1、概述
    十里泉發(fā)電廠6，7號機組，單機容量300 MW;采用哈爾濱鍋爐廠制造的型號為HG - 1025/18.2 -YM8、設計額定蒸發(fā)量910 t/h鍋爐，采用哈爾濱汽輪機廠制造的型號為N300-16.7/537/537、具有8段不可調(diào)整抽汽汽輪機；系統(tǒng)配置2×50%容量汽動給水泵組及1×50%容量電動給水泵組，單臺機組均設有獨立的輔汽系統(tǒng)，兩機輔汽采用母管連接。輔汽汽源可由兩個方面提供：鄰機輔汽聯(lián)箱；二段抽汽（冷再）。輔汽系統(tǒng)主要為滿足機組啟、停及非正常工況下有關燃油霧化、汽機軸封、除氧器加熱等的用汽需要。
2、傳統(tǒng)上水方式及存在的問題
    小汽輪機有高壓和低壓兩個相互獨立的汽源，低壓汽源為主機四段抽汽或高壓輔汽連箱來汽，高壓汽源為新蒸汽。小汽輪機排汽到凝汽器。機組給水系統(tǒng)設計原則為：在開停機組時利用電動給水泵組作工作泵，機組負荷大于90MW后，隨著負荷的增加，投入一套或兩套汽動給水泵組，負荷大于150MW退出電泵組作正常運行時的備用泵。
    傳統(tǒng)上水方式存在以下問題：
    ①機組冷態(tài)啟動時，從啟動電動泵至機組帶150MW負荷（即停止電動泵時），需要15 h甚至更長時間，這段時間內(nèi)，電動給水泵要消耗大量的廠用電。
    ②汽動泵啟動時，暖機暖泵需要一段時間。因此，在機組負荷150 MW之前，若電動泵發(fā)生故障，汽動泵不能立即投運，則勢必要造成鍋爐給水中斷，從而使整臺機組啟動工作失敗。使設備的可靠性降低。
    因此，如何使鍋爐給水泵運行方式更加安全、經(jīng)濟、合理，是必須考慮的問題。機組啟動時，鍋爐采用無電泵上水不失為一個可行的優(yōu)化方案。
3、上水方式優(yōu)化方案及可行性分析
3.1上水方式優(yōu)化方案
    提出以下3種上水方式優(yōu)化方案：
    ①機組冷態(tài)（或溫態(tài)）啟動時不再啟動電動給水泵，而是首先采用除氧器充壓法（溫態(tài)時啟動汽動泵的前置泵）向鍋爐進水代替電動給水泵向鍋爐上水。當汽包起壓，靜壓上水困難時，可以啟動汽泵前置泵，增加上水壓頭。此方案可稱為靜壓上水。
    ②由于汽動泵前置升壓泵的揚程低(出口壓力1.34 MPa)，當汽包壓力達到近0.5 MPa時，前置升壓泵無法進一步滿足鍋爐給水壓力的需要。這時，仍然不啟動電動給水泵，而是直接啟動汽動主給水泵（這時小汽輪機汽源為高壓輔汽聯(lián)箱來汽），利用汽泵小汽輪機升速暖機的機會進一步提高給水壓力，以滿足鍋爐供水的需要。當負荷升至120 MW時，進行小汽輪機汽源的切換，即從高壓輔汽連箱來汽切換到四段抽汽直至滿負荷，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
③機組熱態(tài)（或極熱態(tài)）啟動時，直接利用高輔汽源沖動小汽輪機，啟動汽動主給水泵上水。
3.2優(yōu)化方案可行性分析
    除氧器加壓向鍋爐上水可行性分析。如圖1所示，由理想流體的伯努里方程有：由此理論計算可知，只要除氧器水位表面蒸汽壓力達到0.51 MPa，即可將除氧器水箱的水壓至鍋爐汽包。為克服沿程阻力和局部節(jié)流損失，將除氧器壓力提高至0.6 MPa，就能克服上述阻力。因此理論上采用除氧器加壓向鍋爐上水是可行的。
3.3 機組啟動中采用汽泵組上水可行性分析
    小汽輪機及汽動給水泵在設計工況下的運行參數(shù)見表1。
