福建華電邵武電廠汽動(dòng)給水泵布置方案分析

劉曉敏（福建省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，福州 350003）

福建華電邵武電廠汽動(dòng)給水泵布置方案分析

劉曉敏
（福建省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，福州 350003）

汽動(dòng)給水泵是熱力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，其選型對(duì)電站的安全性和經(jīng)濟(jì)性具有十分重要的影響。本文通過(guò)對(duì)給水泵配置方案的比較，推薦華電邵武電廠汽動(dòng)給水泵采用1×100%分軸布置方式。

超超臨界機(jī)組；汽動(dòng)給水泵；分軸

1　前言

福建華電邵武電廠位于邵武市，三期工程新建2臺(tái)660MW超超臨界機(jī)組。給水泵作為電廠重要的輔助設(shè)備，對(duì)機(jī)組安全起到至關(guān)重要的作用，特別是對(duì)于超超臨界機(jī)組，給水泵系統(tǒng)的可靠性與經(jīng)濟(jì)性顯得更為重要，因此合理地設(shè)計(jì)給水泵系統(tǒng)，對(duì)降低初投資，提高機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性等有著重要意義。

2　國(guó)內(nèi)外超超臨界機(jī)組給水泵組配置情況

對(duì)于660MW及以上等級(jí)機(jī)組，汽動(dòng)給水泵通常有2×50%容量和1×100%容量?jī)蓚€(gè)方案。國(guó)際上已投運(yùn)的超超臨界機(jī)組中，日本電廠多采用2×50%汽泵，歐洲電廠多采用1×100%汽泵，美國(guó)電廠二者數(shù)量相當(dāng)［1］。國(guó)內(nèi)早期600MW以上火力機(jī)組，絕大部分采用2×50%汽動(dòng)給水泵，其特點(diǎn)是運(yùn)行靈活，可靠性高。近幾年來(lái)，采用1×100%汽動(dòng)給水泵電廠越來(lái)越多，其突出特點(diǎn)是給水泵汽輪機(jī)的效率提高，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)方便，但要求其本體及輔助系統(tǒng)的設(shè)備具有較高的可靠性。

3　汽動(dòng)給水泵布置分析

3.150%容量給水泵與100%給水泵比較

隨著技術(shù)的進(jìn)步和中國(guó)制造技術(shù)發(fā)展，近兩年來(lái)660MW超超臨界機(jī)組基本以100%全容量給水泵為主，原因有以下幾點(diǎn)：（1）全容量給水泵設(shè)備費(fèi)用降低。隨著660MW等級(jí)全容量給水泵逐步國(guó)產(chǎn)化，2臺(tái)全容量給水泵的投資已經(jīng)低于4臺(tái)半容量給水泵；（2）全容量給水泵及其驅(qū)動(dòng)小汽輪機(jī)效率要高于半容量給水泵和對(duì)應(yīng)的小汽輪機(jī)；（3）全容量給水泵系統(tǒng)簡(jiǎn)單，與半容量方案相比兩者可靠率相當(dāng)，且足夠高。

因此本工程采用1×100%容量汽動(dòng)給水泵組方案可行且經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)。

3.2汽動(dòng)給水泵前置泵布置方式

汽動(dòng)給水泵主泵與前置泵有兩種組合型式，一種是不同軸汽動(dòng)給水泵組，主泵由給水泵汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，而前置泵用單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，一般布置在0m層；另外一種是前置泵和主泵同軸布置，都利用給水泵汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。

從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，電驅(qū)前置泵和汽驅(qū)前置泵都是可行的。同軸布置，采用汽驅(qū)方式可以降低廠用電率。從能源的轉(zhuǎn)換利用效率方面進(jìn)行比較來(lái)說(shuō)，以相同品位的蒸汽為計(jì)算基點(diǎn)即利用的蒸汽理想內(nèi)功率相同的情況下，計(jì)算前置泵動(dòng)轉(zhuǎn)換效率，兩種流程詳見(jiàn)圖1、圖2。因小型汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高，需在小汽輪機(jī)與前置泵之間增加1臺(tái)減速齒輪裝置。

