火力發電廠鍋爐給水泵選型方案比較

邢波 張霞

摘要：火力發電廠中，給水泵的選型對發電效能產生很大的影響。在本文中，通過舉出六種形式的給水泵模式，在功能性、經濟型、耗能、設備回收等方面進行比對，介紹了選型的基本方法，旨在在火力發電廠的鍋爐給水系統中選出最為合理的給水泵模式。

關鍵詞：火力發電廠；鍋爐給水；熱耗選型

作為大型火力發電設備的主要供應環節，鍋爐給水系統發揮著重要的動能供應作用。在我國的鍋爐給水發展過程中，常用的是600MW1000MW以上的機組配合，對于給水泵的容量選擇直接決定了鍋爐系統的輸出效率。通常情況下，給水系統的大功率帶來的是效率的提高，但是同時給水泵系統的迭代升級帶來是設備成本的指數增長。在合理選用給水泵系統是充分結合使用功能和產品成本之間的考量。如何在水泵的選擇上優化方案是本文討論的重點。

一、火力發電廠設施給水泵的方案介紹

在火力發電廠鍋爐系統中，通過不同的組合方式有不同類型的給水泵送方式，列舉出五種給水泵排列方案進行對比：

方案一：2×50%汽動給水泵+1×50%電動調速給水泵（濕冷機組）

方案二：3×50%電動調速給水泵（空冷機組）

方案三：2×50%汽動給水泵（濕冷小機）+1×35%電動調速給水泵

方案四：2×50%汽動給水泵（空冷小機組）+1×35%電動調速給水泵

方案五：1×100%汽動給水泵+1×35%電動調速給水泵

方案六：1×100%汽動給水泵

二、火力發電廠設施給水泵的比選

對于火力發電廠設施給水泵系統的選擇要從功能和經濟性方面進行比選，從不同的技術特性和性價比方面對給水泵的選用提供參考依據。

在不同的電力泵的比選中，作為在臨界條件下的600MW機組正常的給水泵流量在1200t/h，有效的泵送范圍在3000m左右，根據計算輸泵的瞬時功率在10000kw以上。根據日常的功能需求，在火力系統全開的條件下，功率使用率達到頂峰，在容量低于一般功率時，給水泵的功率處在5000kw，使得在低容量區間，功率也處于高負荷狀態。在生產設備中，給電機的使用帶來極大的影響。此外，根據電動機的耦合效應，當機組的轉數在大于50%容量的情況下，液力耦合會加大對容量電池電量的消耗，使用成本增大。對于使用單一機組的低功率泵送方式，成本較高，且初期投入較大。因此對前兩個方案使用低功率的泵送方式不建議使用。

在考慮供送方式選用電動模式后，對于汽動模式有其獨有的優勢也存在不足。汽動模式下的泵送方式主要在設備內部自帶凝氣裝置的傳動下，使用和空氣連接的方式，將氣體泵送到傳送裝置中，泵送的方式簡單，操作方面，但是存在該泵送方式要求對作業空間大，大量的空氣汽動傳送要求有較長的管道進行輸送來保證輸送的功率滿足使用功能，其次汽動的傳輸方式受到溫度影響較為明顯，在冬季的生產當中，管道的防凍性能低，不能滿足正常的泵送要求。故對于方案三種的冷卻汽動的電動輸送方式也不建議使用。

在經濟方面的比選情況來看，汽動的給水泵在使用成本比電動泵送方式要低。系統構造的簡單，以及前期投入較小，在后期的生產維護中也有很強的競爭力。機械構造簡單，在給水泵送的過程中，熱損耗較小。在輸送閥門全開的情況下，減少了熱耗對效率的改變，并利用汽動的額定功率，保證了泵送在多種工況中處于穩定的輸送條件。此外，對于滿容量的方案中，汽動可以再較小的功率供應上提供較大的功率輸出，內效的變化對負荷較大的機組而言有很好的適應能力，如運行機組出現單邊的停轉工況，汽動利用泵送的方式保證機組在重啟運行的過程中還能持續進行給水泵送，保證機組正常使用，而不受低負荷運轉的干擾。使用半容量狀態的水泵方案，在停機運轉下，能使用一臺泵水裝置進行使用，起到很好降低經濟的效果。

在熱消耗方面的必須來看，不同的驅動模式有不同的特點，對于獨立式的泵送方式可以在停機狀態下進行工作，驅動方案的變化，造成熱耗方面的差值，最大連續功率數值是熱耗的主要指標，在動力驅動和獨立方案的比對中，根據負荷不同存在差值。一般情況下，負荷降低使得能耗提升，每小時功率降低，熱耗的差值也隨之增大。單臺驅動的熱耗與總投資成正比。

設備在使用過程中存在折舊費用，使用泵送裝置在計算回收年限時，按照年利率取5.23%。由于主機驅動方案與獨立小汽機驅動方案相比，投資回收年限最長不超過20年，隨煤價升高及運行小時數減小，回收年限縮短。按工程煤價1200元/t考慮，回收年限約為8.8年，投資回收期在投資分析年限15年內，具備比較長期的經濟效益。從以上這些因素分析，方案四經濟性較差，不宜采用。

對于火力發電廠的特殊功能性，要使用無電泵的啟動方式還要綜合考慮安全性能和經濟性。電廠啟動過程中，電動給水泵始終處于備用狀態，汽動給水泵啟動比電動給水泵啟動可靠性更高。使用無電泵啟動方式，最大風險是汽動給水泵汽源的穩定性。如輔助蒸汽壓力有大幅波動，會造成給水泵轉速及給水流量劇烈波動，會引起鍋爐給水流量低保護等動作，造成鍋爐MFT。輔助蒸汽如果來源穩定，則可避免上述情況。無電泵啟動方式提高了設備運行可靠性，節電效果明顯，對火力電廠節能減排有很大推動作用。

三、結語

對于在火力發電廠鍋爐給水泵的選型分析中看出，利用不同給水方式，對比出電動和汽動在使用上的不同之處，這也是未來給水泵發展的趨勢。對于方案六中使用的全容量汽動給水泵具有很好的經濟性和使用性，再根據泵型的使用形式和多種熱耗損的研究對比，得出具體的給水泵選擇型號和參數指標。利用多角度的比選方式，可以為今后火力發電廠的鍋爐運行方式提供參考指標，具有更多可參考的給水泵選型依據。

參考文獻：

[1]王桂峰，童科慰，王艦.大型火電機組給水泵配置建議[J].浙江電力，2009（5）：5254.

[2]錢海平，徐紅波.1000MW超臨界機組給水泵型式及容量的選擇[J].電力建設，2012，27（9）：4549.

[3]李京茂，吳勝利，王璟，等.電廠給水泵不同驅動方式的經濟性研究[J].陜西電力，2013（7）：7274.