广东珠海金湾发电有限公司 广东珠海 519050
摘要：近年来，随着燃煤机组年利用小时数的逐年降低，机组的启停次数逐年增多，如何节能环保启动越来越被重视。在600MW超临界机组启动过程中，面临着厂用电率高、氮氧化物排放超标等困难。针对现状，文章提出采用无电泵启动的方式，论证了该启动方式的可行性；介绍了启动的步骤和关键点；对无电泵启动方式进行了安全、经济和环保方面的分析；针对启动中遇到的问题，提出改造建议。证实了无电泵启动方式，可有效减少超临界燃煤机组启动过程中的能耗及污染物排放。
关键字：燃煤机组，启动方式，电泵，汽泵，节能，环保
Exploration on energy saving and environmental protection of supercritical coal-fired units start-up
Li Deyi
（Zhuhai Jinwan Power Plant，Zhuhai 519050，China）
Abstract：In recent years，with the annual utilization hours of coal-fired units decreased year by year，the number of start and stop of the unit increased year by year，there are more and more attentions on energy saving and environmental protection in the unit start-up.In the start-up process of 600MW supercritical units，faced with a high rate of electricity，nitrogen oxides emission standards and other difficulties.Aimed at the present situation，this paper puts forward the way of without using the motor-driven feedwater pump in the start-up.Demonstrates the feasibility of the starting method；the starting steps and key points are introduced；the safety，economic and environmental aspects of the star-tup mode of the non motor-driven feedwater pump are analyzed；aiming at the problems encountered in start-up，put forward suggestions for improvement.Confirmed the star-tup mode of the non motor-driven feedwater pump，can effectively reduce the energy consumption and pollutant emission during the start-up process of supercritical coal-fired units.
Key words：Coal-fired units，Start-up mode，Motor-driven feedwater pump，Turbo-feedwater pump，Energy saving，Environmental protection
1、前言
