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        超超臨界機(jī)組鍋爐給水泵選型探討

        2010-04-13 03:15:34王駿趙世明
        電力工程技術(shù) 2010年5期
        關(guān)鍵詞:汽泵汽動(dòng)給水泵

        王駿,趙世明

        (張家港沙洲電力有限公司,江蘇蘇州215624)

        江蘇沙洲電廠二期工程為2×1000MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組。鍋爐給水泵處于火力發(fā)電廠工藝流程的關(guān)鍵地位,是發(fā)電廠熱力系統(tǒng)中重要的輔助設(shè)備,而給水泵組選型的優(yōu)劣不僅直接影響其自身的安全性和經(jīng)濟(jì)性,更對(duì)整個(gè)發(fā)電廠建設(shè)工程的初期投資和以后的安全經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)有著重要的影響。故公司專門對(duì)二期工程的鍋爐給水泵選型進(jìn)行了探討。

        1 國內(nèi)外同類型機(jī)組鍋爐給水泵的配置情況

        目前,國外在鍋爐給水泵的配置方面,日本大多數(shù)發(fā)電廠采用2×50%BMCR容量的汽動(dòng)給水泵+1×25%~30%BMCR容量的電動(dòng)給水泵;德國發(fā)電廠采用1×100%BMCR容量的汽動(dòng)給水泵+1×35%~40%BMCR容量的電動(dòng)給水泵作為啟動(dòng)和備用泵。也有少數(shù)電廠甚至不配置電動(dòng)給水泵。國內(nèi)已建或在建的超超臨界機(jī)組的鍋爐給水泵配置情況如表1所示。

        2 給水泵組選型的幾點(diǎn)探討

        2.1 給水泵組的配置

        由于該二期工程是擴(kuò)建工程,可以利用輔助蒸汽作為啟動(dòng)汽源(一期工程單臺(tái)汽輪機(jī)汽輪機(jī)廠用汽工況4抽為40 t/h和2抽60 t/h,可以滿足百萬機(jī)組啟動(dòng)時(shí)汽動(dòng)給水泵的用汽量)。汽動(dòng)給水泵臺(tái)數(shù)和容量的選擇,決定于多種因素。配100%容量汽動(dòng)泵,單泵在機(jī)組40%~100%負(fù)荷范圍,泵與主機(jī)的負(fù)荷相匹配,調(diào)節(jié)比較方便。低于40%負(fù)荷,則切換至備用汽源,也能保證機(jī)組正常運(yùn)行。雖然100%容量泵比2×50%容量泵方案運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性高,但由于100%給水泵配套的給水泵汽輪機(jī)目前需要進(jìn)口,且需要配套單獨(dú)的凝汽器、真空泵、凝結(jié)水泵等輔助設(shè)備,總體上100%給水泵汽輪機(jī)組比2×50%給水泵汽輪機(jī)組投資多約3000 萬元。配2×50%容量汽動(dòng)泵的優(yōu)點(diǎn)是,一臺(tái)汽動(dòng)泵組故障時(shí)仍能帶50%負(fù)荷運(yùn)行。給水泵的可靠性對(duì)機(jī)組運(yùn)行影響極大,考慮到國內(nèi)外已運(yùn)行的1000MW機(jī)組大都采用2×50%汽動(dòng)給水泵配置方案,建議配置2×50%BMCR容量的汽動(dòng)給水泵,不配置電動(dòng)給水泵??晒?jié)約一次性投資約3000 萬元(包括地基處理、基礎(chǔ)土建、電動(dòng)給水泵組、管道閥門、電氣元件、起吊設(shè)施和設(shè)備安裝等費(fèi)用);可使高廠變電容量大幅減小,變電設(shè)備及其附屬的高壓開關(guān)等費(fèi)用大大降低;還可省去生產(chǎn)期間的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。

        表1 已建或在建超超臨界機(jī)組鍋爐給水泵配置情況

        2.2 汽泵前置泵的布置方案

        汽泵前置泵的布置有2種,一種是前置泵布置于0 m層,有單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng);另一種是前置泵與給水泵平行軸布置,即前置泵布置于運(yùn)轉(zhuǎn)層,汽動(dòng)給水泵組包括1臺(tái)由汽輪機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的鍋爐給水泵和1臺(tái)前置泵,前置泵由汽輪機(jī)另一端或給水泵的非驅(qū)動(dòng)端輸出軸通過減速箱驅(qū)動(dòng),該法比較安全經(jīng)濟(jì)。2種方案的比較見表2。

        表2 前置泵單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和同軸布置的比較

        汽泵前置泵與給水泵同軸布置方案運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性計(jì)算(以汽輪機(jī)THA工況計(jì)算)如下。

