歐一順

（華能東方電廠，海南東方 572600）

350MW 超臨界機(jī)組給水系統(tǒng)的優(yōu)化

歐一順

（華能東方電廠，海南東方 572600）

結(jié)合華能東方電廠一、二期工程350MW超臨界機(jī)組給水系統(tǒng)的不同配置方案，從造價(jià)、安全、經(jīng)濟(jì)、可靠性方面分析給水系統(tǒng)不同配置方案的優(yōu)缺點(diǎn)，為350MW等級(jí)超臨界機(jī)組給水系統(tǒng)的優(yōu)化提供參考。

350MW;超臨界機(jī)組;給水系統(tǒng);優(yōu)化

0 引言

華能東方電廠一、二期工程共有4臺(tái)350MW超臨界機(jī)組，4臺(tái)機(jī)組的汽輪機(jī)均采用哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的CLN350-24.2/566/566型，超臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、反動(dòng)凝式汽輪機(jī)。一期工程1#、2#機(jī)組分別于2009年的6月、12月投入商業(yè)運(yùn)行。二期工程3#機(jī)組已進(jìn)入整組啟動(dòng)階段，4#機(jī)組處于安裝階段。為減少投資、簡(jiǎn)化系統(tǒng)、降低廠用電率，結(jié)合一期機(jī)組的設(shè)計(jì)及投運(yùn)情況，電廠委托中南設(shè)計(jì)院對(duì)二期機(jī)組的給水系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)比

1.1 給水泵的不同配置

東方電廠一期工程每臺(tái)機(jī)組給水系統(tǒng)均配置2套給水泵組，1×100%汽泵組和1×50%電泵組。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，由汽動(dòng)給水泵向鍋爐提供給水，電動(dòng)給水泵通常只在啟、停機(jī)，低負(fù)荷及汽動(dòng)給水泵故障情況下才投入運(yùn)行。電動(dòng)給水泵采用液力耦合器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。每臺(tái)汽動(dòng)給水泵和電動(dòng)給水泵均各設(shè)置一臺(tái)前置泵，電動(dòng)給水泵的前置泵與主泵的電機(jī)同軸，汽動(dòng)給水泵的前置泵單獨(dú)由一臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)。系統(tǒng)見(jiàn)圖1。

二期機(jī)組的給水系統(tǒng)只設(shè)1×100%汽泵組，包括一臺(tái)小汽機(jī)，一臺(tái)汽動(dòng)給水泵和一臺(tái)前置泵，前置泵不再單獨(dú)配置電機(jī)，改由驅(qū)動(dòng)汽動(dòng)給水泵的小汽機(jī)的前端經(jīng)齒輪箱拖動(dòng)。系統(tǒng)見(jiàn)圖2。

1.2 系統(tǒng)閥門(mén)的不同配置

二期機(jī)組在取消電泵的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)的閥門(mén)也做了改進(jìn)。將一期機(jī)組給水管道中至鍋爐省煤器的主、旁路閥組移到了汽泵出口逆止閥后，并取消了一期機(jī)組鍋爐省煤器前的逆止閥。與一期相比，二期機(jī)組在省掉電泵給水泵組的進(jìn)、出口閥門(mén)的同時(shí)，也省掉了汽泵出口電動(dòng)閥和鍋爐省煤器前的逆止閥。

1.3 汽動(dòng)給水泵組安裝標(biāo)高不同

一期機(jī)組的汽動(dòng)給水泵及小機(jī)安裝在汽機(jī)間12.6米運(yùn)轉(zhuǎn)層，汽泵前置泵安裝在汽機(jī)間0米運(yùn)轉(zhuǎn)層。二期機(jī)組的汽動(dòng)給水泵、小汽機(jī)和汽泵前置泵一起安裝在汽機(jī)間0米運(yùn)轉(zhuǎn)層。

1.4 汽泵小汽機(jī)汽源的設(shè)置

一、二期機(jī)組汽泵小汽機(jī)的汽源均設(shè)計(jì)成兩路，一路來(lái)自主機(jī)第四段抽汽，另一路來(lái)自本機(jī)的輔汽聯(lián)箱。當(dāng)主機(jī)四段抽汽壓力能滿足小機(jī)要求時(shí)，小機(jī)由四抽供汽。當(dāng)機(jī)組發(fā)生故障或在低負(fù)荷時(shí)，四段抽汽壓力不能滿足小機(jī)要求時(shí)，采用輔助聯(lián)箱向小機(jī)供汽。為提高可靠性，一、二期機(jī)組的輔助聯(lián)箱均設(shè)計(jì)了三路汽源，一路是本機(jī)四抽來(lái)汽，第二路是本機(jī)再熱器冷段來(lái)汽，第三路是臨機(jī)輔助聯(lián)箱來(lái)汽。系統(tǒng)見(jiàn)圖3。

