淺議大型火力發電機組汽動給水泵的熱經濟性

張　俊

（北京中電遠方電力技術有限公司, 北京 100048）

淺議大型火力發電機組汽動給水泵的熱經濟性

張俊

（北京中電遠方電力技術有限公司, 北京 100048）

摘要：隨著社會經濟不斷發展，人民生活水平不斷提高，不僅對用電的“量”的需求提高了而且對電力服務的“質”提出了更高的要求。火力發電機組作為一個熱力系統，為社會生產生活供電作出了巨大的貢獻。近年來，我國大型火力發電廠汽輪發電機組單機容量和蒸汽參數不斷提高，主汽輪機運行效率與熱力系統中各個輔機配置和形式直接決定了汽輪發電機組運行的經濟性。汽動給水泵作為大型火力發電廠重要的輔助設備，對整個機組的熱經濟性影響較大。筆者結合實際工作，對大型火力發電機組中汽動給水泵的熱經濟性進行了分析，從而有效地提高整個機組的經濟性，對節能降耗具有十分重要的意義。

關鍵詞：大型火力發電廠；汽動給水泵；熱經濟性

1　引言

近年來，我國裝機容量不斷增大，大型火力發電機組作為電網中的主力軍，直接關系著我國社會生產生活用電。在火力發電機組中，給水泵驅動著工質的循環流動，給水泵功率隨著機組容量增大而增大，其消耗的資源逐年增加，影響著火力發電廠的健康發展。給水泵常用驅動方式有兩種，即電動與汽動。與電動給水泵相比，汽動給水泵剛度大、轉速高，運行效率快，節流損失小且容量不受限制，能節約用電3％～5％，有利于整個機組熱經濟性的提高。因此在大型火力發電廠中，充分利用汽動給水泵加以輔助，在提高機組運行安全性和可靠性的同時，避免因廠用電中斷而給鍋爐帶來缺水危險。

2　大型火力發電機組汽動給水泵熱經濟性分析

目前世界各地煤炭價格持續上漲，熱電行業競爭力日益激烈，迫使熱電企業必須在節能降耗上下功夫。在這樣的背景下，大多數火力發電廠對熱力系統進行改造和優化，以實現最大化經濟效益。下文就火力發電機組汽動給水泵的熱經濟性進行分析，從而確保做功后排出蒸汽得到全部利用，實現節能降耗的發展目標。

（1）給水泵效率變化對機組熱經濟性影響分析。在分析汽動給水泵對整個機組熱經濟性影響時，應根據實際情況，采用定性與定量結合方式，確保數據計算和分析的便捷性與準確性。以小汽輪機使用低壓汽源為例，一旦汽動給水泵運行效率出現變化，那么給水泵焓升和小汽輪機進汽系數也會發生相應的變化。按照等效熱降理論，與設計工況相比給水泵效率變化引起的等效熱降變化增加量為：

若吸熱量保持不變，機組實際循環效率會發生一定的變化，機組消耗煤炭率為：△bb=δηib。

（2）小汽輪機效率變化對機組熱經濟性的影響分析。以小汽輪機采用低壓汽源為例，與設計工況相比小汽輪機效率變化情況的等效熱降變化增加量為：△H=αf（hf-hn），kJ/kg。若吸熱量保持不變，機組實際循環效率會發生一定的變化，機組消耗煤炭率為：△bt=δηib。

（3）通過等效熱降法進行局部定量分析可知，在給水泵對機組熱經濟性影響分析中，汽動給水泵和給水泵汽輪機的效率發生變化時，均會對整個機組的熱經濟性產生一定的影響。給予兩者運行效率相同的下降幅度時，給水泵汽輪機會造成更大的裝置循環效率下降幅度，主要原因是：在相同的流量下，給水泵的效率一旦下降，就會消耗更多的機械能，造成更多的能量損失，一些損失的能量被工質吸收而溫度上升，給水泵后的第一個高壓加熱器會受此溫升的影響將部分抽汽排擠出去，這部分抽汽則需要在汽輪機中做更多的功，從而降低了汽輪機的效率：如果給水泵汽輪機的運行效率下降，沒有被利用的能量會轉變成熱能，使給水泵汽輪機溫度升高，部分熱量被蒸汽吸收，使小機排汽溫度升高，實際做功量減少，從而使抽汽量增加，主汽輪機效率下降增大。