分軸和同軸兩種方案中，兩股蒸汽產(chǎn)生的能量通過(guò)各自不同的流程，提供給鍋爐給水。分軸方案轉(zhuǎn)換效率為η分軸=ηt×ηm1×ηg×ηtr×ηe×ηm2；同軸方案轉(zhuǎn)換效率為η同軸=ηt1×ηm1×ηc×ηm2。因此可計(jì)算兩種方案能源轉(zhuǎn)換效率，THA工況下，η分軸=0.903×0.99×0.99×0.99×0.955×0.99=0.828，η同軸=0.845×0.99×0.985×0.99=0.816。可見(jiàn)分軸方案效率更高，且隨著負(fù)荷下降，大汽輪機(jī)效率基本不變，而小汽輪機(jī)效率下降明顯，此時(shí)兩者效率差距更大。

3.3汽動(dòng)給水泵組配置方案經(jīng)濟(jì)性比較

（1）初投資比較。在早期同軸方案中，一般將給水泵組布置于運(yùn)轉(zhuǎn)層，在給水泵前置泵的各種運(yùn)行工況中，當(dāng)機(jī)組在BMCR工況甩負(fù)荷時(shí)，除氧器暫態(tài)運(yùn)行壓力大幅下降，前置泵入口有效汽蝕余量會(huì)出現(xiàn)最小值，當(dāng)該值小于前置泵入口的必須汽蝕余量時(shí)，前置泵就會(huì)發(fā)生汽蝕。因此為避免前置泵汽蝕，必須抬高除氧器的標(biāo)高，主廠房造價(jià)將增加。隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在可以將給水泵布置在零米或者將除氧器布置于鍋爐鋼架范圍內(nèi)，采用這兩種方案，同軸與分軸在土建費(fèi)用基本相當(dāng)。兩種方案的小汽輪機(jī)功率相差很小，價(jià)格一樣；主給水泵和前置泵一樣，僅僅是電機(jī)與齒輪箱的區(qū)別，根據(jù)廠家提供資料，兩者基本一致。因此認(rèn)為兩種方案的初投資相當(dāng)。

圖1　給水泵分軸布置能量轉(zhuǎn)換效率

圖2　給水泵同軸布置能量轉(zhuǎn)換效率

（2）運(yùn)行費(fèi)用比較。根據(jù)國(guó)家節(jié)能中心發(fā)布的《火電行行業(yè)能效評(píng)價(jià)依據(jù)》［2］，本工程5000年利用小時(shí)數(shù)可分解為100%THA工況2000h；75%THA工況2000h；50%THA工況3000h。在此基礎(chǔ)上，本文按照給定前置泵輸出功率的前提下，將前置泵輸出功率折算至發(fā)電機(jī)出口，來(lái)計(jì)算比較給水泵同軸布置和分軸布置兩種方案年運(yùn)行費(fèi)用。根據(jù)上述轉(zhuǎn)換效率計(jì)算方法，計(jì)算1臺(tái)機(jī)組分軸方案相比同軸方案每年可節(jié)約能源32904kWh，按照本項(xiàng)目發(fā)電標(biāo)煤耗0.268kg/kWh和到廠標(biāo)煤價(jià)750元/噸，計(jì)算2臺(tái)機(jī)組可以分軸方案相比同軸方案每年可以節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用為2×32904×0.268×750/107=13.4萬(wàn)元。

4　結(jié)束語(yǔ)

綜上述所， 100%容量給水泵在可靠性上與50%容量給水泵相當(dāng)，投資和效率等優(yōu)于50%容量給水泵；前置泵采用分軸布置方案效率更高，更節(jié)能，因此推薦邵武三期工程汽動(dòng)給水泵采用1×100%分軸布置方案。

［1］錢(qián)海平，徐紅波.1000MW超超臨界機(jī)組給水泵型式及容量的選擇［J］.電力建設(shè)，2006.

［2］國(guó)家節(jié)能中心.《火電行業(yè)能效評(píng)價(jià)依據(jù)》［S］.2014.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.163