圖3 小汽機(jī)供汽系統(tǒng)

2 給水系統(tǒng)的造價(jià)分析

二期機(jī)組取消電動(dòng)給水泵組后，能從以下四個(gè)方面節(jié)省投資。

2.1 降低了主要輔機(jī)的投資

二期機(jī)組取消了電動(dòng)給水泵組，包括給水泵、前置泵、液力耦合器、一臺(tái)6kV大功率電機(jī)，可直接節(jié)約初投資約600萬(wàn)元。

2.2 降低了電氣設(shè)備的投資

一期機(jī)組電動(dòng)給水泵所配置的6kV電機(jī)的功率是8000kW，汽泵前置泵所配6kV電機(jī)的功率是560kW。因二期取消了電動(dòng)給水泵，也取消了汽泵前置泵的電機(jī)，從設(shè)計(jì)上就可以降低廠高變的容量，降低6kV母線的容量，也減少了兩臺(tái)6kV開(kāi)關(guān)和相應(yīng)的6kV電纜。大幅度降低電氣設(shè)備的投資。

2.3 降低了給水管道、高壓閥門(mén)及支吊架的投資

二期機(jī)組取消了電動(dòng)給水泵組，簡(jiǎn)化了給水系統(tǒng)，節(jié)省了因安裝電動(dòng)給水泵組所需要的給水管道、高壓閥門(mén)及支吊架的投資。另外，將汽動(dòng)給水泵由汽機(jī)間的12.6米運(yùn)轉(zhuǎn)層移至0米層，和汽泵前置泵安裝在一起，也節(jié)省了部分給水管道及支吊架。

2.4 降低了閉式冷卻水系統(tǒng)的投資

一期設(shè)計(jì)中電動(dòng)給水泵油系統(tǒng)中油的冷卻，密封水的冷卻以及電機(jī)的冷卻空氣的冷卻，均以閉式冷卻水為介質(zhì)。二期取消了電泵，就減少了閉式冷卻水系統(tǒng)的這幾個(gè)用戶，減少了這幾個(gè)用戶所需的管道和閥門(mén)。因閉式冷卻水用量的減少，閉式冷卻水泵的容量也就可以減少，從而節(jié)省投資。就閉式水泵電機(jī)而言，一期機(jī)組閉式水泵電機(jī)電壓等級(jí)為6kV，容量為220kW，二期機(jī)組已將閉式水泵電機(jī)設(shè)計(jì)為380V，容量為185kW。

3 給水系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和靈活性分析

一期機(jī)組因設(shè)置了50%容量的電動(dòng)給水泵組，當(dāng)汽動(dòng)給水泵組任一部件故障不能投入運(yùn)行時(shí)，機(jī)組仍可以利用電泵來(lái)啟、?；蚪訋?0%的額定負(fù)荷。二期機(jī)組取消了電動(dòng)給水泵組，任何時(shí)候都必須要保證汽動(dòng)給水泵組的任一部件100%可靠，否則機(jī)組無(wú)法正常啟、停，更不能接帶負(fù)荷。如果汽動(dòng)給水泵組不可靠，機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)的次數(shù)就會(huì)增多。因此應(yīng)在汽泵和小汽輪機(jī)的訂貨、制造、監(jiān)造、安裝、運(yùn)行維護(hù)等各方面加以重視，盡可能提高汽動(dòng)給水泵組的安全可靠性。為了滿足不同工況的要求，二期機(jī)組的小汽機(jī)在主機(jī)啟、停及正常運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程中都必須要有可靠的汽源。由于小機(jī)未設(shè)置單獨(dú)的凝汽器，因此二期機(jī)組鍋爐上水、清洗、吹管都需要在主機(jī)凝汽器具備接收小汽機(jī)排汽，且汽動(dòng)給水泵組各部件均能正常投入運(yùn)行的條件下才能進(jìn)行，如果施工工期安排不合理，會(huì)直接影響工程進(jìn)度。在投產(chǎn)后的機(jī)組大、小修過(guò)程中也需考慮同樣的問(wèn)題。因此在機(jī)組運(yùn)行的安全性和靈活性方面，一期機(jī)組更具有優(yōu)勢(shì)。