綜上所述，給水泵汽輪機的運行特性對機組熱經濟性的影響比汽動給水泵的影響大。

（4）小機與主機一樣，都是以蒸汽的熱能為動力的，其工作原理與主機類似，但小機是一種變參數，變轉速，變功率的原動機。由變工況特性可知，主機功率基本與蒸汽流量成正比，由此，小機功率也基本上與主機流量成正比變化。主機功率變化，要保持汽泵的平穩運行，需要對小機進汽進行噴嘴配汽調節。隨著主機負荷下降，調節汽門逐個關閉，關到一定程度負荷繼續下降，調節汽門又逐個開啟。隨著主機負荷繼續下降，小機功率已不能滿足給水需要，小機汽源由低壓切至高壓帶。因此汽動給水泵在機組負荷變化時，其變參數，變轉速，變功率的汽動調節方式通過對機組的抽汽量的改變，相比不使用電泵而節省的廠用電，更有利于機組的經濟運行。

（5）不同負荷工況下，給水泵汽輪機和汽動給水泵效率下降所引起的裝置效率的相對變化將逐漸增大。因為隨著機組負荷的降低，當汽動給水泵和給水泵汽輪機效率下降幅度相同時，其效率變化所引起的等效熱降變化增大，又由于負荷降低時裝置循環效率降低，新蒸汽的做功能量降低，新蒸汽的等效熱降減少，而導致裝置效率的相對變化增大。

綜上所述，當機組負荷越低時，汽泵和小機效率下降幅度相同時所引起的汽輪機裝置效率相對變化越大，對機組的經濟性影響也越大。

3　給水泵系統優化設計

3.1汽動給水泵

近年來，我國裝機容量、設備質量逐漸提高，汽動給水泵的臺數與容量也逐漸增加，對整個機組的作用越來越大。比如對600MW及以上機組運行的給水泵，需要設置兩臺容量各為最大給水量50％的汽動給水泵。目前我國大型火力發電廠機組多采用2臺、50％容量汽動給水泵方案，個別采用1臺、100％容量汽動給水泵方案。采用2臺、50％容量汽動給水泵方案，若一臺汽動給水泵出現故障無法運行時，另外一臺給水泵能以65％左右的額定負荷運行，不會對整個機組負荷造成太大的影響，具有安全性、可靠性及運行靈活性等。采用1臺、100％容量汽動給水泵方案，主機與泵負荷匹配，系統具有操作簡單、調節方便等優勢。但機組負荷下降至40％時，需要切換至備用汽源，確保整個機組正常運行。因此熱電企業在設計給水泵方案時，應根據生產實際情況，盡可能實現降低煤耗、提高熱經濟性的目標。

3.2汽泵前置泵布置方式

汽動給水泵前置泵布置方式包括兩種，即同軸與不同軸布置。同軸汽動給水泵組是前置泵和主泵同層布置，充分利用給水泵汽輪機驅動作用。不同軸汽動給水泵組是給水泵前置泵布置在零米層，需要采用單獨電動機驅動。汽動給水泵采用同軸與不同軸布置，主要有以下區別：

（1）同軸設置在運轉層，直接利用給水泵汽輪機驅動，而不同軸前置泵在零米層，需要單獨設置電動機驅動，多了電動機及相關配置，中、低壓給水管管道增長。

（2）采用電動機驅動能減少給水泵汽輪機進汽量，進入主汽輪機低壓缸進汽量增加，主汽輪機低壓缸效率明顯大于給水泵汽輪機的效率。給水泵汽輪機省略了電動機，用電量明顯減少，但總體來看，不同軸布置方式的全廠效率顯著大于同軸布置方式效率。

（3）前置泵布置在零米層，需要采用專門的單軌吊，低壓力、結構簡單，電動機檢修和維護工作量比給水泵汽輪機少。前置泵在運轉層，采用汽輪機房行車進行檢修，方便可靠；但給水泵汽輪機采用一帶主泵和前置泵布置形式，往往需要拆卸前置泵，導致檢修維護工作量增大。

因此在大型火力發電廠中，為確保整個熱力系統的熱經濟性，應根據系統具體配置，采用汽動給水泵輔助設備，并不斷優化給水泵系統設計，降低能耗，有效地提高火力發電機組汽動給水泵的熱經濟性。

4　結束語

近年來，我國社會經濟發展迅猛，能源資源不斷增加，火力機組建設為我國社會生產生活供電作出了巨大的貢獻。目前我國大型火力發電機組蒸汽參數不斷提高，給水泵作為整體熱力系統中重要的輔助設備，其機組額定功率比值相應增大，給火力發電廠發展帶來了一系列的挑戰。汽動給水泵具有轉速高、軸較短、剛度大等特點，不僅能提高機組運行的可靠性，還能節約全廠用電，實現節能降耗的目的。因此在火力發電廠中，企業應根據自身生產與發展情況，采用科學合理地汽動給水泵方案，盡可能提高機組的熱經濟性，實現最大化經濟效益和社會效益。

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