劉曉敏(福建省電力勘測設(shè)計院,福州 350003)
福建華電邵武電廠汽動給水泵布置方案分析
劉曉敏
(福建省電力勘測設(shè)計院,福州 350003)
汽動給水泵是熱力系統(tǒng)中的重要設(shè)備,其選型對電站的安全性和經(jīng)濟性具有十分重要的影響。本文通過對給水泵配置方案的比較,推薦華電邵武電廠汽動給水泵采用1×100%分軸布置方式。
超超臨界機組;汽動給水泵;分軸
福建華電邵武電廠位于邵武市,三期工程新建2臺660MW超超臨界機組。給水泵作為電廠重要的輔助設(shè)備,對機組安全起到至關(guān)重要的作用,特別是對于超超臨界機組,給水泵系統(tǒng)的可靠性與經(jīng)濟性顯得更為重要,因此合理地設(shè)計給水泵系統(tǒng),對降低初投資,提高機組的運行經(jīng)濟性等有著重要意義。
對于660MW及以上等級機組,汽動給水泵通常有2×50%容量和1×100%容量兩個方案。國際上已投運的超超臨界機組中,日本電廠多采用2×50%汽泵,歐洲電廠多采用1×100%汽泵,美國電廠二者數(shù)量相當[1]。國內(nèi)早期600MW以上火力機組,絕大部分采用2×50%汽動給水泵,其特點是運行靈活,可靠性高。近幾年來,采用1×100%汽動給水泵電廠越來越多,其突出特點是給水泵汽輪機的效率提高,系統(tǒng)簡單,運行維護方便,但要求其本體及輔助系統(tǒng)的設(shè)備具有較高的可靠性。
3.150%容量給水泵與100%給水泵比較
隨著技術(shù)的進步和中國制造技術(shù)發(fā)展,近兩年來660MW超超臨界機組基本以100%全容量給水泵為主,原因有以下幾點:(1)全容量給水泵設(shè)備費用降低。隨著660MW等級全容量給水泵逐步國產(chǎn)化,2臺全容量給水泵的投資已經(jīng)低于4臺半容量給水泵;(2)全容量給水泵及其驅(qū)動小汽輪機效率要高于半容量給水泵和對應(yīng)的小汽輪機;(3)全容量給水泵系統(tǒng)簡單,與半容量方案相比兩者可靠率相當,且足夠高。
因此本工程采用1×100%容量汽動給水泵組方案可行且經(jīng)濟性更優(yōu)。
3.2汽動給水泵前置泵布置方式
汽動給水泵主泵與前置泵有兩種組合型式,一種是不同軸汽動給水泵組,主泵由給水泵汽輪機驅(qū)動,而前置泵用單獨的電動機驅(qū)動,一般布置在0m層;另外一種是前置泵和主泵同軸布置,都利用給水泵汽輪機驅(qū)動。
從技術(shù)角度來說,電驅(qū)前置泵和汽驅(qū)前置泵都是可行的。同軸布置,采用汽驅(qū)方式可以降低廠用電率。從能源的轉(zhuǎn)換利用效率方面進行比較來說,以相同品位的蒸汽為計算基點即利用的蒸汽理想內(nèi)功率相同的情況下,計算前置泵動轉(zhuǎn)換效率,兩種流程詳見圖1、圖2。因小型汽輪機轉(zhuǎn)速過高,需在小汽輪機與前置泵之間增加1臺減速齒輪裝置。
分軸和同軸兩種方案中,兩股蒸汽產(chǎn)生的能量通過各自不同的流程,提供給鍋爐給水。分軸方案轉(zhuǎn)換效率為η分軸=ηt×ηm1×ηg×ηtr×ηe×ηm2;同軸方案轉(zhuǎn)換效率為η同軸=ηt1×ηm1×ηc×ηm2。因此可計算兩種方案能源轉(zhuǎn)換效率,THA工況下,η分軸=0.903×0.99×0.99×0.99×0.955×0.99=0.828,η同軸=0.845×0.99×0.985×0.99=0.816??梢姺州S方案效率更高,且隨著負荷下降,大汽輪機效率基本不變,而小汽輪機效率下降明顯,此時兩者效率差距更大。
3.3汽動給水泵組配置方案經(jīng)濟性比較
(1)初投資比較。在早期同軸方案中,一般將給水泵組布置于運轉(zhuǎn)層,在給水泵前置泵的各種運行工況中,當機組在BMCR工況甩負荷時,除氧器暫態(tài)運行壓力大幅下降,前置泵入口有效汽蝕余量會出現(xiàn)最小值,當該值小于前置泵入口的必須汽蝕余量時,前置泵就會發(fā)生汽蝕。因此為避免前置泵汽蝕,必須抬高除氧器的標高,主廠房造價將增加。隨著技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在可以將給水泵布置在零米或者將除氧器布置于鍋爐鋼架范圍內(nèi),采用這兩種方案,同軸與分軸在土建費用基本相當。兩種方案的小汽輪機功率相差很小,價格一樣;主給水泵和前置泵一樣,僅僅是電機與齒輪箱的區(qū)別,根據(jù)廠家提供資料,兩者基本一致。因此認為兩種方案的初投資相當。
圖1 給水泵分軸布置能量轉(zhuǎn)換效率
圖2 給水泵同軸布置能量轉(zhuǎn)換效率
(2)運行費用比較。根據(jù)國家節(jié)能中心發(fā)布的《火電行行業(yè)能效評價依據(jù)》[2],本工程5000年利用小時數(shù)可分解為100%THA工況2000h;75%THA工況2000h;50%THA工況3000h。在此基礎(chǔ)上,本文按照給定前置泵輸出功率的前提下,將前置泵輸出功率折算至發(fā)電機出口,來計算比較給水泵同軸布置和分軸布置兩種方案年運行費用。根據(jù)上述轉(zhuǎn)換效率計算方法,計算1臺機組分軸方案相比同軸方案每年可節(jié)約能源32904kWh,按照本項目發(fā)電標煤耗0.268kg/kWh和到廠標煤價750元/噸,計算2臺機組可以分軸方案相比同軸方案每年可以節(jié)約運行費用為2×32904×0.268×750/107=13.4萬元。
綜上述所, 100%容量給水泵在可靠性上與50%容量給水泵相當,投資和效率等優(yōu)于50%容量給水泵;前置泵采用分軸布置方案效率更高,更節(jié)能,因此推薦邵武三期工程汽動給水泵采用1×100%分軸布置方案。
[1]錢海平,徐紅波.1000MW超超臨界機組給水泵型式及容量的選擇[J].電力建設(shè),2006.
[2]國家節(jié)能中心.《火電行業(yè)能效評價依據(jù)》[S].2014.
10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.163