论文部分内容阅读
摘 要：本文介绍了陕西榆林能源集团横山煤电有限公司1000MW机组100%容量汽动给水泵全程参与机组启停调节的可行性并对机组启停过程产生的问题进行解决完善，同时阐述机组启动过程中经济性进行了分析，得出采用汽泵参与机组启停具有推行和应用价值。
关键词：汽动给水泵;机组启停全程调节;经济性分析
引言
随着大容量高参数机组的日益普及，大容量机组的采用诸多先进技术从而达到节能降耗的目的，提高机组的经济性;横电百万机组配置有1台100%BMCR容量的汽动给水泵和一台40%容量公用电动给水泵，电泵主要在机组启停阶段发挥作用，同时在机组正常运行时起事故备用的作用。而电泵应该是电厂中容量最大的辅机，在机组启停阶段光是电泵的用电就占了启停费用的较大部分。随着公司节能工作的不斷深入，在启停阶段使用汽泵代替电泵便成了节能项目之一。
机组启动时，采用汽动给水泵替代电动给水泵实现机组启动，实质上就是用蒸汽热能代替电能。从能源转化效率来看，我国能源利用效率约为33%，电动给水泵作为终端用户，每节省1 kW·h的电能就相当于可节约3 kW·h（折合热能3 600 kJ）数量的一次能源（蒸汽热能）。因此，采用汽动给水泵替代电动给水泵实现机组启动，相当于可节约2/3的一次能源，具有显著的经济性.
1 机组概况
陕西榆林能源集团横山煤电有限公司规划装机2×1000MW超超临界燃煤发电机组，汽轮机是东方汽轮机有限公司生产的1000MW超超临界、一次中间再热单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式汽轮机，型号为N1000-28/600/620;给水系统配置一台100%容量的汽动给水泵和公用一台30%容量的启动电动给水泵。
2 机组设计上水运行方式
机组启动时由电动给水泵完成锅炉冷态上水、冷态冲洗、锅炉点火、热态冲洗、锅炉升温升压、冲转、并网、升负荷;升负荷至200MW将汽动给水泵并入运行，同时退出并停用电动给水泵。从锅炉上水到停止电泵大约要16h，甚至更长时间，这段时间内电泵要消耗大量的厂用电;若电泵在这段时间发生故障，汽泵不能立即投运，将会造成给水中断，从而使整个机启动终止。
3 机组原设计上水方式的风险点
3.1电动给水泵作为启动过程中功率最大的辅机，因其启动电流较大，对厂用电10 kV系统冲击较大，易造成10 kV母线电压降低，影响其他用户。而且由于机组冷态启动过程的持续时间较长，电动给水泵在此过程中消耗了大量厂用电。
3.2在机组启动中进行汽动给水泵与电动给水泵并泵切换操作时，操作量较大，用时较长且操作时稍有不慎将会引起锅炉给水流量低保护动作，安全风险较大。
4 机组启停全过程汽泵启动方式
4.1 机组启动阶段
在锅炉上水前投用汽机侧所有辅助系统，用辅汽将汽动给水泵冲转、冲转至1000r/min低速暖机，暖机结束后升速至最小工作转速2600 r/min;通过调整锅炉给水旁路调节门和小机转速以保持给水流量的稳定，完成锅炉上水、冷态冲洗;、热态冲洗、锅炉升温升压至汽轮机冲转并网带部分负荷过程.直至负荷40%大机四抽蒸汽参数满足汽小机进汽要求后，进行小机的汽源切换。此种启动方式可以极大降低机组启动阶段的厂用电量，省去了汽动给水泵与电动给水泵切换这一复杂的操作过程，降低了安全风险，缩短了机组启动时间。
4.2 当机组因故障停运而采用热态启动时，直接利用辅助蒸汽（启动炉）冲转给水泵汽轮机，满足锅炉快速启动的给水流量时备用的作用。因此，在机组启停过程中，采用无电动泵方式，提高了机组运行的可靠性。
