国电泰州发电厂1000MW机组防止给水流量波动大的方法探析

国电泰州发电厂1000MW机组

防止给水流量波动大的方法探析

吴东黎

（国电泰州发电有限公司，泰州市高港区永安洲镇，邮编：225327）

【摘要】本文介绍了国电泰州发电有限公司一期2×1000MW超超临界机组，通过对热工逻辑和运行操作两个方面的优化，减小给水泵切换时给水流量波动的方法，从而实现给水泵的并泵与切换更加简单和安全。

【关键词】1000MW 超超临界给水流量

一、系统介绍

1、锅炉：国电泰州电厂一期工程2×1000MW机组锅炉是由哈尔滨锅炉厂有限责任公司与日本三菱重工业

株式会社联合制造的。其型号为：HG-2980/26.15-YM2,系超超临界参数、变压垂直管屏带中间混合集箱直流炉、单炉膛、反向双切圆燃烧方式、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、Π型锅炉，主要参数：最大连续蒸发量（B-MCR）为2980t/h，锅炉出口蒸汽参数

26.25MPa(a)/605/603℃。

2、汽机：主汽轮机是由哈尔滨汽轮机有限责任公司与日本东芝联合设计制造的。根据我国规定的汽轮机

型号标准为：CLN1000-25.0/600/600，其东芝型号为TC4F－48，蒸汽参数为主汽压25MPa，主再热汽温度均为600℃，是超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、冲动凝汽式、八级回热抽汽式汽轮机，最大连续出力为1037.411MW，机侧蒸汽参数25MPa(a)/600/600℃。

3、给水及锅炉启动系统：给水系统配置2×50%容量的汽泵组+30%容量的电泵组。启动系统为带再循环

泵系统，设置两只立式内置式汽水分离器，在启动阶段，锅炉负荷小于25%BMCR的最低直流负荷时，启动系统为湿态运行。流程如图1（锅炉启动系统2101）：

4、给水系统设备介绍

1)电泵：是德国KSB公司生产的CHTD6/5型离心泵，为卧式、水平、五级筒体式离心泵。其密封型式为

机械密封。最大工况点处的流量为1015t/h,扬程为3231m,转速为6043rpm,电机额定电压为10KV,额定电流为865A。

2)电泵前置泵：是德国KSB公司生产的KRHA300 600型离心泵，为水平、单级轴向分开式低速离心泵，

内衬巴氏合金的径向轴承，自由端装有自位瓦块式双向推力轴承，采用压力油润滑，通过具有柔性与刚性兼有的金属迭片式联轴器与电机相连。其密封型式为机械密封。

3）汽泵：是德国KSB公司生产的CHTD7/5型离心泵，为卧式、水平、五级筒体式离心泵。其密封型式为机械密封。最大工况点处的流量为1640.8t/h,扬程为3184m,转速为5985rpm。

4）汽泵前置泵：是德国KSB公司生产的KRHA400 710型离心泵，为水平、单级轴向分开式。其密封型式为机械密封。

二、问题的提出

直流炉与汽包炉相比较，在对给水系统的要求上存在以下特点：一是有最小流量保护，直流锅炉在运行时，省煤器入口流量不能低于一最小流量（552 t/h），这是保证水冷壁水动力特性的需要。二是水煤比的变化直接影响到中间点温度的变化，进而造成主汽温度的变化。从近几年投产的600MW超临界机组来看，普遍存在汽、电泵切换过程中发生给水流量的大幅度扰动，当锅炉处于湿态时会造成分离器水位的波动和水冷壁壁温超限，当锅炉处于干态时，会使中间点温度发生变化，进而造成主汽温度的波动，尤其是在低负荷阶段第一台汽泵并入系统时，甚至会使给水流量小于锅炉最小流量，造成锅炉MFT保护动作，对机组的安全运行造成严重威胁。在汽、电泵切换过程中如何才能使给水流量的波动尽量小，是大型直流炉对我们提出的一个难题。

三、 给水泵在切换过程中给水流量波动大的原因分析

正常情况下，给水泵都是多级离心泵，设置再循环系统，以保证其最小流量。以电泵为例，图2为泰州电厂电泵的特性曲线，图中给出了电泵的最小流量曲线，即Q-min 曲线，运行中如果电泵工作点落在Q-min 曲线左侧，就会发生左边界越限，也就是“打闷泵”，容易发生电泵汽化的故障。设置再循环系统，就是使再循环调节阀正常开出时，即使在电泵出口电动阀和旁路调节阀全关的情况下，也能保证电泵的最小流量。另外，为了更好地防止给水泵在运行时左边界越限，在逻辑上还考虑以下三个联锁和保护功能：

（1）再循环调节阀自动调节功能：在投自动的情况下，在循环调节阀的气动执行机构根据给水泵入口流量的变化自动调节再循环调节阀的开度，以保证给水泵流量不低于对应转速下的最小流量。

（2）再循环调节阀的超驰开启功能：当前给水泵入口流量低于某一值时，电磁执行机构超驰动作，迅速开启再循环调节阀，在很短时间内再循环调节阀全开（一般5S 左右），以保证给水泵流量不低于对应转速下的最小流量。

（3）给水泵的小流量保护：当给水泵运行时，其入口流量低于某一值，经过延时跳给水泵。

400

800

（右边界）

扬程（m 流量（m3/h)

图2 电泵特性曲线（包括前置泵在内）

在给水泵在切换时，操作员要通过加减汽泵或电泵的转速，逐渐实现给水流量的转移，过程中由于给水泵再循环调节阀的参与调节，不可避免地会造成给水流量的波动。尤其是退出给水泵的再循环调节阀如果超驰动作，在很短时间内突然全开，对给水流量的扰动非常大。另外，操作员的操作手法不当，过快过猛，也是造成给水流量大幅波动的重要原因。

四、几种给水泵切换方式，对给水流量扰动程度和机组安全性影响的分析

对于泰州电厂配备的2×50%容量的汽泵组+30%容量的电泵组的给水系统，在正常的启动及停机过程中主要有以下几种典型的给水泵切换方式：

1、启动过程中第一台汽泵并入系统（电泵可带一定出力，也可全部退出）。此时机组处于低负荷阶段（200-300MW ），给水流量比较小，接近于锅炉最低流量（552t/h ）,电泵再循环调节阀开启造成的给水流量的波动占总流量的比例较大，所以扰动也比较大,如在湿态情况下容易造成分离器贮水箱水位的波动，在干态下容易造成水煤比失调，主汽温度的波动和水冷壁壁温的超限。另外给水流量的波动还容易造成锅炉最低流量保护的动作，MFT 发生。

2、启动过程中第二台汽泵并入系统。此时机组负荷在500-550MW 左右，锅炉已处于干态方式，给水流量比较大（大概1300t/h 左右）,第一台汽泵的再循环调节阀开启造成的给水流量的波动占总流量的比