1000MW二次再熱機組凝泵深度變頻優(yōu)化改造

周 騁，許 堯，石 磊

(國電泰州發(fā)電有限公司，江蘇 泰州 225327)

1 概況

某電廠2×1000MW超超臨界二次再熱機組采用蘇爾壽公司BDC500-570d3+s 型立式凝結水泵，電機功率2900kW/臺。每臺機組配2臺100 %容量的調速凝結水泵，一運一備。2臺凝結水泵電動機共用1套電氣變頻裝置。凝結水泵采用立式、抽芯式結構，泵的部件可拆裝更換。凝結水泵在高度真空的條件下將凝汽器的熱井中的凝結水抽出，輸送接近于凝汽器壓力的飽和溫度的水。凝泵相關參數(shù)性能如表1所示。

表1 凝泵參數(shù)性能

項 目設計工況THA工況流量/m3·h-120001657揚程/m390367轉速/r·min-114851404泵的效率/%84.082.1運行水溫/℃32.332.3最小流量/m3·h-1630590最小流量下的揚程/m461413關閉壓頭/m480430

該電廠給水系統(tǒng)采用上海KSB泵廠CHTD7/6型汽動給水泵，每臺機組設置2臺50%容量的汽動給水泵組，汽動給水泵組的給水前置泵由汽泵主泵通過齒輪箱驅動。給水泵小汽輪機正常工作汽源采用五段抽汽，低負荷汽源采用二次冷再熱蒸汽，調試和啟動用汽源采用輔助蒸汽。CHTD7/6型汽動給水泵采用的是臥式、水平、六級筒體式離心泵，主要由泵的芯包、內外泵殼、水力部件、中間抽頭、平衡裝置、軸承、軸封以及泵座等部件組成。采用雙抽頭設計，為再熱器事故減溫裝置提供減溫水。

以該型泵為例，在100%THA工況下，2臺給水泵組密封水流量為27t/h，密封水壓力為3.2MPa。在50%THA工況下，2臺給水泵組密封水流量為15t/h，密封水壓力為2.0MPa。密封水來源為凝結水母管來至雜用戶母管，通過濾網后分別進入2臺汽泵共4個密封水腔室。

2 機組運行存在的問題

機組運行時，隨著負荷變化，凝泵通過變頻裝置調整轉速及流量壓力來適應負荷變化，理論上隨著負荷變化，凝泵的出力和和負荷呈現(xiàn)線性變化以保證凝泵始終處于最佳經濟工況點。但由于要為給水泵組提供足夠壓力的密封水水源，不得不在50%負荷至100%負荷區(qū)間仍然維持凝泵較高轉速及出力來保證凝結水母管壓力達到2.0MPa及以上，加之凝泵出口至汽泵密封水處的管道壓力損失(總壓損約為0.3MPa)，導致凝泵在該負荷區(qū)間時經濟性較差。原密封水系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 原密封水系統(tǒng)

考察了原系統(tǒng)運行參數(shù)，從運行參數(shù)可以看出，當機組負荷降至590MW時，凝泵仍需維持在1155kW功率，出口壓力需維持在2.31MPa以上，來保證密封水壓力在2.0MPa以上。在機組負荷在950MW時，凝泵仍需維持在2200kW功率，出口壓力在3.29MPa以上，來保證密封水壓力在2.9MPa以上。由此可見凝泵仍有較大深度變頻空間。

3 改造方案

從凝泵的經濟運行及汽泵的密封水壓力要求上看兩者之間始終存在著矛盾關系，為解決上述矛盾，該電廠研究決定在原凝結水至給水泵密封水管道上增加增壓泵組以滿足在該負荷區(qū)間時汽泵密封水壓力要求，減少對凝結水壓力的依賴。密封水增壓泵設置為每臺機組2臺，一運一備，泵出口壓增壓值為1.6MPa～17MPa，2臺增壓泵具備聯(lián)動保護，泵的設計流量考慮10%裕量。為保護增壓泵組安全運行，增壓泵設計了再循環(huán)系統(tǒng)，再循環(huán)采用節(jié)流孔板及電動隔離閥。改造后相關系統(tǒng)流程如圖2所示。

圖2 改造后系統(tǒng)

泵的型式為單級、臥式離心泵。泵殼能分開以便于維修，葉輪和泵軸能從泵殼內退出來，并且不影響泵的主要管件和閥門使用。泵的容量留有適量裕度，并考慮磨損引起的流量、揚程下降。正常運行時, 距離泵體外壁1m處的噪聲不大于85dB(A)。

4 改造后運行方式

在沒有增加密封水增壓泵前，機組正常運行時凝泵運行時隨負荷變化及除氧器水位調節(jié)進行轉速變頻，但受制于密封水供水壓力要求，凝泵出力不得低于40%，即功率不得低于1000kW，在增加了密封水增壓泵組后，機組正常運行時凝泵運行方式變更為出力完全跟隨機組負荷及除氧器水位進行變頻調整，在機組負荷為550MW時，凝泵出力可維持在700kW(不考慮對外供熱影響)，凝泵出口壓力降至1.43MPa，密封水增壓泵出口壓力2.85MPa，滿足密封水供水壓力要求。2臺增壓泵在運行時一運一備，聯(lián)鎖啟動。在2臺泵均故障情況下可通過原密封水供水管路為給水泵提供密封水，確保給水泵組運行穩(wěn)定可靠。

5 結語

以單臺機組計算，凝泵在進行增壓泵優(yōu)化改造后，凝泵出口壓力在同負荷區(qū)間內較原系統(tǒng)下降了約1MPa，單臺凝泵功率較改造前下降了約400kW，以上網電價0.43元/(kW·h)，年利用小時數(shù)4500h計算，凝泵此負荷區(qū)間內增加的電耗為77.4萬元。按增壓泵每日100%功率計算，單臺機組增壓泵全年電耗14.5萬元，單臺機組密封水增壓泵改造費用約為30萬元。單臺機組每年節(jié)省費用為62.9萬元，1年即可收回改造成本。

此項百萬機組凝泵深度變頻改造方案具有切實可行的實施方案、成熟可靠地的設備支持、安全靈活的運行方式及回收周期短的投資收益，為同類型的百萬等級超超臨界火電機組相關改造提供參考。