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Hayward Tyler海伍德泰勒泵在火电深度调峰中的技术应用

深度调峰,顾名思义是指当火电厂受电网负荷峰谷差较大影响而导致电厂降出力、发电机组超过基本调峰范围进行调峰的一种运行方式;深度调峰的负荷范围超过该电厂锅炉最低稳燃负荷,也超过了电厂现有设备对充分脱硫脱硝的能力,同时增加了环保方面的更大需求,因此深度调峰的要求往往会伴随着灵活性改造在电厂中的同步实施。

虽然此举不可避免的增加了电厂的投入成本,用于设备的改造与维护,但由于我国在新能源发电技术上的迅猛发展,以及客观上存在的煤电产能过剩问题,内外因素必然使得煤电的灵活性改造势在必行。


现在以及可见的未来,新能源在电网中的比例正在逐渐扩大,对调峰电源的需求也逐渐升高,与新能源等电源相比,煤电具有很好的调峰性能。而对于以煤炭为主要能源的我国而言,高调节性的煤电厂就成为了最为现实的可行选择。

势在必行的深度调峰下,对于火电厂而言,是机遇也是挑战。

当负荷降低的时候,给水量降低,锅炉水冷壁管进水分配不均,增加了局部过热的隐患;等离子点火系统通常被安装于中下层燃烧器,而低负荷运行时一般需要投用上层燃烧器;低负荷运行时,锅炉脱硝入口烟气温度降低,会造成脱硝SCR反应器无法正常投入。

因此在面临深度调峰时,就需要针对各类问题进行灵活性改造,将设备进行优化,以保障设备能够在满足深度调峰要求的同时,高效、安全的运行生产,并且兼具绿色与环保。

在这一点上,海伍德泰勒作为扎根于中国市场的锅炉循环泵专家,一直致力于中国火电的发展与建设,最早可以追溯到1978年改革开放的第一缕曙光,泰勒泵就通过M.H.I公司为宝山电厂提供了6台强制循环泵。从那一刻起,泰勒泵与中国火电结下了不解之缘。

时至今日,电厂在面临低负荷运行导致SCR反应器无法正常投入的难题时,锅炉循环泵再一次的承担起了解决难题的重任。

国内外的锅炉专家经过研究总结出,通过增设再循环泵线路,用锅炉循环泵将接近饱和的热水再次送入省煤器入口管道,在此处与锅炉给水汇合后并进入省煤器入口集箱,提高进入省煤器的工质流量和温度,降低烟气放热量从而提升省煤器出口烟温,此种改造针对不同炉型极限升温效果可达50℃左右,可完全满足宽负荷乃至全负荷下SCR脱硝的烟温调节需求。这种方法已经在国内外的电厂改造实践中得到证明。

近年来,内蒙京能京隆、国网能源大南湖、国华太仓、张家港沙洲、华润镇江等电厂的改造项目都采取了以上方法成功地实施了改造,他们在其增设的再循环线路上都采用了泰勒泵。

在所有改造项目安装调试以及后续投运期间,泰勒泵与总包方以及业主保持着频繁的沟通与交流,不断的根据业主所面临的深度调峰实际情况而进行跟踪指导、服务优化。以我国北方某电厂为例,于两年前将泰勒泵应用于SCR改造系统中,后与我司保持密切的沟通,同步使用情况。

就运行工况而言,用于调峰改造的锅炉水再循环泵,与过去的锅炉启动循环泵、锅炉强制循环泵有本质的不同。锅炉启动循环泵只在锅炉启动与关停时,锅炉负荷降低的时候才会使用。锅炉强制循环泵是在锅炉运行的时候,与锅炉一同不间断的运行。而SCR改造系统中的锅炉循环泵则需要根据锅炉负荷的不断变化,不停的启动、停止、再启动、再停止。根据该电厂于去年春天3月份的数据,仅一个月内,就已经启停24次。

这种频繁启停的工况对于泰勒泵来说并不陌生,欧美国家对火电的调峰要求开始于20年前,从那时起,海伍德泰勒就承接了很多类似的炉水泵改造项目,并在设计上进行不断优化,使其不断适应频繁启停的工况。

国华太仓1#深度调峰改造炉水泵             


河曲1#深度调峰改造炉水泵

调峰相关项目中锅炉水再循环泵需要适应频繁启停的工况,这其中带来的挑战,主要来源于锅炉水循环泵特殊的无密封结构,下面分别从三个工程角度来解释海伍德泰勒如何应对以及提供给用户的建议。

