1000MW二次再熱機(jī)組100%容量給水泵汽輪機(jī)冷卻方案研究

張黎音

摘 要：針對(duì)二次再熱機(jī)組的特點(diǎn)，討論了給水泵汽輪機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“小機(jī)”）配置獨(dú)立凝汽器方案與直接排入主機(jī)凝汽器方案的優(yōu)缺點(diǎn)。結(jié)論認(rèn)為對(duì)于1000MW二次再熱濕冷機(jī)組配置一臺(tái)100%容量汽動(dòng)給水泵，推薦設(shè)置獨(dú)立凝汽器方案。

關(guān)鍵詞：百萬(wàn)千瓦二次再熱機(jī)組；100%容量；可靠性；獨(dú)立凝汽器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.178

1 小機(jī)排汽冷卻方式優(yōu)化

在早期設(shè)計(jì)中，小機(jī)排汽一般參照濕冷機(jī)組的常規(guī)方案，直接排至主機(jī)凝汽器，該方案經(jīng)過(guò)多個(gè)實(shí)際工程的檢驗(yàn)，是可行的且穩(wěn)定可靠。小機(jī)直接排汽至主機(jī)凝汽器的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單，布置方便，但隨著對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性要求越來(lái)越高，單獨(dú)設(shè)置小機(jī)凝汽器的方案也隨之提出。

（1）設(shè)置獨(dú)立凝汽器的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于濕冷機(jī)組，因機(jī)組的背壓較穩(wěn)定，正常運(yùn)行時(shí)背壓變化幅度較小，從目前國(guó)內(nèi)大容量機(jī)組運(yùn)行的情況來(lái)看，小機(jī)排汽至主機(jī)凝汽器的方案對(duì)主機(jī)的安全性是沒(méi)有影響的（通常凝汽器廠(chǎng)家會(huì)在內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流板，對(duì)小機(jī)排汽的方向進(jìn)行引導(dǎo)控制，優(yōu)化流態(tài)提高效率）。但盡管如此，由于小機(jī)排汽與主機(jī)排汽的方向并不相同，小機(jī)排汽對(duì)主機(jī)排汽會(huì)存在干擾。另外由于要考慮小機(jī)直排主機(jī)凝汽器的排汽流量，與小機(jī)設(shè)置獨(dú)立的凝汽器相比，主機(jī)凝汽器的換熱面積會(huì)更大一些，但低壓缸的排汽口的尺寸是一定的，凝汽器只能考慮通過(guò)增加高度來(lái)增大換熱面積。在排汽量增大和凝汽器高度增加的雙重影響下，由此造成增大的排汽阻力對(duì)主機(jī)背壓的不利影響更加顯著。因1000MW二次再熱機(jī)組主機(jī)通常為雙背壓凝汽器，當(dāng)小機(jī)排汽至主機(jī)凝汽器時(shí)，為了凝汽器兩側(cè)的進(jìn)汽量趨于平衡，通常設(shè)計(jì)小機(jī)分別排汽至兩側(cè)凝汽器。對(duì)于2×50%容量小機(jī)以及雙流式100%容量小機(jī)影響較小，但對(duì)于單排式100%容量小機(jī)則存在兩側(cè)凝汽器排汽不平衡的問(wèn)題且比較難解決。小機(jī)設(shè)置獨(dú)立凝汽器的方案，既可以避免排汽相互擾動(dòng)，也可以減少排汽阻力，同時(shí)降低對(duì)主機(jī)的背壓影響。由于小機(jī)和主機(jī)系統(tǒng)的分離，使得小機(jī)的背壓不再受主機(jī)的影響，可將背壓降低到與主機(jī)的背壓相近甚至更低，提高小機(jī)的熱效率，進(jìn)一步節(jié)能降耗，同時(shí)也有利于機(jī)組分組調(diào)試，方便操作。

