15 漳州后石电厂6X600MW超临界机组 高压给水系统设计.docx
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15漳州后石电厂6X600MW超临界机组高压给水系统设计
2003年热机专业技术交流会
西南院技术交流资料之二
漳州后石电厂6X600MW超临界机组
高压给水系统设计
国家电力公司西南电力设计院
二00三年十月成都
漳州后石电厂6X600MW超临界机组
高压给水系统设计
主任工程师:
科长:
编写:
漳州后石电厂6X600MW超临界机组
高压给水系统设计
目录
1概述
2机组简介
3给水泵组主要技术规范
4给水系统主要设计原则及特点
5给水系统的运行
6给水系统设计的几个问题
7结束语
1概述
漳州后石电厂由台塑美国公司(FormosaPlasticCorp.USA)独资兴建,由华阳电业有限公司建设和运行。
电厂厂址位于福建省龙海市港尾镇后石自然村,距龙海市约37km,西去港尾镇14km,水路距厦门港约9nmile。
电厂建设规模为6×600MW,机组全部采用超临界参数,一次设计,分期连续建设。
其中6台汽轮机全部采用日本三菱重工高砂制作所产品,6台发电机采用三菱电机株式会社产品,1~4号锅炉采用三菱重工神户造船所产品,5~6号锅炉为美国ABB/CE公司供货。
机组辅助设备全部采用招标方式在国际上采购,除部分小设备由台湾和大陆供货外,主要辅助设备均由ABB、法国阿尔斯通和日本三菱等厂商供货。
本工程热机部分的管道设计采用美国标准,因此管道规格系列也采用的是美国标准。
本工程6×600MW机组的锅炉岛及其尾部详图设计由三菱公司负责。
电力设计院热机专业设计内容包括除主蒸汽、再热、旁路、暖风器疏水、锅炉汽水分离器至凝汽器启动系统以外的其他热力系统以及闭式循环冷却水系统的设计和设备选型,汽机房布置,辅助车间的设计和设备选型。
对于锅炉给水系统,8号高加旁路管道以后至省煤器的高压给水管道、过热器、再热器减温水管道由三菱公司负责设计,锅炉给水系统的其他部分由电力设计院负责。
漳州后石电厂为我国目前最大的600MW超临界机组基地,也是由我国国内电力设计单位第一个独立承担设计的大型超临界滨海电厂。
西南电力设计院抓住机遇,始终坚持“质量第一,信誉至上”的方针,把后石电厂作为“上台阶,上水平”的工程项目,组织大量高水平的设计人员投入这个工程,精心组织,于1996年完成工程的可行性研究和初步设计,于1998年底按业主要求保质保量地完成整个工程的施工图设计。
1号机组已于1999年11月投运,2号机组已于2000年6月投运,3号机组已于2001年5月投运,4号机组已于2002年7月投运,预计5号机组于2003年11月投运,6号机组正在建设中。
2机组简介
2.1锅炉
型式:
双炉膛、超临界、一次再热、平衡通风、室外式、直流炉。
锅炉MCR工况
锅炉最大连续出力:
1950t/h
过热器出口压力:
约25.79MPa(a)
过热器出口温度:
543℃
再热器出口压力:
约4.63MPa(a)
再热器出口温度:
569℃
给水温度:
287.6℃
锅炉效率(LHV):
约92%
2.2汽轮机
型式:
超临界、中间再热、单轴、三缸四排汽、凝汽式。
型号:
TC4F-30
额定功率:
600MW
额定进汽量:
1781.95t/h
主汽阀额定进汽压力:
24.61MPa(a)
主汽阀进汽温度:
538℃
再热蒸汽额定进汽压力:
3.91MPa(a)
再热蒸汽进汽温度:
566℃
再热蒸汽额定流量:
1413.06t/h
循环冷却水温度:
28℃
排汽压力:
0.00747MPa(a)
排汽量:
1028.52t/h
机组净热耗:
7766.51kJ/kW.h
(1855kcal/kW.h)
额定转速:
3000r/min
2.3发电机
型式:
全密闭氢冷式
额定功率:
600MW
额定容量:
706MVA
电压:
23kV
频率:
50Hz
功率因素:
0.85
转速:
3000r/min
励磁方式:
旋转无刷励磁
3给水泵组主要技术规范
3.1汽动给水泵
汽动泵
汽动泵前置泵
制造厂:
MHI
MHI
泵型号:
MDG366
MLC350×300M
泵进口流量:
·保证点(m3/h)
1203
1203
·最大流量点(m3/h)
1324
1324