广东珠海金湾发电有限公司2×600MW机组采用上海汽轮机有限公司生产的引进型超临界凝汽式汽轮机（N600/24.2/566/566），汽轮机为三缸四排汽中间再热凝汽式汽轮机，高中压分缸，低压采用双流程结构。锅炉为超临界参数变压螺旋管圈直流锅炉，型号为SG-1913/25.4-M960，BMCR蒸发量1913t/h，额定蒸汽压力25.4MPa，额定蒸汽温度571℃，再热蒸汽温度569℃。每台机组配备了2台容量为50%的汽动给水泵，一台容量为30%的电动给水泵作为备用。汽动给水泵设置三路汽源：其中辅汽作为调试汽源，启动时用；四抽为低压汽源，冷再为高压汽源。
2、现状及问题
在以往传统的启动方式中，首先启动电泵，待机组并网后，过干态之前冲转一台汽动给水泵并入给水；机组过完干态后，并入另一台汽动给水泵，同时将电泵退出，停运投备用。
机组启动时厂用电由启备变供。电泵额定电流为800A，机组启动时运行时间长。前置泵额定电流63A，若能代替电泵将能节省不少厂用电。
从操作安全角度分析，汽泵组启动上水减少了电泵的启停和电泵/汽泵切换过程，减少了运行人员的操作量，减小了操作风险，减小了电泵启停对其他6kV厂用设备的冲击；同时电泵启停速度快，作为备用比汽泵备用的可靠性大大提高。
在机组启动时用汽动给水泵替代电动给水泵运行，减少电泵消耗的电费和电泵维护费用，实现机组启动的节能降耗。同时，由于汽动给水泵带水能力强，加快并网后加负荷的速度，能尽早投入脱硝运行，减少氮氧化物的排放。
3、可行性分析
前置泵启动后，汽泵冲转数据：
3.1、锅炉冷态上水
汽泵前置泵布置在0m。前置泵额定工况时压升为1.2MPa，实际在冷态启动时为1.5MPa左右。锅炉最高点不超过80m，因此使用前置泵给锅炉上水压力头是足够的。在汽泵不启动的前提下，启动前置泵出口压力完全能满足锅炉上水冲洗要求。单台前置泵可以上水至锅炉点火之后升温升压时。
3.2、锅炉升温升压时的给水
随着锅炉压力的上升，当前置泵无法满足给水流量的要求时，冲转小汽机。此时由于锅炉处于升温升压过程，因此凝汽器真空已经建立，小汽机具备冲转条件。通过汽动给水泵的升速，让给水泵建立足够的压头。
3.3、给水流量的控制
锅炉冷态上水时，由于前置泵的额定流量远大于锅炉启动流量，因此需要对前置泵流量进行节流。在系统注水初期，使用汽泵出口电动阀进行节流，实现给水系统和锅炉本体的注水。注水完毕，通过省煤器入口电动阀节流，全开汽泵出口电动阀，控制给水流量在500t/h至600t/h。锅炉升温升压过程中，通过汽泵转速、省煤器入口电动阀来控制给水流量在500t/h至600t/h。在此之前，省煤器入口电动阀为精调，汽泵转速为粗调。升速至2800rpm后，汽泵转速投自动，省煤器入口电动阀为粗调，汽泵转速为精调。
3.4、汽源
机组启动初期可使用辅汽蒸汽冲转汽泵，蒸汽压力、流量可满足要求。在机组并网后，四抽压力合适的前提下，尽早将汽泵的汽源从辅汽切四抽供，防止辅汽压力、流量无法满足两台汽泵的需求。
3.5、汽泵冲转与流量控制的矛盾
汽泵原设计只能在600rpm、1800rpm停留，不能在临界转速2154rpm停留。因此汽泵冲转过程中，目标值600rpm、1800rpm需根据锅炉压力来决定何时冲转及停留的时间。冲转、升速会造成给水流量发生变化，此过程中需操作省煤器入口电动阀配合。
4、操作过程
4.1、锅炉冷态上水及冲洗
联系热工退出“停炉停汽泵保护”，启动汽泵前置泵，小机挂闸，微开汽泵出口电动阀向锅炉上水。要维持不大于10%BMCR给水流量的上水量，可通过汽泵出口阀及省煤器将进口电动阀配合节流的方式来实现。
上水完成后，需要对炉管进行变流量冲洗，而此时单台前置泵流量无法满足要求，因此需要启动两台前置泵。根据观察，第二台前置泵启动后，全关两台汽泵再循环阀，给水流量可达670t/h；全开两台汽泵再循环阀时给水流量为610t/h，可通过综合协调汽泵再循环阀和省煤器进口电动阀来实现变流量冲洗。
4.2、锅炉升温升压
锅炉冲洗合格后，关闭省煤器入口电动阀至25%，启动轻油系统，投运一对油枪进行烘干。此后，随着汽压的上升，给水流量会降低，通过调整汽泵再循环阀的开度来控制给水流量，始终将给水流量维持在550 t/h左右。
随着锅炉升温升压，再循环阀逐渐全关，则冲转一台汽泵至600rpm。此时给水流量上升，通过开大汽泵再循环阀来调节给水流量，随着汽压上升，再次逐渐关小再循环阀，稳定给水流量。如再循环阀全关，且小机暖机结束，则汽泵继续升速，目标1800rpm，升速过程通过开大汽泵再循环阀来调节给水流量，如此反复进行。