4.3 机组滑参数停运阶段
在机组滑参数停运阶段，全程使用汽动泵，不启用电动泵。随着负荷下降锅炉给水流量的下降;低负荷及时开启汽动泵再循环阀。
5 需分析和探讨的问题
5.1 该汽动给水泵前置泵设计通过小汽轮机驱动，无法实现常规的电动前置泵进行锅炉上水方式，在锅炉上水前就必须将汽动给水泵系统整体投运，且100%汽动给水泵基本出力较大，锅炉上水初期要求流量小（一般在100-150t/h），小机转速在最小工作转速2600rpm，给水旁路调门开度小（1000MW机组在3%左右）此时若用给水旁路调门调上水流量扰动大，可用通过微调小机转速控制上水流量。
5.2锅炉上水初期流量小，省煤器入口流量显示不准，可通过给水旁路调门3%对应汽前泵入口流量与给水旁路调门3%时汽前泵入口流量的差值计算上水流量。
5.3 由于100%汽动给水泵相对传统50%汽动给水泵所需的启动用蒸汽量更大，同时机组启动初期辅助蒸汽系统用户多，因此确保辅汽系统主要参数的稳定至关重要，我厂启动炉容量完全满足调试、机组启动初期机组用汽。
5.4 汽动给水泵在进行辅汽与四抽汽源切换前，若暖管疏水工作不充分，易使给水泵汽轮机低压进汽管道发生振动，严重时将会造成汽泵汽轮机发生水冲击，威胁给水泵汽轮机的设备安全。汽源切换时要注意控制给水泵汽轮机主汽门前压力保持稳定，整个切换的过程要将小机转速控制在尽可能小的范围内变动，防止由于主汽门前压力降低时，小机调门全开，当切换至高压汽源后，小机调门关闭滞后导致转速飞升甚至超速。小机进汽前进行充分疏水，并增加疏水温度测点，可有效地避免低压进汽管道带水的可能。
5.5 调整优化机组启动的重要操作步序，压缩汽动给水泵冲转前的准备时间，减少汽机侧辅机电耗。
5.6 在确保汽动给水泵设备安全的前提下，可尝试适当降低机组启动期间汽动给水泵的转速，降低汽动给水泵在启动期间的能耗，以进一步提高全过程汽动给水泵启动的经济性。
6 经济性分析 根据机组多次冷态启动的经验估算，从锅炉上水至机组负荷200 MW左右，该过程总计约需花费16h.本文仅以汽动给水泵维持2600 r/min转速和电动给水泵额定功率下完成启动过程，进行简要的理论测算分析.考虑到所述两种方案，均存在汽泵小机冲转过程，故冲转过程忽略蒸汽量。
6.1 汽动给水泵全程启动方式能耗计算
根据泵功率与流量的关系和热力学第一定律
通过查阅设备说明书及汽动给水泵运行相关参数，计算出在辅汽联箱蒸汽参数为0.8MPa，270℃的情况下，汽动给水泵在转速为2600 rpm带负荷启动时，所需的蒸汽流量q约为25t/h
机组启动阶段汽泵耗汽量：Q总=30×12=360 t
6.2 原设计运行方式能耗计算
电动给水泵在运行期间（锅炉开始上水到机组负荷200MW）平均电流为300 A，
机组启动期间电泵电耗为：
W电泵=UIcosФt=1.732 ×10×300 ×0.86×16=71496 kWh
电耗费=71496×0.35=25023元（电价按0.35元）
我公司利用小时数5500，每台机年发电量55亿，电泵启动约消耗厂用电0.12%
6.3 启动方案比较
锅炉产生l kg参数为0.8MPa，270℃的蒸汽所消耗的标煤量为0.10kg，电价以0.35元，原上水方式在机组启动期间电耗费为25023元。
全过程汽动给水泵启动耗汽量为360t，折算成标煤36t，总耗费19800元.