·最佳流量点(m3/h)
1203
1203
·最小流量点(m3/h)
400
400
泵中间抽头流量:
·保证点(m3/h)
70
无
·最大流量点(m3/h)
70
无
·最佳流量点(m3/h)
70
无
·最小流量点(m3/h)
70
无
泵转速
·保证点(rpm)
5740
1780
·最大流量点(rpm)
5740
1780
·最佳流量点(rpm)
5740
1780
·最小流量点(rpm)
约4600
约1424
泵出口压头(TDH)
·保证点(m)
3765
100
·最大流量点(m)
3511
95
·最佳流量点(m)
3765
100
·最小流量点(m)
4620
124
·关闭压头(m)
4650
132
泵中间抽头压力
(总压头)
·保证点(m)
1843
·最大流量点(m)
1637
·最佳流量点(m)
1843
·最小流量点(m)
80%转速约1440m
泵效率
·保证点(%)
86
85
·最大流量点(%)
84.4
85
·最佳流量点(%)
86
85
泵进口法兰处要求的NPSH值(3%decay)
·保证点(m)
35.9
6
·最大流量点(m)
40
6.9
·最佳流量点(m)
35.9
6
·最小流量点(m)
30
5.5
3.2电动给水泵
电动泵
电动泵前置泵
制造厂:
MHI
MHI
泵型号:
MDG346
MLC300×200O
泵进口流量:
·保证点(m3/h)
664
664
·最大流量点(m3/h)
730
730
·最佳流量点(m3/h)
664
664
·最小流量点(m3/h)
230
230
泵中间抽头流量:
·保证点(m3/h)
70
无
·最大流量点(m3/h)
70
无
·最佳流量点(m3/h)
70
无
·最小流量点(m3/h)
70
无
泵转速
·保证点(rpm)
6245
2975
·最大流量点(rpm)
约6245
2975
·最佳流量点(rpm)
6245
2975
·最小流量点(rpm)
约5000
2975
泵出口压头(TDH)
·保证点(m)
3759
98
·最大流量点(m)
3593
91
·最佳流量点(m)
3759
98
·最小流量点(m)
4245
128
·关闭压头(m)
4285
132
泵中间抽头压力
(总压头)
·保证点(m)
1934
·最大流量点(m)
1752
·最佳流量点(m)
1934
·最小流量点(m)
80%转速约1376m
泵效率
·保证点(%)
83.1
84
·最大流量点(%)
84
83.9
·最佳流量点(%)
83.1
84
泵进口法兰处要求的NPSH值(3%decay)
·保证点(m)
26.8
7.4
·最大流量点(m)
32.2
8.5
·最佳流量点(m)
26.8
7.4
·最小流量点(m)
25.6
7.1
4给水系统主要设计原则及特点
高压给水系统采用单元制,每台机组设置2×50%容量的汽动给水泵组及1×30%容量的电动调速给水泵组,两台汽动泵作为正常运行,一台电动调速泵作为启动和备用。
汽动给水泵和汽动泵前置泵为同轴,由小汽机驱动,汽动给水泵和汽动泵前置泵之间有一变速齿轮。
电动给水泵和电动泵前置泵分别由不同的电机驱动,电动给水泵配置有液力耦合器。
启动电动泵前置泵以实现高加和锅炉清洗。
为了保证汽动给水泵组、电动给水泵、电动泵前置泵在启动和低负荷期间安全、稳定的运行,每台泵设置有最小流量再循环装置,其中电动泵前置泵为开-关式,其它的为调节式。
主给水采用一级调节,主路上不设调节阀,在电动调速泵出口设有调节阀供启动和低负荷时使用。
三台高压加热器采用小旁路,各加热器设置有电动旁路阀,以便某台加热器故障切除不致影响其它加热器运行,系统灵活,热经济性好。
汽动给水泵的正常汽源为主机的五段抽汽、辅助蒸汽作为备用汽源。
在8号高加出口设有高加清洗排放管路,一路去锅炉岛扩容罐,另一路返回到凝汽器。
主要为了实现高压给水系统的清洗。
汽动给水泵组、电动给水泵组均设有中间抽头系统,用于锅炉再热器减温。
该系统不属于我院的设计范围。
在电动泵前置泵出口,设有一路管道与汽动泵、电动泵出口总管相连。
该路管道的作用是为了满足高压给水系统,锅炉受热面的清洗和锅炉的注水。
在8号高加出口,设有锅炉上水管道,该管道与凝结水系统相连,可以实现由补给水泵向锅炉上水的功能。
5给水系统的运行
5.1暖泵