4 給水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析

一期機(jī)組汽泵前置泵由單獨(dú)的電機(jī)拖動(dòng)，另在機(jī)組啟、停及汽泵故障情況，使用電泵，都會(huì)增加廠用電率。一期2#機(jī)組在180MW負(fù)荷工況，單獨(dú)運(yùn)行汽泵時(shí)，機(jī)組的廠用電率為5.59%，單獨(dú)運(yùn)行電泵時(shí)，機(jī)組的廠用電率為8.52%，廠用電率相差2.93%。與一期相比，二期機(jī)組的廠用電中能省掉汽泵前置泵的耗電部分。

5 單設(shè)汽動(dòng)給水泵組的可靠性分析

隨著生產(chǎn)廠家制造水平的提高和電廠檢修維護(hù)水平的提高，小汽機(jī)的運(yùn)行可靠性已能達(dá)到較高的水平，與主機(jī)的運(yùn)行可靠性相接近。另外，因給水泵采用進(jìn)口芯包結(jié)構(gòu)，運(yùn)行可靠性也達(dá)到了很高的水平。因此在汽動(dòng)給水泵組運(yùn)行穩(wěn)定性能夠得到保證的情況下，電泵備用功能的重要性已逐漸降低。東方電廠一期1#、2#機(jī)組在2011年的運(yùn)行過(guò)程中，兩臺(tái)機(jī)組的汽泵均未發(fā)生過(guò)事故跳閘的情況。

在小汽機(jī)的汽源方面，一、二期機(jī)組輔汽聯(lián)箱均設(shè)有三路汽源，小汽機(jī)的備用汽源由輔汽聯(lián)箱提供，在輔汽聯(lián)箱供小汽機(jī)的逆止閥前設(shè)置了疏水，見(jiàn)圖3。在一期1#、2#機(jī)組的運(yùn)行過(guò)程中，將輔汽聯(lián)箱的壓力設(shè)定在0.42～0.45MPa，開(kāi)啟輔汽聯(lián)箱供小汽機(jī)的電動(dòng)閥，以及開(kāi)啟電動(dòng)閥后逆止閥前的疏水，使該汽源一直處于熱備用情況。當(dāng)主機(jī)四抽壓力降低，不能滿足小汽機(jī)要求時(shí)，備用汽源通過(guò)逆止閥能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)切換，使小汽機(jī)的汽源就能夠得到可靠保證，滿足了機(jī)組在低負(fù)荷下小汽機(jī)的汽源要求，也滿足了利用汽泵實(shí)現(xiàn)機(jī)組啟、停的要求。在2011年一期1#、2#機(jī)組的三次啟、停過(guò)程中均未使用電泵。

從一期兩臺(tái)機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行情況看，電動(dòng)給水泵的備用作用逐漸降低。目前，二期3#機(jī)組已進(jìn)入整組啟動(dòng)階段，在前期給水系統(tǒng)調(diào)試及鍋爐點(diǎn)火吹管過(guò)程中，汽泵的運(yùn)行都很穩(wěn)定，未發(fā)生異常跳閘及被迫停機(jī)的情況。

上海外高橋第三發(fā)電有限責(zé)任公司兩臺(tái)1000MW超超臨界火力發(fā)電機(jī)組，給水系統(tǒng)也只配置1×100%BMCR汽動(dòng)給水泵，不設(shè)電動(dòng)給水泵。兩臺(tái)機(jī)組自2008年3月和6月正式投產(chǎn)至今，未發(fā)生因汽動(dòng)給水泵故障而被迫緊急停機(jī)的情況。

6 結(jié)論

通過(guò)以上分析，350MW超臨界機(jī)組給水系統(tǒng)采用單臺(tái)汽泵在技術(shù)上是可行的。采用單臺(tái)汽泵能夠滿足機(jī)組啟、停及低負(fù)荷工況下的要求，在減少電廠初期投資、簡(jiǎn)化系統(tǒng)、降低廠用電率方面有很大優(yōu)勢(shì)，能夠獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。隨著汽動(dòng)給水泵組運(yùn)行可靠性的進(jìn)一步提高，電網(wǎng)富裕容量的增大，取消電動(dòng)給水泵組將成為電廠350MW超臨界機(jī)組給水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的可行方案。

The Optimization of the Water Supply System of the 350MW Supercritical Unit

OU Yi-shun
（Huaneng Dongfang Power Plant，Dongfang Hainan 572600，China）

Based on the different configuration schemes for the water supply systems of the 350MW supercritical units in the first-stage and second-stage projects of Huaneng Dongfang Power Plant，this essay analyzes both their advantages and disadvantages in the aspects of cost，security，economy and reliability，to provide reference for the optimization of the water supply system of the 350MW supercritical unit.

350MW;supercritical unit;water supply system;optimization

TK242;TK247

B

1008-8032（2012）02-0082-03

2012-01-22

歐一順（1976－），工程師，主要從事火力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行及管理工作。