炉水循环泵在超临界火力发电机组中的应用

·66·能源研究与管理２０１２（３）

开发与应用

炉水循环泵在超临界火力发电机组中的应用

黄桂兰

（福建永福工程顾问有限公司，福州３５０００１）

摘要：介绍了炉水循环泵在超临界机组中的应用，系统地阐述了炉水循环泵注水及其启动过程的要点，并对超临界锅炉炉水循环泵故障解列时机组启动特性进行了分析，最后对炉水循环泵故障情况进行了介绍，对炉水循环泵在超临界机组中的应用具有一定的参考意义。关键词：炉水循环泵；超临界机组；火力发电；应用中图分类号：ＴＫ２２９．２

文献标志码：Ａ

文章编号：１００５－７６７６（２０１２）０３－００６６－０２

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ＨＵＡＮＧＧｕｉ－ｌａｎ

（ＦｕｊｉａｎＹｏｎｇｆｕＰｒｏｊｅｃｔＣｏｎｓｕｌｔａｎｔｓＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｆｕｚｈｏｕ３５０００１，Ｃｈｉｎａ）

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引言

超临界机组启动系统设置炉水循环泵（或称“炉水泵”），减少了启动过程中的能量损失和工质损

失，提高了水冷壁的质量流速，有利于锅炉的快速启停，并对锅炉具有较佳的冲洗效果。机组炉水泵采用无密封的湿定子电机，定子绕组长期浸没于高温、高压的环境中，工作条件十分恶劣，并且炉水循环泵对电机腔室冷却水水质和可靠性要求较高，易于发生电机腔室滤网堵塞等事故，致腔室温度升高而影响电机安全性［１］。因此，在炉水泵启动和运行过程中，对其运行特性充分了解，从运行的角度确

保炉水泵的安全运行十分必要。本文主要介绍了炉水循环泵注水及启动过程的关键点，并且针对超临界机组炉水泵故障解列时其启动过程进行了分析，最后对炉水泵主要故障进行了分析，对炉水泵在超临界机组中的应用提供参考作用。

１炉水循环泵及其系统

炉水泵主要由电机、转动部分、热屏蔽装置、推力和径向轴承、冷却器、过滤器等部分组成。炉水泵和驱动电机形成一个封闭的偶联装置。装置垂直安装，电机在泵壳的正下方。整套泵装置充注液体，压力与整个系统压力相同。电机部分

收稿日期：２０１２－０５－１７

作者简介：黄桂兰（１９８５－），女，重庆人，工程师，研究生，毕业于重庆大学，热能与动力工程专业，主要从事电力设计。

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和泵壳之间通过泵壳紧固螺栓连接，整套泵装置处于密封状态。

炉水泵电机的冷却系统由高压冷却水管路（包括注水管路）和低压冷却水管路２部分组成。高压冷却水管路和电机腔体连接，腔室内高压水主要用于冷却电机，腔室外为注水管路，注水分为两路，一路为正常情况下注水及冲洗水，一路为高压紧急注水，前者不需经过低压冷却器冷却，后者需经过低压冷却器冷却。低压冷却水不直接参与电机冷却，主要用来冷却腔室内高压冷却水和高压紧急注水。

２炉水泵注水过程中所需注意事项

来自注水管路的水进入炉水泵电机腔室前，为防止固体杂物进入电机腔室，因此在系统投用

前必须进行冲洗。低压冷却水进入热交换器、高压冷却器前，为防止运行中杂物沉积或堵塞，因此在投用前也必须进行冲洗。由于腔室内水质要求较高，因此，注水系统和冷却水系统管路的冲洗对炉水泵的安全运行至关重要，冲洗过程中主要应注意３个要点：

１）注水系统向电机注水前，水质（浊度、ｐＨ值、电导率等）必须符合厂家所给标准；２）炉水泵电机注水流量控制在２～４Ｌ／ｍｉｎ，注水流量过大则易在电机腔室内产生气泡从而影响电机正常散热；

３）低压冷却水水质达到要求，流量满足对电机腔室的冷却效果。

３炉水循环泵启动过程需注意要点

启动炉水泵时，应对炉水泵进行２～３次点动，以完全排出电机腔室内滞留的空气和气泡。炉水泵启动时应注意密切监视泵进出口差压、炉水泵电流参数。如果泵进出口差压和泵电流均较小，则说明泵出力较小，贮水箱水位、流动正常且排除管道堵塞的情况下则电机可能出现反转。

４超临界锅炉炉水泵故障解列时机组启动分析

对于超临界机组的锅炉而言，在启动及低负荷运行阶段，炉水循环泵确保了锅炉达到最低直流负荷之前炉膛水冷壁的冷却，由分离器分离出来的水下流到锅炉炉水循环泵的入口，通过炉水循环泵提高压力来克服系统的流动阻力和省煤器最小流量控制阀的压降，并提供了冷热态启动和低负荷时所需

的最小流量。由于当炉水泵故障而又急需开机启动时，即采取无炉水泵运行方式开机，以下对超临界机组无炉水泵开机特性进行了分析，并与带炉水泵开机进行了比较，进而凸显了带炉水循环泵启动的重要性、经济性及安全性。

对于超临界机组内置式带炉水泵启动系统，当炉水泵故障又急需开机启动时，即采用无炉水泵冷态启炉方式。启动过程中，给水主要通过贮水箱水位来控制，多余的炉水全部排入疏水扩容器，无循环流量下进入水冷壁的流量全部由给水系统提供，其控制方式同亚临界控制循环锅炉。

