超超臨界空冷機組汽動給水泵系統優化分析

張丹華

摘 要：鍋爐給水泵做為電廠關鍵輔助設備，為了最大限度的降低工程造價和運行費用，給水系統擬設計每臺機組設置一臺100%容量的汽動給水泵，主泵與前置泵同軸布置。通過對給水系統的配置進行了技術經濟分析，并提出工程汽動給水泵配置方式的建議。

關鍵詞：超超臨界；機組；給水泵；同軸驅動；經濟比較

中圖分類號：TM621 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）21-0053-03

Abstract： Boiler feed water pump is the key auxiliary equipment in power plant. In order to reduce the project cost and operation cost to the maximum extent， the water supply system is to design a 100% capacity steam feed water pump for each unit， and the main pump and the front pump are arranged coaxially. Through the technical and economic analysis of the configuration of the water supply system， this paper puts forward some suggestions on the configuration mode of the steam driven feed pump in the project.

Keywords： ultra supercritical； unit； feed water pump； coaxial drive； economic comparison

前言

隨著國家科技的進步，一系列的大國重器應運而生，高參數、大容量火力發電技術日趨成熟，660MW等級及以上的超超臨界機組在國內將逐漸增多。為了最大限度地降低工程造價和運行費用，并在電力市場競爭中處于有利地位。鍋爐給水泵做為電廠關鍵輔助設備，對整個電廠長期安全、穩定和經濟運行也起著非常重要的作用。

某西電東送工程2×660MW超超臨界間接空冷燃煤機組，計劃每臺機配一臺100%汽動給水泵組和兩臺機共用一臺35%電動啟動給水泵，汽動給水泵與汽動給水泵前置泵同軸布置于主廠房15.0米運轉層。小機不設單獨排汽裝置，小機直排主機間接空冷系統。通過對給水系統的配置進行了技術經濟分析，并提出工程給水泵配置方式的建議。

1 給水泵的配置方案

目前國內在建和已投運的660MW超超臨界機組工程中，給水泵多數按2×50%容量的汽動給水泵+1×30%容量的啟動/備用電動調速給水泵設置；部分按1×100%容量的汽動給水泵和2×50%容量的汽動給水泵設置，不設啟動/備用電動給水泵。

國際上已運行的660MW等級機組中，日本電廠多采用50%容量汽動給水泵，美國及歐洲電廠多采用100%容量汽動給水泵。

針對工程的情況，就50%容量汽泵、100%容量汽泵兩個方案，及其派生出來的汽泵前置泵同軸布置方案，以及電動給水泵的功能及容量進行了技術經濟比較。

2 汽動給水泵容量的選擇

汽動給水泵的臺數和容量的選擇，取決于機組的容量、設備的可靠性、機組在電網中的作用、設備的初投資等多方面因素。

2.1 運行可靠性的比較

根據中國電力聯合會電力可靠性管理中心發布的近5年給水泵組的運行可靠性指標為表1。

從給水泵運行的統計數據來看，給水泵可靠性均能夠保證機組長期安全穩定運行，大修的間隔完全能做到與主機相同或更長。

2.2 初投資的比較

對于國產100%容量給水泵汽輪機，目前國內有運行業績。如杭汽廠和東汽廠現已完成660MW機組100%容量給水泵汽輪機多臺運行業績，具備了生產100%容量給水泵汽輪機的條件。

一臺機組的1×100%容量汽動給水泵方案與2×50%容量汽動給水泵方案的主要設備的初投資比較見表2。

從初投資方面比較，1×100%容量的汽動給水泵投資比2×50%容量的汽動給水泵投資高584萬元。按100%容量汽動給水泵年運行收益314萬元，銀行貸款利率按7.05%計，采用100%容量的汽動給水泵方案回收年限約需2年。

