主給水泵移至高加出口后小機(jī)供汽分析

裴丹　呂風(fēng)臣　唐明鵬

摘 要：針對(duì)超超臨界機(jī)組主給水泵移至高加出口的研究，本文分析了在主給水泵移至高加出口后，前置泵與主泵同軸采用小機(jī)驅(qū)動(dòng)方式對(duì)效率的影響，提出了采用與主泵同軸方式驅(qū)動(dòng)前置泵的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：高壓加熱器；主給水泵；超超臨界機(jī)組

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.037

0 前言

超超臨界機(jī)組高加汽水兩側(cè)的壓差大，同時(shí)管束和管板承受著熱應(yīng)力和內(nèi)壓應(yīng)力的雙重作用，在內(nèi)壓應(yīng)力和熱應(yīng)力疊加作用下，容易發(fā)生變形造成高加泄露。為了降低汽水兩側(cè)壓差的方法，有學(xué)者專家提出了將主給水泵的位置由除氧器出口移至高加出口處以降低高加內(nèi)部的給水壓力的設(shè)想。本文針對(duì)主給水泵移至高加出口后，對(duì)主給水泵小汽機(jī)汽源選擇和前置泵驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行了分析，提出了繼續(xù)使用四段抽汽為小汽機(jī)供汽和前置泵采用與主泵同軸驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行方式，并對(duì)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析。

1 主給水泵位置改變后對(duì)小機(jī)汽源的影響

根據(jù)火電機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)的分析，小機(jī)選用低壓側(cè)汽源更符合能量梯級(jí)利用的原則，有利于減少冷源損失，所以小機(jī)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)選用低壓汽源。主給水泵位置改變后，主給水泵的入口壓力增加，主給水泵所需功率減小，這樣如果小汽機(jī)汽源與主泵位置改變前同樣選擇四段抽汽，小汽機(jī)需要的抽汽量也會(huì)減少，因此主泵位置改變后從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度考慮更適合選擇低壓汽源。

2 主泵位置改變后前置泵功耗的影響

主給水泵移至高加出口后由于進(jìn)口水溫變?yōu)楦呒映隹跍囟?，溫度提高，為保證主泵不發(fā)生汽蝕必須提高前置泵的出口壓力，這樣前置泵的功率增加。1000MW機(jī)組前置泵的出口壓力由原來(lái)的1.87MPa提高到9.5MPa才能保證主泵不發(fā)生汽蝕[1]，前置泵功率由原來(lái)的0.96MW增加到9.41MW，如果采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，前置泵耗電率由0.096%增加到0.941%，廠用電率由4.656%增加至5.501%[2]。為了降低廠用電率，前置泵可以采用與主泵同軸的布置方式通過(guò)小機(jī)驅(qū)動(dòng)。

3 前置泵利用小機(jī)驅(qū)動(dòng)優(yōu)勢(shì)分析

（1）系統(tǒng)布置情況，前置泵與主泵同為小機(jī)供汽驅(qū)動(dòng)的連結(jié)方式如下：給水泵—小機(jī)—齒輪箱—前置泵。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)提高小機(jī)的盤(pán)車(chē)轉(zhuǎn)速解決了給水泵的盤(pán)車(chē)轉(zhuǎn)速要求，減小了汽動(dòng)給水泵組軸系長(zhǎng)度，降低了軸系振動(dòng)的可能性，同時(shí)也很大程度上降低了泵組安裝和檢修的工作量。

（2）在節(jié)省耗電方面，因驅(qū)動(dòng)前置泵增加的小機(jī)功率對(duì)小機(jī)價(jià)格幾乎無(wú)影響，同時(shí)取消兩臺(tái)前置泵電機(jī)，以1000MW機(jī)組為例，給水泵移至高加出口如果采用電動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)前置泵，兩臺(tái)前置泵電機(jī)30年累計(jì)耗電約1×1010kW·h[3]，可以看出利用小機(jī)驅(qū)動(dòng)前置泵機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性提高較為顯著。