对比上述两种启动方案可知，汽泵全程启动可节约厂电0.12%，且全过程汽动给水泵启动可以省去汽动给水泵与电动给水泵切换过程、缩短机组在低负荷区间停留时间，为提早投入锅炉烟气脱硝系统争取了时间，减少了机组启动时NO排放量，更具有社会意义。
7 结语
通過对机组启停过程中全程使用汽泵调节，不仅降低了电泵的运行时间，减小了电厂的厂用电率;同时，还可以使电动泵作为机组整个启停过中的备用泵，保证机组启停过程的顺利进行。因此，我公司采用机组启动汽泵全程调节方案，有利于整个机组安全性和经济性的提高。
参考文献
[1] 靖长才 采用汽动给水泵替代电动给水泵实现机组启动的经济性分析;电力设备 2008年第一期第9卷。
作者简介：赵博，榆能横山煤电发电部副值长。
关键词：汽动给水泵;机组启停全程调节;经济性分析
引言
随着大容量高参数机组的日益普及，大容量机组的采用诸多先进技术从而达到节能降耗的目的，提高机组的经济性;横电百万机组配置有1台100%BMCR容量的汽动给水泵和一台40%容量公用电动给水泵，电泵主要在机组启停阶段发挥作用，同时在机组正常运行时起事故备用的作用。而电泵应该是电厂中容量最大的辅机，在机组启停阶段光是电泵的用电就占了启停费用的较大部分。随着公司节能工作的不斷深入，在启停阶段使用汽泵代替电泵便成了节能项目之一。
机组启动时，采用汽动给水泵替代电动给水泵实现机组启动，实质上就是用蒸汽热能代替电能。从能源转化效率来看，我国能源利用效率约为33%，电动给水泵作为终端用户，每节省1 kW·h的电能就相当于可节约3 kW·h（折合热能3 600 kJ）数量的一次能源（蒸汽热能）。因此，采用汽动给水泵替代电动给水泵实现机组启动，相当于可节约2/3的一次能源，具有显著的经济性.
1 机组概况
陕西榆林能源集团横山煤电有限公司规划装机2×1000MW超超临界燃煤发电机组，汽轮机是东方汽轮机有限公司生产的1000MW超超临界、一次中间再热单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式汽轮机，型号为N1000-28/600/620;给水系统配置一台100%容量的汽动给水泵和公用一台30%容量的启动电动给水泵。
2 机组设计上水运行方式
机组启动时由电动给水泵完成锅炉冷态上水、冷态冲洗、锅炉点火、热态冲洗、锅炉升温升压、冲转、并网、升负荷;升负荷至200MW将汽动给水泵并入运行，同时退出并停用电动给水泵。从锅炉上水到停止电泵大约要16h，甚至更长时间，这段时间内电泵要消耗大量的厂用电;若电泵在这段时间发生故障，汽泵不能立即投运，将会造成给水中断，从而使整个机启动终止。
3 机组原设计上水方式的风险点
3.1电动给水泵作为启动过程中功率最大的辅机，因其启动电流较大，对厂用电10 kV系统冲击较大，易造成10 kV母线电压降低，影响其他用户。而且由于机组冷态启动过程的持续时间较长，电动给水泵在此过程中消耗了大量厂用电。
3.2在机组启动中进行汽动给水泵与电动给水泵并泵切换操作时，操作量较大，用时较长且操作时稍有不慎将会引起锅炉给水流量低保护动作，安全风险较大。
4 机组启停全过程汽泵启动方式
4.1 机组启动阶段
在锅炉上水前投用汽机侧所有辅助系统，用辅汽将汽动给水泵冲转、冲转至1000r/min低速暖机，暖机结束后升速至最小工作转速2600 r/min;通过调整锅炉给水旁路调节门和小机转速以保持给水流量的稳定，完成锅炉上水、冷态冲洗;、热态冲洗、锅炉升温升压至汽轮机冲转并网带部分负荷过程.直至负荷40%大机四抽蒸汽参数满足汽小机进汽要求后，进行小机的汽源切换。此种启动方式可以极大降低机组启动阶段的厂用电量，省去了汽动给水泵与电动给水泵切换这一复杂的操作过程，降低了安全风险，缩短了机组启动时间。
4.2 当机组因故障停运而采用热态启动时，直接利用辅助蒸汽（启动炉）冲转给水泵汽轮机，满足锅炉快速启动的给水流量时备用的作用。因此，在机组启停过程中，采用无电动泵方式，提高了机组运行的可靠性。
4.3 机组滑参数停运阶段