2.3 年運行維護檢修費用的比較

2.3.1 年維護檢修費用

采用單臺100%容量的汽動給水泵，由于設備數量少，系統簡單，易于控制、維護，年維護檢修費用較2×50%容量的汽動給水泵相對要低。

2.3.2 年運行費用

據有關資料介紹：100%汽動給水泵的效率比50%高約2.9%左右。由此計算100%汽動給水泵比50%汽動給水泵軸功率需求少約900kW。100%容量給水泵汽輪機內效率在各種工況下均高于50%容量的內效率，平均約高出0.5%。運行收益方面，對于660MW級超臨界機組，經初步計算， 100%汽泵方案較 50%汽泵方案兩臺660MW級機組每年節約標煤量約為1312.55t（年利用小時數按5500h計），年節煤收益26.25萬元。（標煤價格按200元/噸計）。

3 汽動給水泵前置泵與主泵同軸設置的選擇

汽動給水泵的臺數和容量的選擇，取決于機組的容量、設備的可靠性、機組在電網中的作用、設備的初投資等多方面因素。

3.1 汽動給水泵、前置泵及小汽機的同軸布置

國內大容量機組的汽動給水泵組配置通常由一臺給水泵驅動汽輪機、一臺電動驅動的前置泵組成。為了降低廠用電率，一些電廠采用了給水泵、前置泵及給水驅動汽輪機同軸設置的方案，即前置泵驅動方式由電動改為汽動。

經過核算，采用同軸布置，小汽機的進汽量要增加約7t/h，機組的發電標煤耗將增加約0.2g/kWh，每年兩臺機組增加發電標煤耗約2000噸，每噸標煤按175元，每年增加的費用為35萬元。小機帶前置泵比單獨設置電動前置泵可減少廠用電率約0.14%容量，按設備年利用5000小時計算，兩臺機組年節約廠用電約1400萬度，按工程可研報告中的上網電價235元/MWh計算，兩臺機組節約廠用電每年帶來的收益為約329萬元。綜合比較，采用同軸布置可以節約294萬元。

根據上述數據，兩方案標準煤耗、全年所耗標煤比較如表4。

3.2 汽動給水泵同軸布置

汽動給水泵與給水泵驅動汽輪機同軸布置，一般布置在運轉層，汽動給水泵一般布置在汽機房運轉層上，與主汽輪機平行放置，為防止前置泵汽蝕，除氧器標高要高于運轉層。

除氧器高位布置有以下幾種方案：（1）除氧器高位布置在爐前平臺上，在鍋爐第一排鋼柱與汽機房B列混凝土柱子之間需設置支撐平臺，除氧器的荷載將由鍋爐構架和汽機房B列柱共同承擔。（2）兩臺機組的除氧器布置在側煤倉頂部。（3）除氧器布置在側煤倉間與鍋爐之間的平臺上，在鍋爐側排柱與煤倉間混凝土柱子之間設置支撐平臺。（4）除氧器布置在鍋爐鋼架內46.0m層平臺，這樣可以滿足給水泵前置泵的必須汽蝕裕量要求。

汽動給水泵和前置泵同軸布置也可布置在汽機房中間層，或汽機房0米，但小汽機需采用上排汽布置。該項目的汽動給水泵布置在汽機房零米，因此除氧器可不必再抬高，但小汽機的檢修將受到一定的影響，且汽機房將為此有較大的空間被占用。

汽動泵采用同軸前置泵的優點是，可減少廠用電消耗。特別是目前國內大部分電網的調度特點是按發電機端的輸出功率（銘牌功率）進行調度。減少廠用電耗能，可增加機組的凈供電量。鑒于目前廠用電率已成為衡量機組先進性的重要指標，且采用前置泵和主泵同軸后經濟效益較好，本階段推薦采用前置泵與主泵同軸布置的方式。

4 結束語

綜上所述，2×660MW超超臨界間接空冷燃煤機組，每臺機配一臺100%汽動給水泵組汽動給水泵與前置泵同軸布置。汽動給水泵具有設備少，運行維護的工作量少，系統簡單，節省初投資，有較好的運行經濟性。

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