背壓式機組給水泵選型分析

王為明

（吉林省電力勘測設(shè)計院，長春 130022）

鍋爐給水泵是電廠中重要的輔機設(shè)備之一，投資在全廠輔機中占有相當(dāng)大的比例。給水泵的功率大，運行費用高，因此合理的選擇給水泵的驅(qū)動形式對整個發(fā)電廠的造價及安全經(jīng)濟(jì)運行起著非常重要的作用。本文結(jié)合吉林松花江背壓式機組工程進(jìn)行分析，工程建設(shè)2臺CB40 MW＋CB50 MW 抽汽背壓式機組，機組型號為CB40－8.83／2.8／1.275 與CB50－8.83／1.275／0.245，配3臺410t／h高溫高壓煤粉鍋爐，機組供熱面積120×104m2，抽汽壓力1.275 MPa，蒸汽溫度303.7℃，工業(yè)蒸汽對外供汽能力360t／h；抽汽壓力2.8 MPa，蒸汽溫度387.03℃，工業(yè)蒸汽對外供汽能力為262.5t／h。下面對鍋爐給水泵的汽動和電動2種驅(qū)動方式的配置進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

1 給水泵驅(qū)動方式技術(shù)方案介紹

汽動泵驅(qū)動方式根據(jù)小汽輪機排汽的冷卻方式可分為濕冷、直接空冷和間接空冷。

小汽輪機采用濕冷方案，一般可與輔機共設(shè)一套冷卻水系統(tǒng)，因機組為背壓式，無凝汽器，故需采用獨立的小汽輪機凝汽器，系統(tǒng)復(fù)雜，需增加軸封系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)等；需增加小汽輪機凝結(jié)水泵、小汽輪機真空泵以及循環(huán)水泵等的耗電量，且小汽輪機效率較低，存在冷端損失，故從技術(shù)的合理性、經(jīng)濟(jì)性考慮無法采用濕冷方案。小汽輪機采用直接或間接空冷方案，排汽需進(jìn)入空冷裝置或間冷塔，因機組為背壓式，無空冷裝置或間冷塔，故從技術(shù)的合理性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性考慮，無法采用空冷方案。

小汽輪機排汽無法采用常規(guī)方案冷卻，只能重新利用，根據(jù)GB 50049—2011《小型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范》第13.3.3.3條，當(dāng)高壓供熱機組有中間抽汽時，可供小背壓機帶動給水泵，小背壓機的排汽再供除氧器用汽或接至供熱管網(wǎng)。給水泵用小背壓機進(jìn)汽可采用參數(shù)為2.8 MPa的蒸汽，如小背壓機排汽供高壓除氧器，排汽壓力應(yīng)為0.8～1.0 MPa，則此時小背壓機進(jìn)汽量較大，須選擇較大型號，投資高；因此可將小背壓機排汽供低壓除氧器，排汽壓力應(yīng)為0.245MPa，根據(jù)給水泵的容量和揚程，給水泵用小背壓機需采用B2.7－2.8／0.245型。

綜上所述，選擇以下2種配置方案作為參比對象：4×100%100SBII－JB 型電動給水泵；3×100%B2.7－2.8／0.245型汽動給水泵＋1×100%100SBIIJB電動給水泵（啟動備用）方案，排汽供低壓除氧器用汽。

2 技術(shù)比較

2.1 熱力系統(tǒng)比較

4×100%的電動給水泵方案系統(tǒng)簡單，不需要暖機時間，運行靈活可靠，檢修維護(hù)工作量比汽動給水泵低。

2.2 安裝及控制系統(tǒng)比較

電泵基礎(chǔ)及施工安裝簡單，汽泵方案復(fù)雜。2種方案的控制系統(tǒng)：電泵的給水調(diào)節(jié)在分散控制系統(tǒng)（DCS）中實現(xiàn)，控制點數(shù)少；汽泵的給水調(diào)節(jié)在小汽輪機控制系統(tǒng)（MEH）中實現(xiàn)，控制點數(shù)多。