    輔汽正常運行由冷再供汽，機組啟停中由鄰機供汽，其壓力定值為0.85 MPa，溫度為350℃。運行規(guī)程要求鍋爐開始點火升壓前半小時，汽機側投上真空及軸封系統(tǒng)，使凝結器真空逐漸提高到- 85 kPa左右。因此，鍋爐點火升壓前小汽輪機一般己具備沖轉條件。
    從熱力系統(tǒng)及汽泵組本身的特性來分析，小汽輪機輔汽聯(lián)箱來汽完全可以滿足小汽輪機沖轉所需蒸汽量。因此，可以看出只要通過有關試驗，在運行操作上加以補充，機組熱態(tài)啟動或冷態(tài)啟動當汽包壓力達到近0.5 MPa時，利用汽泵組作為開機的工作泵也是可行的。
4、鍋爐啟動無電泵上水具體優(yōu)化方案
4.1  點火前利用除氧器加壓向鍋爐上水
    利用除氧器加壓向鍋爐上水方案如下：
    ①鍋爐汽包壓力為零時，采用靜壓上水方法；
    ②高加水側走旁路；
    ③開啟上水泵，向除氧器補水；除氧器水位達
2、300 mm時，停止上水泵運行；
    ④開啟除氧器再沸騰門，利用輔汽將除氧器加熱至壓力0.75 MPa，溫度60～90℃；
    ⑤開啟主給水電動門，向汽包上水；上水期間利用輔汽加熱，保持除氧器壓力在0.65～0.75MPa之間，上水過程要保持除氧器汽源穩(wěn)定，壓力穩(wěn)定，避免超壓；
    ⑥當除氧器水位降至1800 mm時，暫停除氧器加熱，開啟排氧門，將除氧器壓力降至0.3 MPa;
    ⑦啟動上水泵向除氧器補水至2 300 mm，停止上水泵運行，繼續(xù)利用輔汽將除氧器加熱至0.75MPa，向汽包上水；重復上述除氧器補水、加熱、汽包上水過程，直至汽包達到正常水位。
4.2投入鄰爐加熱后利用前置泵上水
    鍋爐上水至正常水位后，關閉鍋爐主給水電動門，利用給水旁路調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)水位，根據(jù)需要投入鄰爐加熱，汽包壓力上升后（或溫態(tài)汽包壓力較高時），采用除氧器充壓法不能滿足鍋爐供水要求，可啟動汽泵前置泵，增加上水壓頭。鍋爐點火后可利用爐水溫度升高時的膨脹，開啟鍋爐側放水門來保持汽包水位。
4.3  鍋爐升壓后利用汽泵上水
    按運行規(guī)程要求鍋爐開始升壓前半小時，汽機側投上真空及軸封系統(tǒng)，使凝結器真空逐漸提高到- 85 kPa左右，利用輔汽聯(lián)箱汽源沖動一組汽動給水泵組，提速到1 500 r/min處，暖機30 min，利用汽泵出口壓力對鍋爐上水，待鍋爐汽包升壓至0.5MPa，旁路開啟后鍋爐蒸發(fā)加強，汽泵出力不能滿足鍋爐供水要求，汽包水位開始降低時，將汽泵組升速至3 000 r/min，對鍋爐進行供水。在此種情況下，鍋爐升溫升壓到滿足主機沖轉參數(shù)(P-3.5～4.2MPa，t＝320～360℃)需用3.5 h。汽泵組的實際特性范圍為：通過再循環(huán)系統(tǒng)，在維持最小流量160t/h以上，同時為鍋爐提供受熱面蒸發(fā)及升溫升壓發(fā)生的疏放水消耗所需的供水量，出口揚程在4.0～9.0 MPa范圍，耗功不大。鍋爐汽包水位的調(diào)節(jié)靠小汽機轉速與主給水旁路調(diào)節(jié)門開度大小聯(lián)合調(diào)節(jié)，直到機組負荷達90MW時，將給水控制由旁路門切至主給水門。
4.4汽機沖轉、升速、暖機并網(wǎng)、帶負荷
    主汽輪機在沖轉、升速、暖機及并網(wǎng)帶負荷至120 MW過程中，按運行規(guī)程要求鍋爐分階段逐漸提壓及升溫。發(fā)電機并網(wǎng)以后，機組在150 MW負荷以下按滑壓運行，汽動泵組隨著給水量的增加及壓力的提高，需分階段逐漸提升汽泵組的轉速，這樣靠通過開大小汽輪機調(diào)門增加進汽量來實現(xiàn)。