要维持锅炉的启动流量，两台前置泵并列运行时，小机转速需长时间维持在较低转速。由于转速过低鼓风严重，并且从点火到锅炉烘干到锅炉起压时间较长，小机长时间维持低转速排汽温度很高，最高达145℃。因此，在一台汽泵冲至600rpm并暖机结束之后，逐步退出另一台前置泵，尽快将该汽泵升速至1800rpm，可以有效降低汽泵排汽温度。
4.3、并网过干态
由于辅汽由老厂供，管路太长压损较大，随着汽泵的耗汽量增加，辅汽压力偏低。在机组并网后尽快投入了本机组冷再供辅汽，提高辅汽压力。并网后即对主机四抽供汽泵的低压汽源和冷再供汽泵的高压汽源暖管，投入在运汽泵的高压汽源。
利用单台汽泵加负荷过干态，直至220MW满足脱硝投运要求，投入脱硝运行。此时四抽压力已满足，将汽泵汽源由辅汽切至四抽供，同时将备用汽泵低压汽源切至四抽后并入给水。
5、分析及建议
5.1、给水流量的精确控制
由于只在电动给水泵出口设置了调节阀，而主给水管路无调节阀。整个启动过程中给水流量的调整和控制需经常操作汽泵再循环阀和省煤器进口电动阀，需频繁在控制站设定汽泵转速，操作极为繁琐和耗费精力，控制方式不灵活，抗干扰能力差。因此，将电动给水泵出口调节阀改至省煤器进口电动阀前，亦即主给水管路上，通过调节阀便可精确控制给水流量。同时汽动给水泵可以稳定在某一转速运行，对设备安全也是极为有利的。
5.2、汽泵的排汽温度
根据以往经验，汽泵在1800rpm左右，排汽温度开始下降，所以汽泵不能在1800rpm以下长期运行。汽泵带水冲转之后，排汽温度在1100rpm左右即开始下降，因此应该使汽泵尽快通过该转速。在机组启动初期，一台汽泵冲转后，需要退出另一台前置泵运行，避免汽泵长期在低转速运行。
5.3、临界转速的振动
由于汽泵带水冲转是非设计工况，在此工况下，小汽轮机在临界转速2154rpm时的振动需特别注意。据观察，汽泵带水过临界时，振动并未异常增大。
5.4、汽源的切换
在传统电泵启动方式中，通常是将汽泵的低压汽源由辅汽切至四抽供，转速稳定后再并入给水，因而对给水流量影响不大。而采用无电泵启动后，将面临汽泵汽源在线切换的问题。如何在汽源切换时稳定汽泵转速，防止给水流量大幅波动将是严峻的考验，可以考虑在辅汽供汽泵的低压汽源管路上增加调节阀，减少切换时汽压的波动。
5.5、投运脱硝
采用电泵启动，受限于电泵出力及复杂的并退泵操作，不仅操作员任务繁重，还极大地影响了机组脱硝的投入。
针对机组以往多次启动时，脱硝喷氨投入时间进行了统计，见下表：
可见，机组并网后，脱硝最快投入时间亦需2小时以上。采用汽泵启动方式，由于汽泵出力大，可以尽早投入高加运行，转干态前不用并泵，减少操作压力。给水系统具备较快的升负荷条件，因此极大的缩短了锅炉湿态转干态的停留时间。从并网到脱硝投入的时间也大幅缩短至1.5h以内，极大提高机组环保竞争力。
6、结束语
近年来，随着火电机组年利用小时数的逐年降低，机组的启停次数逐年增多，如何节能环保启动越来越被重视。
1）从锅炉上水到脱硝投入，电泵通常运行20个小时以上，用汽泵代替电泵后，仅此一项，单次机组启动便可节省厂用电16万KWh。
2）由于机组在启动过程中不可避免存在烟气温度偏低的现象，使脱硝SCR投入喷氨不能及时投入，造成机组在启停过程中氮氧化物排放浓度严重超标。目前的环保政策要求从机组并网开始对氮氧化物排放超标进行考核。用汽泵代替电泵启动，可以将并网后脱硝投入的时间缩短25%以上。
无电泵启动，无论经济效益还是环保效益都非常明显。作为超临界燃煤机组节能环保启动的一种尝试，可有效减少启动过程中的能耗及污染物排放。但需严密把控整个操作的关键点，控制风险，同时对同类型机组亦具有很好的参考意义。
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论文作者:李德艺
论文发表刊物:《基层建设》2016年10期
论文发表时间:2016/7/29
标签：机组论文; 锅炉论文; 流量论文; 转速论文; 省煤器论文; 电泵论文; 压力论文; 《基层建设》2016年10期论文;