

大唐戶(hù)縣第二熱電廠 徐向陽(yáng) 張少波

戶(hù)縣第二熱電廠安裝2臺(tái)引進(jìn)型300 MW機(jī)組，其冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)。其中，汽包上水需要3～4 h，點(diǎn)火升壓到汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)需要4～5 h，汽輪機(jī)沖車(chē)暖機(jī)到并網(wǎng)需要5～6 h，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)帶初負(fù)荷暖機(jī)到150 MW負(fù)荷廠用電切換完需要1～2 h，再加上相關(guān)啟動(dòng)試驗(yàn)所需時(shí)間，整個(gè)開(kāi)機(jī)過(guò)程需要14～16 h。這期間鍋爐的上水，按照慣例一般采用電泵給水泵進(jìn)行，由于電動(dòng)給水泵效率低、功率大，導(dǎo)致機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中耗費(fèi)了大量廠用電。如能在不新增加設(shè)備和其他投資的情況下，僅通過(guò)改變機(jī)組上水設(shè)備的運(yùn)行方式，而能節(jié)約這部分電量的話，其效益將非常客觀。筆者所在的戶(hù)縣第二熱電廠通過(guò)采用氣泵開(kāi)機(jī)，對(duì)此進(jìn)行了有益的嘗試。

一、氣泵開(kāi)機(jī)可行性分析

氣泵開(kāi)機(jī)全程包括2個(gè)階段：第一階段是利用前置泵進(jìn)行汽包上水至點(diǎn)火水位，并維持汽包起壓前水位穩(wěn)定；第二個(gè)階段是在汽包起壓后沖轉(zhuǎn)氣泵，并對(duì)汽包進(jìn)行上水，直到機(jī)組接帶目標(biāo)負(fù)荷。

1. 氣泵前置泵上水可行性分析。由《前置泵設(shè)備技術(shù)規(guī)范》可知，前置泵揚(yáng)程89.46 m，汽包標(biāo)高62.2 m，前置泵上水完全滿(mǎn)足鍋爐點(diǎn)火升壓階段鍋爐上水需要。針對(duì)汽包上水初期流量低，汽前泵（雙吸泵）在低負(fù)荷可能發(fā)生串軸的問(wèn)題，在實(shí)際操作中可適當(dāng)開(kāi)啟氣泵再循環(huán)門(mén)。經(jīng)實(shí)際測(cè)試未見(jiàn)明顯串軸，汽前泵推力瓦溫度、回油溫度無(wú)明顯變化，對(duì)設(shè)備的安全性沒(méi)有影響。

2. 氣泵在啟動(dòng)初期上水可行性分析。氣泵在開(kāi)機(jī)過(guò)程中，由于出力較低，在機(jī)組中速暖機(jī)長(zhǎng)時(shí)間在1 800 r/min轉(zhuǎn)速運(yùn)行，可能使小機(jī)排汽溫度偏高。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察，當(dāng)氣泵出口壓力較低、流量較小時(shí)，排氣溫度稍高。但開(kāi)啟氣泵再循環(huán)，將給水倒至旁路運(yùn)行后，采用給水調(diào)門(mén)進(jìn)行節(jié)流調(diào)節(jié)，保持小機(jī)較大通汽量，則氣泵的排汽溫度可以下降至65 ℃，完全可以保證小機(jī)的安全性。

機(jī)組在啟動(dòng)初期，除氧器水箱水溫為120～150 ℃，此飽和溫度對(duì)應(yīng)的壓力為0.15～0.47 Mpa，水泵在正常工作中所做功主要用于提高壓力能，內(nèi)能基本未變即水泵出入口溫度基本不變，實(shí)際中給水泵出、入口溫度確實(shí)基本不變，這說(shuō)明給水泵入口水溫即為除氧器水箱水溫。為了保證氣泵正常工作，必須控制氣泵入口壓力＞該水溫對(duì)應(yīng)的飽和壓力+必須汽蝕余量，氣泵入口保證壓力＝（該水溫對(duì)應(yīng)的飽和壓力+必須汽蝕余量）×裕度系數(shù)。裕度系數(shù)一般取1.1～1.2。在實(shí)際運(yùn)行中，除氧器水箱最高溫度約150 ℃，對(duì)應(yīng)壓力0.47 MPa，而依次推算出的保證壓力＝（0.47+0.3）×（1.1～1.3）MPa =0.86～1..0 MPa，在啟動(dòng)初期前置泵出口壓力＞1.28 MPa，完全滿(mǎn)足氣泵入口壓力要求，不會(huì)發(fā)生氣泵汽化、汽蝕等不安全現(xiàn)象。

二、氣泵開(kāi)機(jī)操作方法

1. 點(diǎn)火前，用氣泵前置泵上水至汽包最低可見(jiàn)水位。

2. 氣泵控制水位期間，應(yīng)以給水調(diào)門(mén)控制為主，氣泵轉(zhuǎn)速為輔。

3. 點(diǎn)火初期用前置泵控制鍋爐水位（一般不用補(bǔ)水）。此時(shí)應(yīng)做好小機(jī)沖轉(zhuǎn)前的準(zhǔn)備工作，隨時(shí)接帶負(fù)荷。

4. 氣泵沖轉(zhuǎn)后，控制給水母管與汽包差壓在0.7～1 MPa，根據(jù)汽包壓力緩慢提升氣泵轉(zhuǎn)速。同時(shí)，利用給水調(diào)門(mén)控制汽包水位。

