何啟宏，黃 城，王躍騰

(廣東粵電大埔發(fā)電有限公司，廣東 梅州 514265)

0 概述

給水泵的容量(給水量)選擇由鍋爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量決定，對(duì)于直流鍋爐，通?？紤]給水泵出口的總?cè)萘?即最大給水消耗量)為鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量的105 %。汽動(dòng)給水泵的臺(tái)數(shù)和容量選擇，取決于機(jī)組容量、設(shè)備質(zhì)量、機(jī)組在電網(wǎng)中的作用、設(shè)備投資等多種因素。

由于設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行等經(jīng)驗(yàn)的缺乏，前期的火力發(fā)電機(jī)組采用的汽動(dòng)給水泵配置方案主要是2×50 %容量方案(以下簡(jiǎn)稱50 %方案)。從理論上講，采用100 %全容量汽動(dòng)給水泵，可簡(jiǎn)化系統(tǒng)，而且機(jī)組熱耗要比采用2×50 %容量配置方式低，有利于提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性;但是這也對(duì)設(shè)計(jì)制造運(yùn)行等各個(gè)方面提出了新的要求。

某電廠2×660 MW超超臨界機(jī)組工程，是國(guó)內(nèi)第1次采用小汽機(jī)雙出軸的全容量給水泵組。該電廠1號(hào)機(jī)組于2015年12月順利通過(guò)168 h試運(yùn)行。1號(hào)機(jī)組自投運(yùn)以來(lái)運(yùn)行情況良好，經(jīng)濟(jì)效益較佳。

1 技術(shù)原理及方案

1.1 技術(shù)原理

火力發(fā)電廠100 %汽動(dòng)給水泵組可以顯著提高機(jī)組效率。

給水泵及前置泵的機(jī)械效率(ηm)的計(jì)算公式如下：

其中：ηm為機(jī)械效率，%；P為泵輸出壓力；Q0為泵輸出流量；Tn為泵轉(zhuǎn)矩。

對(duì)于100 %容量的給水泵和前置泵，其輸出壓力P，輸出流量Q0與轉(zhuǎn)矩Tn的比值要顯著大于50 %容量的給水泵和前置泵。此比值主要取決水力損失的大小，一般情況下流量愈大的泵水力損失愈小。而作為汽動(dòng)給水泵組的驅(qū)動(dòng)用小汽輪機(jī)，其內(nèi)效率也會(huì)隨著容量的增大而提高。

1.2 技術(shù)方案

該電廠每臺(tái)機(jī)組配置1臺(tái)100 %容量汽動(dòng)給水泵，2臺(tái)機(jī)組共同配置1臺(tái)30 %容量的啟動(dòng)用電動(dòng)給水泵，給水系統(tǒng)高壓加熱器采用大旁路，系統(tǒng)流程如圖1所示。

汽動(dòng)給水泵的臺(tái)數(shù)和容量選擇，取決于機(jī)組容量、設(shè)備質(zhì)量、機(jī)組在電網(wǎng)中的作用、設(shè)備投資等多種因素。通過(guò)基建投資、運(yùn)行維護(hù)成本及安全可靠性等比較(2種方案的經(jīng)濟(jì)比較如表1所示)，最終確定采用全容量汽動(dòng)給水泵方案。

表1 汽動(dòng)給水泵采用100 %方案與50 %方案的經(jīng)濟(jì)比較(單臺(tái)機(jī)組)

圖1 給水泵組系統(tǒng)流程

從表1可以看出：2個(gè)方案投資相差不大，采用100 %方案比50 %方案固定投資單臺(tái)機(jī)組僅增加約為24.5萬(wàn)元。汽動(dòng)給水泵運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用(單臺(tái)機(jī))如表2所示。

表2 汽動(dòng)給水泵運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用(單臺(tái)機(jī))

從表2可以看出，汽動(dòng)給水泵采用100 %方案具有明顯的優(yōu)勢(shì)，每年可節(jié)約運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用約39.6萬(wàn)元。

由以上分析可知，汽動(dòng)給水泵采用100 %方案與50 %方案的投資相差很小，每臺(tái)機(jī)僅增加24.5萬(wàn)元;但100 %方案具有明顯的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，年節(jié)約運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用39.6萬(wàn)元，故建議采用全容量汽動(dòng)給水泵。

前置泵與主給水泵分開(kāi)布置與同軸布置比較(單臺(tái)機(jī)組)如表3，4所示。

由表3，4可知，如果采用汽動(dòng)給水泵與前置泵同軸布置方案每臺(tái)機(jī)節(jié)省初投資約165萬(wàn)元，廠用電率約可減小0.12 %，每年可產(chǎn)生運(yùn)行收益約46.44萬(wàn)元，總計(jì)共收益46.32萬(wàn)元，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

最終，該電廠給水系統(tǒng)采用1臺(tái)100 %容量汽動(dòng)給水泵，其布置在運(yùn)轉(zhuǎn)層，采用汽動(dòng)給水泵前置泵與與主泵同軸布置，便于給水泵組檢修和維護(hù)。

