给水泵汽轮机盘车对机组启动节油的影响

引言

华电国际电力股份有限公司奉节发电厂(以下简称奉节电厂）2M600Mw超临界燃煤火力发电机组于2016年12月投产,本厂锅炉采用东方锅炉厂生产的DG-1852×25.31-118型超临界w火焰燃烧直流炉,汽轮机采用上海汽轮机厂生产的N600-24.2×0.343×566×566型超临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、凝汽式汽轮机。本厂设计的最独特之处是每台机组只设计一台给水泵汽轮机(以下简称小汽轮机）,未设置电动给水泵。故每次单机启动时,只能通过启动锅炉为小汽轮机提供蒸汽,因此燃油消耗相对于其他带电动给水泵的电厂或有二期机组的电厂来说明显偏多。如何在单机启动过程中降低油耗,是本厂节能降耗的重点。本厂结合生产实际,采用了多种降低油耗的方法,逐步摸索出了较为节能的方法,本文主要介绍其中一种汽机侧节油的方法,以供参考。

1系统介绍

1.1汽动给水泵及相关系统

机组的给水系统为单元制系统。每台机组设置一台汽动给水泵,不设电动给水泵:设置3台高压加热器和#3高加前置式冷却器,将给水加热到所需温度,送入锅炉省煤器进口联箱:3台高加前置式冷却器设置一个大旁路。

给水系统设有单台100%容量的汽动给水泵作为工作用泵,汽动给水泵通过齿轮减速箱驱动给水泵前置泵,来提高给水泵进水压头。变速汽轮机(简称小机）设计有中、低压两路汽源进汽方式,机组启动主要通过启动锅炉供汽或邻机辅助汽源冲转。小机排汽至独立设置的小机凝汽器。主给水泵与其前置泵及给水泵小汽轮机组成汽动给水泵组。汽动给水泵组及前置泵同轴布置在汽机房机头侧6.9m层高处。汽动给水泵分别由小机驱动,前置泵通过齿轮减速器由小机带动,向锅炉连续供水并向锅炉再热器及汽轮机高压旁路提供减温水。正常运行时,由汽机四段抽汽作为小机的驱动汽源,再热冷段蒸汽作为启动和低负荷时的备用汽源。当主汽机负荷低于35%BMCR时,四段抽汽参数不能满足小机要求,则自动切换为再热冷段蒸汽供汽。辅助蒸汽汽源可作为小机调试及启动汽源。首台机组启动时,由启动锅炉来汽作为调试用汽,冲转小汽轮机,直接由汽动给水泵实现锅炉启动。

1.2小汽轮机设备规范

小汽轮机设备规范如表1所示。

2本厂机组启动降低油耗的方法（汽机侧)

方法一:当有一台机组运行,需要启动另一台机组时,可采用临机供汽方式,即将运行机组辅汽联箱的蒸汽通过辅汽联络管送至启动机组的辅汽联箱,进而驱动启动机组的小汽轮机工作。由于不需要使用启动锅炉,故此方式下启动机组的小汽轮机油耗为零,是小汽轮机最为节能、快速的启动方式。

方法二:当单机启动时,即另一台机组也停运的情况,由于没有外来蒸汽,只能采取投运启动锅炉来供给主厂房内的辅汽联箱母管,以此驱动小汽轮机工作。这种方法的特点是启动耗时较长,小汽轮机的驱动全靠两台启动锅炉作功,以消耗燃油为代价,故十分不节能。

3节能效果分析

本厂作为全国首台未设电泵的w火焰机组,机组启动油耗是每次技术、经营部门重点关注的指标。结合以往本厂的启动经验,冷态启动时一般油耗是80～l00t,热态启动时一般油耗是40～60t。本厂共配备两台启动锅炉,在单机启动前期,只冲转小汽轮机的话,仅需投运一台启动锅炉即可满足需求。

从上述降低油耗的方法来看,方法二由于本厂客观条件的限制,不可避免地产生燃油消耗。由于该油耗因小汽轮机的工作而产生,故需要对小汽轮机进行改进。目前基于运行方面的方法就是提前将小汽轮机进行低速盘车,以此减少小汽轮机暖机时间,即减少小汽轮机的启动时间,从而达到节省燃油的目的。

本厂小汽轮机为单台设置,对于国内单台机组双汽泵设置的600Mw机组,其最大功率达到了53.4Mw,且小汽轮机、给水泵、前置泵均为同轴,故整个给水泵组的长度相对于普通给水泵组要长,转动部件要重得多。若停运时间过长,则会导致像发电用汽轮机那样存在一定的热弯曲而造成偏心度升高,偏心度过高的危害就是冲转时转动部件振动过大或发生动静摩擦。对于偏心度升高问题,本厂之前的应对措施就是增加暖机时长,使小汽轮机转子部件受热更均匀,以此降低偏心度。查看以往本厂的机组启动过程,小汽轮机由冷态静止状态直接启动,冲转时的初始偏心值高达l90～500ur,当转速升至l500～/rin以上时,小机会因为振动大,保护动作而跳闸（本厂小汽轮机轴承振动保护报警值是76ur,动作值是l50ur。保护动作逻辑是当任一轴承一向达l50ur且另一向达76ur,则保护跳闸小汽轮机）。为了降低偏心度（本厂经验值是<40ur）,避开小汽轮机振动保护值,之前只能将小汽轮机转速维持在600～800～/rin进行低速暖机,故暖机时间延长,燃油消耗增加。经过后期运行摸索,在小汽轮机启动前＋h人工盘车一次,利用小汽轮机大轴自身重量减少热弯曲,提前降低转子偏心。在冲转时就能顺利越过l500～/rin这个转速点,不会因为振动大而跳闸。相对于之前未提前盘车时的启动,暖机时间节省约lh。按单台启动锅炉标准油耗57＋0kg/h计算,共节省燃油5.7＋t。按全年两台机组小汽轮机共计启动8次计算,共节约燃油约55t,按目前市场上燃油（#0轻柴油）单价7000元/t计算,全年仅此一项节省燃油成本l＋万元。同时,还缩短了小汽轮机的启动时间,有利于推进整个机组的启动工作,使机组启动的时间节点得到优化,效率更高。

4结语

火力发电厂是能耗大户,在燃煤价格居高不下的市场背景下,电厂降低自身的成本消耗尤为重要。节能降耗的举措之一就是降低燃油消耗,油耗是每个电厂的重要指标,尤其是机组启停的油耗问题尤为重要。本文降低机组启动油耗的案例就是在这样的背景下形成的,在机组启动前,在保障设备安全的前提下,通过提前对小汽轮机进行低速盘车,降低给水泵组的偏心度,以此降低小汽轮机的启动能耗,达到节油省时的目的。