1. 频繁启停对轴套轴瓦的挑战

问题:


锅炉循环泵的电机内部是充满除盐水的,在每次启停的时候,转子从初速度加速到额定转速的过程中,润滑轴瓦和轴套之间的液膜没有完全形成,轴瓦与轴套不可避免地发生轻微接触产生磨损,同时增加了轴套位移的风险。

应对方法:


采用非同心分体式可倾斜轴瓦,这一结构不仅被公认为可以最大程度消除交叉径向电磁牵拉力的影响,而且允许每一块轴瓦在启停期根据所处位置形成的水膜情况进行独立的自我调节,最大限度地减少发生磨损的可能性。同时按照API规范,在轴套的轴向定位的部位使用螺钉定位,彻底锁住轴套,降低移位风险,增加可靠性。

分体可倾斜轴瓦

             

使用螺钉定位的轴套

2. 频繁启停对推力轴承承磨面和叶轮的挑战

问题:


锅炉循环泵都是立式悬挂式布置的,每次启动和关停的阶段,分别产生动态的向上和向下的轴向力,而由于此时润滑推力盘和推力块之间的液膜还没有完全形成,电机内接近盖端的推力盘的上下端面不可避免和推力块发生接触产生磨损,随着推力盘耐磨材料的磨损,叶轮和导流罩产生磨损的风险也将增加。

应对方法:


按照API规范,配置叶轮耐磨环,让耐磨环代替叶轮进行磨损,实现对关键部件叶轮的保护。同时,在推力盘承磨面附着PV值更高的增强耐磨层,增强耐磨层的耐磨属性高于推力盘材质,增加了推力盘整体的耐磨能力。

在投入使用后的一年,提供使用频率数据,进行返厂检测,而后制造商会根据磨损程度和使用频率情况进行计算,给出后续使用的建议和预估的未来更换耐磨材料的时间点。

配置金属耐磨环的叶轮

             

附着增强耐磨层的推力盘

3. 频繁启停对主轴和叶轮联结部位可靠性的的挑战

问题:


用于灵活调峰改造的的锅炉循环泵,通常采用高速电机,叶轮的运转速度接近3000转,而正如在第2点中所写到的,频繁启停的上下冲击力,在对叶轮磨损的同时,叶轮与主轴的联结部位的可靠性会受到极大的挑战。

应对方法:


采用API标准中的定位方式,用叶轮螺母和封口螺钉进行双重紧固处理。由于这里涉及到安全生产的问题,泰勒泵选用更高标准,以此作为最保险的手段。

泰勒泵用叶轮螺母和封口螺钉进行双重紧固处理

此外,海伍德泰勒工程师强烈建议,根据启停的频率,在投入运行后的12-24个月内对设备进行检修,海伍德泰勒将根据磨损程度和使用频率情况进行计算,给出后续的检修间隔。

泰勒泵是中国电厂锅炉的老伙计,泰勒泵工程师的脚步也随着新电厂,老电厂,老电厂的改造新应用等等,走遍了祖国的万水千山。

虽然泰勒泵在很多年前的改良中有过挫折,但依旧不畏艰难困苦,从电厂的实际使用情况出发,做好产品,用心服务。如各位读者有任何希望泰勒泵进行分享的,可以随时留言,不论是安装技巧,还是技术疑难,亦或者是不足之处,都可以提出,我们会尽可能的解答一切有关于锅炉循环泵的问题。

典型案例:国家能源集团太仓电厂深度调峰改造系统

2021年11月20日,江苏省国华太仓发电有限公司2×630MW超临界7、8号机组宽负荷脱硝改造项目,随着海伍德泰勒品牌的锅炉循环泵参与的系统整体调试运行的成功,标志着国华太仓电厂8号超临界机组也已经具备了参与深度调峰的能力。到目前为止,7号机组深度调峰运行也已经进入第二个年头,各方面数据良好,泵运行可靠。


该台锅炉启动泵为海伍德泰勒根据项目需求而设计的无密封泵,电机额定功率595KW,额定电压6000V。相对于传统的强制循环泵和启动循环泵,用于深度调峰改造系统的锅炉再循环泵需要应对不同的频繁启停工况。


海伍德泰勒的全球设计团队,从20年前就开始根据一部分欧美火电厂的深度调峰的需要,针对频繁启停工况带来的挑战,进行了长期不断的设计优化,使现在的泰勒泵在适应频繁启停工况上表现得更加可靠。


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