        汽泵前置泵功率。按0.788MW記(上海電力修造廠數(shù)據(jù)),給水泵汽輪機(jī)汽耗率:4.8 kg/(kW·h)(杭州汽輪機(jī)廠三菱技術(shù)數(shù)據(jù));給水泵汽輪機(jī)內(nèi)效率:82.6%(杭州汽輪機(jī)廠三菱技術(shù)數(shù)據(jù));汽輪機(jī)四抽蒸汽的焓:3185 .9 kJ/kg(上海汽輪機(jī)廠數(shù)據(jù));汽輪機(jī)的排行焓:2313 .5 kJ/kg(上海汽輪機(jī)廠數(shù)據(jù));機(jī)組年運(yùn)行小時(shí)數(shù):5500h。

        汽泵前置泵由給水泵汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)后,運(yùn)行1年節(jié)約用電量為:788×5500×4=1733.6萬kW·h。

        運(yùn)行一年節(jié)約的費(fèi)用:1733 .6×0.4108 =712.16萬元/年(其中:0.4108 為2008年江蘇省脫硫燃煤機(jī)組的上網(wǎng)電價(jià))。

        給水泵汽輪機(jī)增加的汽耗量:

        對(duì)應(yīng)的有效焓降:

        折算成鍋爐消耗的標(biāo)煤量是:8.677×108/(29.27×0.935×0.99×0.451)=7029 .97 t(其中:鍋爐的熱效率為0.935,管道效率為0.99,全廠熱效率為0.451)。

        全年增加的燃煤費(fèi)用:7029 .97×610=428.83萬元(其中:標(biāo)煤按照610元/t計(jì))。

        可以得出,前置泵由給水泵汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)每年可以產(chǎn)生利潤:712.16-428.83=284.33萬元。設(shè)備壽命按照30年計(jì),可產(chǎn)生8529 .9萬元的利潤。

        綜上所述,如果汽泵前置泵采用給水泵汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng),可節(jié)約用電,并可產(chǎn)生284.33萬元/年利潤;在工程建設(shè)方面,可省去4臺(tái)前置泵電機(jī)、檢修起吊設(shè)施、相關(guān)電氣設(shè)備等投資。故建議采用給水泵汽輪機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)給水泵和前置泵的方案。

        3 國內(nèi)超超臨界機(jī)組鍋爐給水泵選型情況

        鍋爐給水泵作為發(fā)電廠熱力系統(tǒng)的核心動(dòng)力設(shè)備,其設(shè)計(jì)精密,加工工藝要求極高,與大容量高參數(shù)的超超臨界機(jī)組配套的給水泵更是如此。因此,國際上能夠生產(chǎn)給水泵的廠家不多,最著名的是美國福斯(BJ品牌)、德國凱士比(KSB)、瑞士蘇爾壽(SULZER)、英國威爾(WEIR)以及日本的EBARA、日立、三菱等。目前國內(nèi)能生產(chǎn)600MW機(jī)組以上鍋爐給水泵的企業(yè)有上海電力修造總廠(SULZER泵芯)[1]、上海KSB有限公司、沈陽透平機(jī)械股份有限公司(原沈陽水泵股份有限公司)、荏原博泵泵業(yè)有限公司等,或從國外引進(jìn)技術(shù)或與國外公司合作生產(chǎn)。給水泵泵芯均為原裝進(jìn)口。國內(nèi)超超臨界機(jī)組鍋爐給水泵選型情況如表3所示。

        表3 國內(nèi)超超臨界機(jī)組鍋爐給水泵選型情況

        可見,前期超超臨界機(jī)組都選用了全進(jìn)口的給水泵,而后期工程大部分選用國內(nèi)廠家的產(chǎn)品,由于核心部件采用了進(jìn)口泵芯,其產(chǎn)品的總體品質(zhì)和運(yùn)行可靠性與全進(jìn)口產(chǎn)品無明顯差別??梢钥紤]采用進(jìn)口泵芯、國內(nèi)成套的方式進(jìn)行給水泵招標(biāo)。

        4 結(jié)束語

        綜上所述,建議公司二期工程采用2×50%BMCR容量的汽動(dòng)給水泵,不配置電動(dòng)給水泵,汽泵前置泵與給水泵由給水泵汽輪機(jī)平行軸驅(qū)動(dòng)。為降低一次性投資,建議選用國內(nèi)知名企業(yè)引進(jìn)國外技術(shù)生產(chǎn)的給水泵,完全符合安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用、符合國情的電力建設(shè)總方針。

        [1] 上海電力修造廠有限公司.1000MW機(jī)組HPT給水泵[S].2009.

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