（2）運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的分析。由于小機(jī)設(shè)置獨(dú)立的凝汽器后，排汽管道阻力減少，小機(jī)的背壓可達(dá)到與主機(jī)相同甚至更低，提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)初步估算，主機(jī)THA工況下小機(jī)單獨(dú)設(shè)置凝汽器比直接排汽至主機(jī)凝汽器的熱耗可降低約3kJ/kWh，但需增加小機(jī)真空泵、小機(jī)凝結(jié)水泵等輔機(jī)設(shè)備，增加了電負(fù)荷，初步估算廠(chǎng)用電率需增加約0.0072%。機(jī)組年發(fā)電利用小時(shí)數(shù)按5500小時(shí)計(jì)算，各項(xiàng)指標(biāo)比較如表1（單臺(tái)機(jī)組，TMCR工況）。

據(jù)表1可見(jiàn)，小機(jī)自帶凝汽方案的發(fā)電煤耗低于直排主機(jī)方案，年發(fā)電標(biāo)煤耗量比直排主機(jī)方案的耗煤量少605t，年耗煤費(fèi)用比直排主機(jī)方案減少42.35萬(wàn)元，年供電收入減少16.244萬(wàn)元，綜合比較，小機(jī)自帶凝汽方案比直排主機(jī)方案單臺(tái)機(jī)組每年可增加26.11萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)收益。

（3）初投資的比較。小機(jī)直排主機(jī)需設(shè)置排汽蝶閥，若獨(dú)立設(shè)置凝汽器，可取消排汽蝶閥，但需另外設(shè)置小機(jī)凝結(jié)水泵和小機(jī)真空泵等設(shè)備。小機(jī)單獨(dú)設(shè)置凝汽后，主機(jī)凝汽器的面積可減小，造價(jià)相應(yīng)會(huì)降低。經(jīng)向主機(jī)和小汽機(jī)廠(chǎng)家詢(xún)價(jià)，綜合考慮各方面影響，綜合比較直排主機(jī)方案與設(shè)置獨(dú)立凝汽器方案的初投資，排汽蝶閥（進(jìn)口）及管道多投資220萬(wàn)元、小機(jī)凝汽器少投資290萬(wàn)元、小機(jī)真空泵和凝結(jié)水泵少投資120萬(wàn)元、主機(jī)凝汽器多投資280萬(wàn)元，總計(jì)可見(jiàn)設(shè)置獨(dú)立凝汽器比直排主機(jī)方案初投資單臺(tái)機(jī)組可減少90萬(wàn)元。

（4）布置方案的對(duì)比。如小機(jī)排汽至主機(jī)，為減少小機(jī)排汽阻力，則100%汽動(dòng)給水泵組宜布置在主機(jī)凝汽器附近，與主機(jī)平行。若獨(dú)立設(shè)置凝汽器，由于取消了排汽管道，與主機(jī)的配合接口減少，小機(jī)的放置位置將不受主機(jī)位置的制約，可以充分利用汽機(jī)房的長(zhǎng)度方向，可將小機(jī)放置于主機(jī)機(jī)頭側(cè)，可使汽機(jī)房的跨度減少2m，從而減少土建費(fèi)用。

另外，為了進(jìn)一步降低土建費(fèi)用，可考慮降低小機(jī)凝汽器布置高度，將汽動(dòng)給水泵組布置在汽機(jī)房中間層，從而降低循環(huán)水泵的揚(yáng)程。另外考慮前置泵與給水泵采用同軸布置，與汽動(dòng)給水泵組布置在運(yùn)轉(zhuǎn)層的方案相比，能夠增大與除氧器的高度差，保證前置泵具有更大的汽蝕余量，更加有利給水泵的安全運(yùn)行。

2 結(jié)論

小機(jī)自帶凝汽方案比直排主機(jī)方案的系統(tǒng)略復(fù)雜，但可提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)估算，比直排主機(jī)方案的發(fā)電標(biāo)煤耗低0.11g/kWh，每年可增加42.35萬(wàn)元的毛利潤(rùn)。而在初投資上，小機(jī)自帶凝汽方案比直排主機(jī)方案每臺(tái)機(jī)組可降低造價(jià)約90萬(wàn)元。另外，小機(jī)自帶凝汽器方案還可以減少汽機(jī)房的跨度。

因此，對(duì)于1000MW二次再熱濕冷機(jī)組配置一臺(tái)100%容量汽動(dòng)給水泵，推薦小機(jī)采用設(shè)置獨(dú)立凝汽器的方案。

參考文獻(xiàn)：

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