三台给水泵均设有暖泵系统,所有备用给水泵组均应处于暖泵备用状态,以防止紧急启动时对泵体的热冲击。
暖泵系统有两种:
一种是正向暖泵,另一种是反向暖泵。
第一台给水泵(电动泵)启动前采用正向暖泵系统;反向暖泵系统用在两台泵运行一台泵备用或一台泵运行两台泵备用的情况下。
正向暖泵:
电动给水泵启动前,借助给水箱静压,将给水箱热水经给水箱下水管、前置泵、给水泵进水管,从泵体下部的出口端排出。
暖泵排水管上串联两个截止阀。
反向暖泵:
运行前置泵的热水经暖泵联络管,从备用给水泵底部接口接入,反向从给水泵入口经前置泵出口,入口返回给水箱。
5.2给水系统清洗
锅炉点火前,给水系统应进行清洗,用于除去给水管道、高压加热器水侧、锅炉省煤器、水冷壁、汽水分离器及炉水回收系统内的杂质及铁锈。
给水系统清洗应在凝结水系统清洗已完成,除氧器水箱水质合格时,才可进行。
给水系统清洗分两步进行。
第一步:
高加清洗
启动电动泵前置泵,投入再循环,除氧器加热给水到100℃,待前置泵运行正常,打开锅炉清洗门MVP-4#102、MV-4#103,对高压加热器及其给水管路进行清洗。
清洗水流量为585t/h,清洗水在8号高加后经清洗管路排至锅炉岛扩容罐,然后溢流排地沟、待排水浊度小于3ppm时,不再排放。
清洗水经8号高加后返回凝汽器,进行循环清洗。
待给水水质达到含氧量<0.01ppm,M-Fe<0.05ppm,K-s<0.5ppm,T-Cu<0.01ppm,SiO2<0.03ppm时,清洗合格。
第二步:
锅炉清洗
高加清洗合格后,停止至凝汽器的循环,向锅炉省煤器、水冷壁及汽水分离器上水,仍保持清洗水流量为585t/h,经汽水分离器后排至锅炉岛扩容罐,溢流地沟排放,待排水浊度小于3ppm时停止排放,清洗水经炉水回收系统进入凝汽器,继续进行循环清洗,当从汽水分离器取样的水质达到高加清洗合格的水质指标时,锅炉清洗完成,具备点火条件。
5.3锅炉启动
锅炉清洗合格后,关闭电动泵前置泵出口的清洗电动门,启动电动给水泵,通过最小流量再循环运行至泵运转正常后,开启电动泵出口电动隔离阀,向锅炉进水。
电动泵出口气动调节阀投入自动,调节泵出口压力。
电动泵带负荷后逐步提高电动泵转速,增加给水流量。
通过改变电动泵转速和泵出口气动调节阀的自动调节作用,保持给水流量为锅炉启动流量(400t/h),主蒸汽压力为锅炉启动压力(84ata)。
当机组负荷达35%左右,一台汽动给水泵启动,同时打开汽动泵出口电动阀,最小流量再循环投入自动调节,逐步升速。
当泵出口压力大于止回阀后给水母管压力时,止回阀被打开,汽动泵开始供水,随着汽动泵转速上升,流量也逐渐增加,为保持给水流量为启动流量不变,电动给水泵流量逐渐减少,当电动给水泵流量降至某一数值时,汽动泵转速切换为自动,电动给水泵转速改为手动控制,且电动泵出口调节阀也投入自动调节,当电动泵转速降至最低转速时,切除运行,整个切换过程应做到无扰动切换。
待电动泵切除运行后,再启动第二台汽动给水泵,当两台汽动给水泵转速相等时,第二台泵的转速投入自动,两台泵将按锅炉煤水比自动控制,按机组负荷要求供水。
5.4机组正常运行
机组正常运行期间,二台汽动泵及其前置泵均投入运行,启动泵作为备用。
汽动给水泵正常运行时,汽源为主汽机五段抽汽,这种运行方式较为经济可靠。
当机组负荷降低至抽汽压力不足时,辅汽控制阀会自动打开,此时辅汽与五段抽汽同时驱动汽动给水泵运行。
5.5异常运行
当两台汽动泵运行,其中任一台跳闸时,机组实现RB功能减负荷至50%;当一台汽动泵运行,运行泵事故跳闸时,机组只能停机。
甩负荷时,机炉即跳闸,锅炉停止进水,汽动泵通过最小流量再循环运行,直至小汽机跳闸。
高加故障时,给水通过其旁路运行,该级高加切除运行工况。
停机时,给水泵汽轮机需由辅汽供汽,以保证其逐渐安全停运。
6给水系统设计的几个问题
6.1高加进、出口及旁路阀型式选择
在初步设计和施工图设计阶段,本工程高加进、出口及旁路阀型式均按电动考虑。
由台湾吉兴公司设计的同类型机组麦寮电厂,其高加进、出口及旁路阀型式均按手动考虑。
鉴于麦寮电厂高加进、出口及旁路阀型式按手动考虑,因此,台塑专案组要求后石电厂的设计标准要与麦寮电厂相同。
台塑认为:
i)高加进、出口及旁路阀型式选用手动,可以满足工艺流程的要求;
ii)台塑预先按吉兴公司麦寮电厂的设计,向三菱锅炉提供的控制系统确定了I/O点数目。