在机组滑参数停运阶段，全程使用汽动泵，不启用电动泵。随着负荷下降锅炉给水流量的下降;低负荷及时开启汽动泵再循环阀。
5 需分析和探讨的问题
5.1 该汽动给水泵前置泵设计通过小汽轮机驱动，无法实现常规的电动前置泵进行锅炉上水方式，在锅炉上水前就必须将汽动给水泵系统整体投运，且100%汽动给水泵基本出力较大，锅炉上水初期要求流量小（一般在100-150t/h），小机转速在最小工作转速2600rpm，给水旁路调门开度小（1000MW机组在3%左右）此时若用给水旁路调门调上水流量扰动大，可用通过微调小机转速控制上水流量。
5.2锅炉上水初期流量小，省煤器入口流量显示不准，可通过给水旁路调门3%对应汽前泵入口流量与给水旁路调门3%时汽前泵入口流量的差值计算上水流量。
5.3 由于100%汽动给水泵相对传统50%汽动给水泵所需的启动用蒸汽量更大，同时机组启动初期辅助蒸汽系统用户多，因此确保辅汽系统主要参数的稳定至关重要，我厂启动炉容量完全满足调试、机组启动初期机组用汽。
5.4 汽动给水泵在进行辅汽与四抽汽源切换前，若暖管疏水工作不充分，易使给水泵汽轮机低压进汽管道发生振动，严重时将会造成汽泵汽轮机发生水冲击，威胁给水泵汽轮机的设备安全。汽源切换时要注意控制给水泵汽轮机主汽门前压力保持稳定，整个切换的过程要将小机转速控制在尽可能小的范围内变动，防止由于主汽门前压力降低时，小机调门全开，当切换至高压汽源后，小机调门关闭滞后导致转速飞升甚至超速。小机进汽前进行充分疏水，并增加疏水温度测点，可有效地避免低压进汽管道带水的可能。
5.5 调整优化机组启动的重要操作步序，压缩汽动给水泵冲转前的准备时间，减少汽机侧辅机电耗。
5.6 在确保汽动给水泵设备安全的前提下，可尝试适当降低机组启动期间汽动给水泵的转速，降低汽动给水泵在启动期间的能耗，以进一步提高全过程汽动给水泵启动的经济性。
6 经济性分析 根据机组多次冷态启动的经验估算，从锅炉上水至机组负荷200 MW左右，该过程总计约需花费16h.本文仅以汽动给水泵维持2600 r/min转速和电动给水泵额定功率下完成启动过程，进行简要的理论测算分析.考虑到所述两种方案，均存在汽泵小机冲转过程，故冲转过程忽略蒸汽量。
6.1 汽动给水泵全程启动方式能耗计算
根据泵功率与流量的关系和热力学第一定律
通过查阅设备说明书及汽动给水泵运行相关参数，计算出在辅汽联箱蒸汽参数为0.8MPa，270℃的情况下，汽动给水泵在转速为2600 rpm带负荷启动时，所需的蒸汽流量q约为25t/h
机组启动阶段汽泵耗汽量：Q总=30×12=360 t
6.2 原设计运行方式能耗计算
电动给水泵在运行期间（锅炉开始上水到机组负荷200MW）平均电流为300 A，
机组启动期间电泵电耗为：
W电泵=UIcosФt=1.732 ×10×300 ×0.86×16=71496 kWh
电耗费=71496×0.35=25023元（电价按0.35元）
我公司利用小时数5500，每台机年发电量55亿，电泵启动约消耗厂用电0.12%
6.3 启动方案比较
锅炉产生l kg参数为0.8MPa，270℃的蒸汽所消耗的标煤量为0.10kg，电价以0.35元，原上水方式在机组启动期间电耗费为25023元。
全过程汽动给水泵启动耗汽量为360t，折算成标煤36t，总耗费19800元.
对比上述两种启动方案可知，汽泵全程启动可节约厂电0.12%，且全过程汽动给水泵启动可以省去汽动给水泵与电动给水泵切换过程、缩短机组在低负荷区间停留时间，为提早投入锅炉烟气脱硝系统争取了时间，减少了机组启动时NO排放量，更具有社会意义。
7 结语
通過对机组启停过程中全程使用汽泵调节，不仅降低了电泵的运行时间，减小了电厂的厂用电率;同时，还可以使电动泵作为机组整个启停过中的备用泵，保证机组启停过程的顺利进行。因此，我公司采用机组启动汽泵全程调节方案，有利于整个机组安全性和经济性的提高。
参考文献
[1] 靖长才 采用汽动给水泵替代电动给水泵实现机组启动的经济性分析;电力设备 2008年第一期第9卷。
作者简介：赵博，榆能横山煤电发电部副值长。