5. 氣泵在2 500 r/min左右存在一階臨界轉(zhuǎn)速，因此，在2 300～2 700 r/min之間要快速通過(guò)，此時(shí)給水母管與汽包差壓＞2 MPa以上，應(yīng)注意關(guān)小調(diào)門(mén)。

6. 氣泵轉(zhuǎn)速在2 700 r/min 以上時(shí)，應(yīng)繼續(xù)控制給水母管與汽包差壓在0.7～1 MPa。

7. 因氣泵轉(zhuǎn)速為900 r/min時(shí)，出口壓力為2.05 MPa；轉(zhuǎn)速為1 800 r/min時(shí)，出口壓力為4.05 MPa；轉(zhuǎn)速為3 100 r/min時(shí)，壓力為10 MPa。所以升速時(shí)不必按規(guī)程分900，1 800，3 100 r/min三個(gè)階段進(jìn)行暖機(jī)，而應(yīng)根據(jù)給水母管與汽包差壓緩慢對(duì)氣泵升速。但是必須避開(kāi)臨界轉(zhuǎn)速，并在接近推薦轉(zhuǎn)速階段按照規(guī)程要求充分暖機(jī)。

三、氣泵開(kāi)機(jī)注意事項(xiàng)

1. 啟動(dòng)初期采用前置泵給汽包上水。氣泵在鍋爐點(diǎn)火時(shí)開(kāi)始暖管；汽包壓力達(dá)到0.2 MPa后開(kāi)始沖轉(zhuǎn)，采用氣泵繼續(xù)上水。

2. 保持輔汽壓力穩(wěn)定。應(yīng)注意防止氣泵調(diào)門(mén)開(kāi)度過(guò)大，汽壓突升，引起氣泵轉(zhuǎn)速失控。

3. 將給水調(diào)門(mén)開(kāi)度作為控制水位的主要手段。因給水流量＜80 t時(shí)，表記存在死區(qū)，無(wú)法顯示鍋爐補(bǔ)水量，此時(shí)應(yīng)保持氣泵轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，緩慢調(diào)整調(diào)門(mén)開(kāi)度。當(dāng)水位大幅波動(dòng)時(shí)，應(yīng)立即關(guān)小調(diào)門(mén)，待發(fā)現(xiàn)水位下降后，再增加1%～2%開(kāi)度，必要時(shí)再以此開(kāi)度增加，但是必須在水位–100～200 mm摸索調(diào)門(mén)大致范圍。

4. 因氣泵用臨爐輔汽驅(qū)動(dòng)，而蒸汽又凝結(jié)在本機(jī)，必然造成凝汽器水位升高。此時(shí)，應(yīng)對(duì)鍋爐采用加強(qiáng)連排量、定排次數(shù)等方法放掉凝結(jié)水。投入氣泵前應(yīng)保持較低凝汽器水位。

5. 因調(diào)門(mén)的最佳控制為30%～70%，應(yīng)控制好給水與汽包差壓，使調(diào)門(mén)開(kāi)度維持在30%～70%度。

四、氣泵開(kāi)機(jī)經(jīng)濟(jì)性分析

1. 采用氣泵前置泵給鍋爐上水經(jīng)濟(jì)性分析。

前置泵啟動(dòng)后，穩(wěn)定電流I1＝262 A，對(duì)應(yīng)功率為P1＝149 kW，上水時(shí)間t1＝6 h，則前置泵耗電Q1＝P1t1＝894 kW·h。

如果用電泵上水，穩(wěn)定上水時(shí)電流I2＝180 A，對(duì)應(yīng)功率P2＝1 589 kW，電泵上水時(shí)間t2＝6 h計(jì)算，則電泵啟動(dòng)期間耗電Q2＝P2t2＝9 534 kW·h,節(jié)約用電ΔQ＝Q2－Q1＝8 640 kW·h。

按每年每臺(tái)機(jī)組啟動(dòng)4次計(jì)算，大唐盧縣第二熱電廠2臺(tái)機(jī)組每年共節(jié)約用電Q＝ΔQ×4×2＝69 120 kW·h。

2. 單用氣泵機(jī)組啟動(dòng)經(jīng)濟(jì)性分析。

啟動(dòng)期間電泵的平均電流I3＝270 A，對(duì)應(yīng)的電泵功率P3＝2 386 kW，啟動(dòng)期間電泵運(yùn)行時(shí)間P3＝10 h，則電泵啟動(dòng)期間耗電Q3＝P3t3＝23 860 kW·h。

每年每臺(tái)機(jī)組按啟動(dòng)4次計(jì)算，大唐盧縣第二熱電廠3臺(tái)機(jī)組共節(jié)約用電Q′＝Q3×4×2＝190 800 kW·h。則氣泵開(kāi)機(jī)全年節(jié)約用電量Q總＝Q＋Q′＝259 950 kW·h

由此可見(jiàn)，采用氣泵開(kāi)機(jī)后，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

五、結(jié)論

氣泵開(kāi)機(jī)可以有效降低機(jī)組廠用電率，通過(guò)合理操作，能滿(mǎn)足啟動(dòng)初期鍋爐上水要求。由于采用氣泵開(kāi)機(jī)，減少了啟動(dòng)過(guò)程中并泵等繁瑣操作，降低了并泵環(huán)節(jié)的操作風(fēng)險(xiǎn)，縮短了啟動(dòng)時(shí)間，減少了開(kāi)機(jī)過(guò)程中燃油消耗量，具有實(shí)際推廣價(jià)值。