2.3 對主機設(shè)備影響的比較

2.3.1 對鍋爐的影響

機組為高溫高壓背壓式機組，目前鍋爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量為410t／h，采用電泵方案，鍋爐實際蒸發(fā)量不變；如采用汽泵方案，因汽泵采用小背壓機驅(qū)動，進(jìn)汽量與排汽量相同，且所排蒸汽全部用來滿足熱負(fù)荷需求，故在外界所需的熱負(fù)荷不變的情況下，可認(rèn)為鍋爐實際蒸發(fā)量不變。

2.3.2 對汽輪機的影響

由于主機為背壓機，機組的運行方式根據(jù)外界所需熱負(fù)荷的情況來確定，采用汽泵方案，將增加2臺CB40 MW 機組的2.8 MPa蒸汽的抽汽量，降低CB50 MW 機組的0.245 MPa 蒸汽的排汽量，使CB50 MW 機組常年在低工況下運行，降低了機組效率，影響機組的使用壽命。

2.4 安全可靠性比較

汽動給水泵在啟動和低負(fù)荷時需要進(jìn)行切換汽源，系統(tǒng)相對復(fù)雜，運行操作也比較復(fù)雜。

電動給水泵系統(tǒng)簡單，操作方便，能夠快速啟動，不但能滿足帶基本負(fù)荷的運行要求，同時也能滿足機組調(diào)峰運行時靈活調(diào)節(jié)的要求。機組備用一臺100%容量給水泵，任何一臺給水泵發(fā)生事故時，均可以滿發(fā)。

所以，在安全可靠性上電動給水泵方案優(yōu)于汽動給水泵方案。

3 經(jīng)濟(jì)比較

3.1 初投資比較

單臺機組的電泵與汽泵方案初投資比較見表1，結(jié)果表明汽泵方案較電泵方案的初投資高出718萬元。

3.2 運行費用比較

3.2.1 供電量

比較條件：以電泵方案供電量為基準(zhǔn)；2種方案給水泵所需驅(qū)動功率相同；采暖季以冬季平均工況運行，運行時間為3 984h，非采暖季以夏季最大工況運行，運行時間為3216h；2種方案的鍋爐蒸發(fā)量相同（給水泵功率相同）。

表1 電泵與汽泵方案初投資比較 萬元

在冬季工況下，需3臺給水泵運行，每臺泵所需驅(qū)動功率約為2 300kW，主機功率：電泵方案，單臺CB40MW 功率為38.76MW，單臺CB50MW 功率為55.89 MW；汽泵方案，單臺CB40 MW 功率為39.243 MW，單臺CB50 MW 功率為47.348 MW。汽泵方案較電泵方案主機功率減少7.576 MW，因此，在冬季工況下，汽泵方案與電泵方案相比，供電量減少了2 693 MW·h。

在夏季工況下，需2臺給水泵運行，每臺泵所需驅(qū)動功率約為2 350kW，主機功率：電泵方案，單臺CB40 MW 功率為29.458 MW，單臺CB50 MW 功率為26.21 MW；汽泵方案，單臺CB40 MW 功率為31.417 MW，單臺CB50 MW 功率為16.42 MW。汽泵方案較電泵方案主機功率減少5.872 MW，因此，在夏季工況下，汽泵方案與電泵方案相比，供電量減少了3 769 MW·h。

汽泵方案比電泵方案全年供電量減少了6 462 MW·h。

3.2.2 運行費用

汽泵因初投資大，且結(jié)合主機供電量，每年少供電6 462 MW·h，按吉林省標(biāo)桿上網(wǎng)電價0.4027元／（kW·h），通過計算，每年少收入260萬元，且不包括汽泵方案每年多出來的檢修維護(hù)費用等，因此汽泵方案實際年運行費用高于電泵方案。

4 結(jié)束語

從技術(shù)上講，電泵方案系統(tǒng)簡單、運行靈活可靠、檢修維護(hù)工作量小、安全可靠性高、整體壽命長、主機凈輸出功率較高；從經(jīng)濟(jì)性上講，汽泵方案初投資較電泵方案高出718萬元，年運行費用較電泵方案至少高出260萬元。根據(jù)電廠的實際情況，本工程推薦采用4×100%的電泵方案。