1.3 汽動(dòng)給水泵性能

由于給水泵入口的水溫接近該壓力下的飽和溫度，工作條件惡劣，很容易發(fā)生汽化，為保證給水泵的安全運(yùn)行，一般都為給水泵配置流量與給水泵相匹配的低速前置泵。因?yàn)榍爸帽棉D(zhuǎn)速低，抗汽蝕性能好，除氧器的給水經(jīng)前置泵增壓后進(jìn)入給水泵，保證了鍋爐給水泵所需的足夠的汽蝕余量，從而大大改善了給水泵抗汽蝕的性能。該公司汽動(dòng)給水泵與前置泵同軸布置，通過(guò)一個(gè)變比為3.31/1的減速箱把前置泵轉(zhuǎn)速降低。泵組在不同工況下的參數(shù)如表5所示。

表3 前置泵與主給水泵分開(kāi)布置與同軸布置初投資差額比較(單臺(tái)機(jī)組)

表4 前置泵與主給水泵分開(kāi)布置與同軸布置運(yùn)行收益差額比較

表5 主要工況下泵組參數(shù)

前置泵在最大工況點(diǎn)的要求汽蝕余量為8.2 m，設(shè)計(jì)時(shí)已考慮除氧器及給水泵布置，高度差約16 m，滿足前置泵要求。由表5可知，前置泵在不同工況下的出口壓力滿足主給水泵必須的汽蝕余量要求。

2 關(guān)鍵技術(shù)及主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

2.1 小汽機(jī)雙出軸設(shè)計(jì)

以往工程中均采用小汽機(jī)單出軸方案，連結(jié)方式為：小汽輪機(jī)—給水泵—齒輪箱—前置泵。根據(jù)驅(qū)動(dòng)小汽輪機(jī)和給水泵組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，并且通過(guò)調(diào)研交流，對(duì)國(guó)內(nèi)設(shè)備制造能力進(jìn)行評(píng)估。經(jīng)充分論證可靠性后，該電廠選擇的是小汽輪機(jī)雙出軸方案，即連結(jié)方式為：給水泵—小汽輪機(jī)—齒輪箱—前置泵。

該方案為國(guó)內(nèi)第1個(gè)小汽機(jī)雙出軸設(shè)計(jì)的全容量汽動(dòng)給水泵組。本方案通過(guò)提高小汽輪機(jī)的盤車轉(zhuǎn)速，解決了給水泵的盤車轉(zhuǎn)速要求，也減小了汽動(dòng)給水泵組軸系長(zhǎng)度(從約13 m減少至11 m)，不僅降低了軸系振動(dòng)的可能性，也在很大程度上降低了泵組安裝及檢修的工作量。

2.2 首創(chuàng)除氧間零米層空間優(yōu)化

根據(jù)該電廠工藝設(shè)備的布置，在除氧間零米層布置各種房間，房間上方留置管道層，合理利用空間，減少了集控室的房間數(shù)量，降低了土建費(fèi)用。同時(shí)也方便管道系統(tǒng)的安裝和維護(hù)，降低了主廠房?jī)?nèi)管道的擁擠程度。這種布置方法也是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。

2.3 “四大管道”布置優(yōu)化

該電廠為了滿足全容量給水泵的布置，對(duì)“四大管道”的布置進(jìn)行優(yōu)化，滿足鍋爐、汽輪機(jī)設(shè)備接口的推力、推力矩的要求。同時(shí)采用側(cè)煤倉(cāng)布置，最大程度地縮小了“四大管道”的長(zhǎng)度，大大節(jié)約了“四大管道”的基建費(fèi)用。

2.4 除氧器層檢修優(yōu)化

該電廠除氧器層布置采用側(cè)煤倉(cāng)方式，即無(wú)縫銜接除氧間和鍋爐房，減少爐前通道6.5 m，也節(jié)省“四大管道”用量。為避免汽動(dòng)給水泵組低位布置帶來(lái)的檢修困難，通過(guò)與鍋爐廠的配合，實(shí)現(xiàn)除氧器層和鍋爐電梯停靠層同標(biāo)高，即形成了36.4 m大平臺(tái)，方便了除氧器層附屬件的檢修。此外，除氧器層無(wú)須為檢修設(shè)置單獨(dú)的零米起吊裝置。

3 結(jié)束語(yǔ)

該電廠1，2號(hào)機(jī)組分別于2015年12月及2016年6月順利通過(guò)168 h試運(yùn)行。機(jī)組投運(yùn)以來(lái)全容量給水泵組系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，經(jīng)濟(jì)效益較佳。超超臨界全容量給水泵組的應(yīng)用及布置優(yōu)化，符合國(guó)家火力發(fā)電廠建設(shè)節(jié)能降耗、精細(xì)設(shè)計(jì)的主流思路與要求，可供新建電廠借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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