若增加控制系统I/O点数,控制系统合同价应作调整。
鉴于以上两点理由,台塑要求我院修改设计。
对于台塑提出的要求,院里经过认真、仔细的研究并查阅了部分相关法规和资料,认为台塑要求修改设计不合理并对设备安全运行存在隐患,并以书面型式向台塑高层阐述了西南院的设计观点。
西南院的回复意见如下:
(1)仅从防止汽轮机进水角度来考虑,西南院认为高加进、出口及旁路阀采用手动阀是可行的。
(2)从保护高加安全角度来考虑,西南院认为高加进、出口及旁路阀必须采用电动阀,其理由如下:
I、根据中华人民共和国水利电力部《火力发电厂高压加热器运行维护守则》,高压加热器进、出口及旁路阀应能与高加高水位自动控制联动并列为高加保护装置的必备条件。
ii、根据上述高加运行维护守则,在运行中发生汽、水管道及阀门等爆破,危急人身及设备安全时,高压加热器(水侧和汽侧)应紧急停用。
iii、高加疏水系统(正常和事故疏水)的排放能力可以满足两根加热器管子(四个断口)流出的水量。
西南院认为:
在高加出现爆管的情况下,若不能立即隔离高加,爆管后的高速水流会冲刷加热器相邻管子,扩大事故范围,致使多根管子(多于两根)爆破,危及加热器的安全,同时机组须减负荷并导致紧急停机。
西南院强调:
在高加爆管的情况下,必须快速切除高加。
iv、根据Delas传真:
CP1/DEL/0223/FPCC19/03/98,从确保高加安全的角度出发,Delas强烈推荐高加进、出口及旁路阀采用电动阀。
v、高加进、出口及旁路阀采用电动阀方案已经过初步设计审查会审定并经福建省电力局认可。
鉴于以上几条理由,台塑专案组经过研究后,最终同意了西南院的设计方案。
后经了解,麦寮电厂向韩国一家公司咨询后,已准备将高加进、出口及旁路手动门改为电动阀。
6.2电动给水泵能否作紧急备用的问题
电动给水泵除了在机组启动和低负荷时运行以外,应在汽动给水泵故障时能起到备用泵的作用,它能和一台汽动给水泵一起承担90%额定负荷运行。
但本工程电动给水泵不能作为汽动给水泵的紧急备用,其理由如下:
i、电源问题。
本机组的电动给水泵容量为30%,电动机功率为8300kW,由启动变压器的公用电汇供电。
本机组类似于华能上海石洞口第二电厂,该厂经过实测电动给水泵启动时电汇电压下降20%,将影响其他电气设备正常运行;特别是煤、灰和化水的控制用电源,会因此而跳闸。
在电源正常时电动给水泵电动机从启动到转速稳定的时间为3.9秒;启动电流为额定电流的5倍多。
ii、电动机达到正常转速以后,还需要将勺管从零位升到当时需要的给水泵转速,即相当于给水泵从1200r/min升到3200r/min左右,至少也要2~3秒。
iii、电动给水泵的最小流量控制阀的控制时间必须满足最小流量保护的要求,否则也会使已经启动的电动给水泵脱扣。
目前最小流量控制阀的动作很慢,无法满足需要。
iv、锅炉制造厂允许断水的时间为15秒,即要求在15秒内电动给水泵应能正常运行,上述几点能否在15秒内完成还是有疑问的。
v、即使以上四点均无问题,根据ABB-BP(上海石洞口二厂锅炉承包商,本工程锅炉制造商日本三菱未提供类似资料)提供的数据,锅炉在满负荷条件下,两台汽动给水泵脱扣,如电动给水泵在15秒内启动成功,锅炉仍会因分离器进口温度超限而MFT;目前电动给水泵只能在70%负荷下满足备用泵的要求;如果需要在满负荷下满足备用泵的要求,根据ABB-BP的计算,必须在锅炉断水15秒后提供48%MCR流量的给水才能保证不超温,这对于现有的电动给水泵的容量来说,保持48%MCR流量下的电动给水泵差压不可能达到锅炉的压力要求。
以上情况说明电动给水泵的紧急备用是不可能实现的。
因此,当发生一台给水泵故障时,只能依靠RB功能来保证机组降负荷运行,然后再启动电动给水泵;当两台汽动给水泵故障时,应立即MFT。
7结束语
本交流论文是根据漳州后石电厂6×600MW机组初步设计和施工图设计文件、锅炉部分资料编写的。
本工程#1~#4机组已投运,从投运情况看,高压给水系统运行正常,可以满足机组的各种运行工况。
本交流论文只对部分问题谈了一些粗浅的看法,不太全面,仅供参考。
由于本人技术水平有限,文中一定有许多不妥或错误之处,请各位专家批评指正。
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