（3）在熱經(jīng)濟(jì)性方面，主給水泵移至高加出口后，為了保證主泵不發(fā)生汽蝕，主泵入口壓力即前置泵出口壓力與之前相比大幅度提高，如果前置泵不使用小機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的話，小機(jī)需要的抽汽焓與位置改變前相比減小，如果繼續(xù)使用四段抽汽為小機(jī)供汽明顯不經(jīng)濟(jì)[4]。在安全穩(wěn)定運(yùn)行方面，小機(jī)使用四段抽汽的技術(shù)最為成熟，是目前安全穩(wěn)定的運(yùn)行方式。如果前置泵采用小機(jī)驅(qū)動(dòng)，四段抽汽焓將增加，將前置泵與主泵作為一個(gè)整體泵組考慮的話，如果前置泵采用小機(jī)驅(qū)動(dòng)，主給水泵移至高加出口后對(duì)四段抽汽焓的影響不大，這樣即保證了運(yùn)行的安全穩(wěn)定，也提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

（4）小機(jī)供汽方式分析。小汽機(jī)供汽一般設(shè)計(jì)為高低壓兩路汽源，低壓汽源為四段抽汽，高壓汽源為冷再，在低調(diào)門(mén)接近全開(kāi)仍無(wú)法滿足小機(jī)運(yùn)行時(shí)切入高壓汽源。機(jī)組帶正常負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，如果冷再至小機(jī)汽源始終保持熱備用狀態(tài)就需要將此管道疏水處于常開(kāi)，直接造成熱量損失和真空下降，對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性造成影響。按照目前制造廠家的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，給水泵小汽機(jī)汽源切換無(wú)論采用內(nèi)部切換還是外切換，均可以實(shí)現(xiàn)低負(fù)荷時(shí)給水泵汽輪機(jī)高低壓汽源的勿擾切換。給水泵小汽機(jī)高低壓汽源無(wú)擾切換時(shí)，冷端再熱蒸汽壓力很大，如果調(diào)控不好高壓汽源至小機(jī)的高壓管道調(diào)門(mén)開(kāi)度，就會(huì)很容易造成高低壓調(diào)閥重疊度大，發(fā)生給水泵汽輪機(jī)高低調(diào)閥頻繁抖動(dòng)現(xiàn)象，甚至進(jìn)汽超壓，造成小汽輪機(jī)超速事故。此外，切換方式切換至冷段再熱蒸汽高壓汽源后，給水泵小汽輪機(jī)高壓管道調(diào)門(mén)前壓力比低壓汽源壓力高。此時(shí)低壓調(diào)節(jié)汽閥處于全開(kāi)位置，若低壓汽源管道逆止閥不嚴(yán)，蒸汽將通過(guò)抽汽管道返回至主機(jī)汽缸，不但影響主機(jī)效率，對(duì)主機(jī)來(lái)說(shuō)也是一個(gè)重大危險(xiǎn)因素。通過(guò)多臺(tái)火電機(jī)組調(diào)試及運(yùn)行，冷再至小機(jī)汽源平時(shí)不直接在保持熱備用狀態(tài)，而是將冷再至輔汽聯(lián)箱管道保持熱備用狀態(tài)，這樣通過(guò)輔汽聯(lián)箱間接形成對(duì)小機(jī)供汽的可靠保障。小機(jī)供汽優(yōu)化運(yùn)行方式如下：四抽至小機(jī)電動(dòng)門(mén)處于開(kāi)狀態(tài)，輔汽至小機(jī)電動(dòng)門(mén)處于開(kāi)狀態(tài)，保證輔汽對(duì)小機(jī)的汽源熱備用狀態(tài)，一旦發(fā)生低負(fù)荷情況四抽壓力降低，通過(guò)冷再至輔汽供汽的調(diào)節(jié)，輔汽能直接保障小汽機(jī)的供汽。

4 結(jié)論

（1）主給水泵移至高加出口后，前置泵采用小機(jī)驅(qū)動(dòng)節(jié)約設(shè)備投資 。

（2）主給水泵移至高加出口后，前置泵采用小機(jī)驅(qū)動(dòng)可節(jié)約廠用電率。

（3）繼續(xù)使用四段抽汽作為小機(jī)汽源，仍然保持較高的熱經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)將冷再不再直接給小汽機(jī)熱備用而是作為輔汽備用汽源，將四段抽汽與輔汽至小汽機(jī)供汽并列運(yùn)行，采用這種小汽機(jī)供汽方式提高了機(jī)組的安全穩(wěn)定性。

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作者簡(jiǎn)介：裴丹（1980-），男，遼寧沈陽(yáng)人，碩士研究生，工程師，主要從事汽輪機(jī)調(diào)試和試驗(yàn)工作。