采用无炉水泵冷态开机启动会产生一些危险点和主要问题。黄伟等［２］针对某电厂６００ＭＷ超临界机组因炉水泵故障不能投运，机组在无炉水泵运行方式下冷态启动特性进行了分析，并指出，由于大量工质的热量不能回收，热量的损失造成蒸发量降低、过热器系统蒸汽流量减小，导致过热器壁温超温，因此，冷态启动时，必须降低水冷壁的给水流量，但给水流量的降低又会造成水冷壁质量流速降低，可能会带来水动力不稳定、水冷壁超温等问题。刘健鸽等［３］针对某电厂６００ＭＷ超临界机组无炉水泵开机启动过程，也指出一些危险点，如热态冲洗阶段贮水箱水位波动大，要防止贮水箱满水、过热器进水以及水冷壁超温等。另外，无炉水泵启动时，还会出现过热器汽温偏高等问题，吕施展等［４］指出，由于无炉水泵启动，给水热量大量损失，使水冷壁产汽率降低，并且锅炉启动初期燃烧强度弱，造成大量煤粉燃烧滞后，从而使火焰中心抬升，水冷壁吸热量减少，而屏过吸收的辐射热量增加，从而使过热器蒸汽温度偏高。

在无炉水泵运行启动下，由于大量工质的热量不能回收，所以在相同蒸发量下锅炉需要的燃油量、除氧水量以及启动时间均会增加。刘健鸽等［３］指出，无炉水泵冷态开机比原正常开机约增加用油８０ｔ，多消耗除氧水超过３０００ｔ。黄伟等［２］指出，采用无炉水泵冷态开机比原正常开机增加用油约３０ｔ以上，多消耗除氧水２１００ｔ，开机时间也比正常时间长３ｈ以上；热态开机比原正常开机增加用油约１０ｔ以上，多消耗除氧水１２００ｔ，开机时间也比正常时间长１ｈ以上。张向群等［５］对６００ＭＷ超临界机组调试有、无炉水循环泵启动系统冷态冲洗特性进行了分析，指出机组冷态冲洗带炉水泵系统比无炉水泵系统多消耗１００００ｔ。因此，直流锅炉无炉水泵启动浪费了大量的炉水及燃油，不经济。

（下转第７３页）

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参考文献

［１］高澎

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５）对正在运行的机组，应注意防止油中带水、油温过高，定期化验油品水分、杂质和酸值。

，苏晋生，刘卫东，等．汽轮机设备检修技术问答［Ｍ］．

５结束语

经过技术人员的检修处理和运行中的规范操作，即使在突发状况下，发电机组也一直能够正常运行发电，没有设备故障现象发生。通过较长期地观察，可以确认对速关阀卡涩原因分析与处理是较全面的，防范措施也是有成效的，现已编入此机组岗位作业标准书中。

北京：中国电力出版社，２００４．

出［２］青岛捷能汽轮机股份公司．汽轮机使用说明书［Ｍ］．青岛：

版社不详，２００８．

［３］丁树模．液压传动［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００２．［４］王国清，杨世斌，梁建勇，等．汽轮机设备运行技术问答［Ｍ］．

北京：中国电力出版社，２００５．

机械工业出版社，２００１．［５］李培根．机械基础［Ｍ］．北京：

（上接第６７页）

综上所述，超临界直流锅炉在无炉水泵运行方

式下启动会带来一系列安全和经济上的问题，尽管解列时机组冷、热态开机均能成功，但对锅炉设备及机组的安全性均有一定的影响，经济上也不合理，因此建议无特殊情况不允许采用无炉水泵启动运行，更加突出了带炉水循环泵启动在超临界机组中的重要性。

网等措施，以保证机组及炉水泵的正常、安全运行。

６结论

由于炉水泵对水质要求较高，因此注水过程中，应对水质进行实时化验，并严格控制注水流量，启动时，应进行点动，以完全排出电机腔室内滞留的空气和气泡，从机组安全性、经济性考虑，无特殊情况不允许采用无炉水泵开机启动。炉水循环泵在机组的运行过程中，应加强炉水品质监视，常清洗滤网以及对泵的注水情况予以重视等，以保证机组及炉水泵的正常、安全运行。参考文献

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２０１０，２６（６）：５５－５８．的原因分析及对策［Ｊ］．电力科学与工程，［２］黄

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薄立群．６００ＭＷ超临界锅炉机组无炉水循环泵开［３］刘健鸽，

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５超临界机组炉水循环泵故障分析

由于启动系统在工作过程中，炉水循环泵的工质有较高的温度和压力，因此对炉水泵质量要求较

高，目前一般主要靠进口，并且其运行条件恶劣，附件较多，极易发生故障。以下对超临界机组运行过程中炉水泵所出现的问题进行简要分析。

炉水循环泵电机腔室的冷却水水质要求很高，因此机组运行过程中，极易发生由于电机腔室内滤网堵塞［６］，致使炉水泵电机温度高而不得不停炉检修的情况，李培华等［７］对某超临界机组炉水循环泵电机腔室频繁温升异常进行了分析，并指出该厂温升异常的主要原因为：机组运行过程中，贮水箱为炉水内污垢聚积的地方，而该厂布置易使贮水箱中污垢进入到泵电机腔室内，污垢堵塞了腔室内冷却水滤网，进而导致冷却水流量减小，影响了泵的散热，从而导致腔室温升异常。同样，芩小路等［８］对某超临界６００ＭＷ机组炉水泵电机腔室温度频繁报警进行了分析，也指出由于滤网堵塞导致冷却水流量不足，影响散热，进而导致了电机腔室温度持续升高。针对上述问题，因此，炉水循环泵在机组的运行过程中，应加强炉水品质监管，停炉时常清洗滤