    隨著機組負荷的增加，給水量不斷增大，由于輔汽聯(lián)箱至小汽機用蒸汽系統(tǒng)管路及汽源條件所限，小汽機用汽量的增加使小汽機進口壓力也不斷降低，從最開始的接近輔汽聯(lián)箱處壓力逐漸降低至0.4 MPa以下，由輔汽聯(lián)箱處蒸汽驅動的汽動給水泵組承擔鍋爐的上水任務與主機對照存在一個極限負荷點。試驗表明，此點在主機負荷約120 MW附近，這時主機四段抽汽壓力達0.4 MP以上，應迅速進行小汽機的汽源切換工作，運行的汽泵組工作汽源由輔汽聯(lián)箱供汽切換到四段抽汽上。隨后，按運行規(guī)程要求開出第二組汽泵組，電動給水泵組一直作備用狀態(tài)，機組繼續(xù)升負荷到調(diào)度要求的水平上。
5、無電泵啟動上水方案優(yōu)越性分析
    ①從鍋爐上水至鍋爐點火升壓至汽包壓力0.5MPa這個階段，與傳統(tǒng)方法相比，利用除氧器壓力或用一臺小泵（前置泵）代替一臺大泵（電動給水泵）完成了鍋爐供水任務，節(jié)省了廠用電，對節(jié)省給水泵的耗電量有利。采用除氧器加壓向鍋爐上水法可充分利用現(xiàn)有設備，不需要任何改動和投資。300MW機組給水泵低負荷下功率范圍為3 500～5 500kW，開機一次，從鍋爐進水至鍋爐點火給水泵需運行4～5 h，耗電約為17 500～27 500 kW h，因此采用除氧器加壓向鍋爐上水的方法機組一次冷態(tài)啟動可節(jié)約廠用電20 MW h，并且避免頻繁啟停給水泵對廠用電系統(tǒng)造成的沖擊，避免給水泵長期處于低負荷運行，延長了給水泵壽命。
    ②從鍋爐點火至機組帶上150 MW負荷再到電汽泵切換完畢階段，約需7.5 h。傳統(tǒng)啟動方式采用調(diào)速電動泵向鍋爐上水，由于液力偶合器的效率在低負荷時比小汽輪機的效率低得多，并且還有機電損失和輸變電損失。采用電泵組做工作泵，要耗廠用電38～42 MW h，改進啟動方式后，由于小汽機在負荷變化時效率變化較小，又是直接驅動給水泵，中間能量轉換的環(huán)節(jié)少，輔助汽量計算只有15 t左右，按熱值折合成約26 MW h，降低廠用電不說，單從能源消耗上比較，采用汽泵組比采用電泵組，每次要少耗能量12～16 MW h，因而熱經(jīng)濟性好。
    ③從安全性上分析，由于整個啟動過程中，電動給水泵組始終處于備用狀態(tài)，并且其啟動速度非�？�，故開機過程中對給水系統(tǒng)來說，用汽泵組也比用電泵組其可靠性更高，因而提高了啟動的可靠性。
    ④運行操作上，二者比較，用汽泵組開機增加的操作量為輔汽聯(lián)箱至小汽輪機調(diào)試汽源系統(tǒng)的操作，減少了開停電泵組的操作，所以二者沒有太大的差別。從時間上來看，鍋爐點火時，就開出一套汽泵組，比等主機負荷到90 MW以上再接著連投兩套汽泵組，這樣對減少運行人員集中在一段時間內(nèi)完成過多的操作比較有利。
6、結論
    經(jīng)過幾年多次啟動經(jīng)驗和上述分析計算表明，機組啟動過程中對鍋爐給水泵系統(tǒng)操作方法的改進．一方面減少了電動給水泵的運行時間，節(jié)約了廠用電；更重要的是，可以使整個啟動過程始終有一臺電動泵作備用，提高了機組啟動過程中的可靠性。因此，采用此優(yōu)化上水方案后，使鍋爐給水系統(tǒng)運行的安全性和經(jīng)濟性都有了較大的提高。