周 騁，許 堯，石 磊

(國(guó)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(jī)組采用蘇爾壽公司BDC500-570d3+s 型立式凝結(jié)水泵，電機(jī)功率2900kW/臺(tái)。每臺(tái)機(jī)組配2臺(tái)100 %容量的調(diào)速凝結(jié)水泵，一運(yùn)一備。2臺(tái)凝結(jié)水泵電動(dòng)機(jī)共用1套電氣變頻裝置。凝結(jié)水泵采用立式、抽芯式結(jié)構(gòu)，泵的部件可拆裝更換。凝結(jié)水泵在高度真空的條件下將凝汽器的熱井中的凝結(jié)水抽出，輸送接近于凝汽器壓力的飽和溫度的水。凝泵相關(guān)參數(shù)性能如表1所示。

表1 凝泵參數(shù)性能

項(xiàng) 目設(shè)計(jì)工況THA工況流量/m3·h-120001657揚(yáng)程/m390367轉(zhuǎn)速/r·min-114851404泵的效率/%84.082.1運(yùn)行水溫/℃32.332.3最小流量/m3·h-1630590最小流量下的揚(yáng)程/m461413關(guān)閉壓頭/m480430

該電廠給水系統(tǒng)采用上海KSB泵廠CHTD7/6型汽動(dòng)給水泵，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置2臺(tái)50%容量的汽動(dòng)給水泵組，汽動(dòng)給水泵組的給水前置泵由汽泵主泵通過齒輪箱驅(qū)動(dòng)。給水泵小汽輪機(jī)正常工作汽源采用五段抽汽，低負(fù)荷汽源采用二次冷再熱蒸汽，調(diào)試和啟動(dòng)用汽源采用輔助蒸汽。CHTD7/6型汽動(dòng)給水泵采用的是臥式、水平、六級(jí)筒體式離心泵，主要由泵的芯包、內(nèi)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(shè)計(jì)，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(tái)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(tái)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(jié)水母管來至雜用戶母管，通過濾網(wǎng)后分別進(jìn)入2臺(tái)汽泵共4個(gè)密封水腔室。

2 機(jī)組運(yùn)行存在的問題

機(jī)組運(yùn)行時(shí)，隨著負(fù)荷變化，凝泵通過變頻裝置調(diào)整轉(zhuǎn)速及流量壓力來適應(yīng)負(fù)荷變化，理論上隨著負(fù)荷變化，凝泵的出力和和負(fù)荷呈現(xiàn)線性變化以保證凝泵始終處于最佳經(jīng)濟(jì)工況點(diǎn)。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(fù)荷至100%負(fù)荷區(qū)間仍然維持凝泵較高轉(zhuǎn)速及出力來保證凝結(jié)水母管壓力達(dá)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(dǎo)致凝泵在該負(fù)荷區(qū)間時(shí)經(jīng)濟(jì)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(yùn)行參數(shù)，從運(yùn)行參數(shù)可以看出，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷降至590MW時(shí)，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(jī)組負(fù)荷在950MW時(shí)，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(jīng)濟(jì)運(yùn)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(guān)系，為解決上述矛盾，該電廠研究決定在原凝結(jié)水至給水泵密封水管道上增加增壓泵組以滿足在該負(fù)荷區(qū)間時(shí)汽泵密封水壓力要求，減少對(duì)凝結(jié)水壓力的依賴。密封水增壓泵設(shè)置為每臺(tái)機(jī)組2臺(tái)，一運(yùn)一備，泵出口壓增壓值為1.6MPa～17MPa，2臺(tái)增壓泵具備聯(lián)動(dòng)保護(hù)，泵的設(shè)計(jì)流量考慮10%裕量。為保護(hù)增壓泵組安全運(yùn)行，增壓泵設(shè)計(jì)了再循環(huán)系統(tǒng)，再循環(huán)采用節(jié)流孔板及電動(dòng)隔離閥。改造后相關(guān)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(jí)、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(nèi)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(yáng)程下降。正常運(yùn)行時(shí), 距離泵體外壁1m處的噪聲不大于85dB(A)。

4 改造后運(yùn)行方式

在沒有增加密封水增壓泵前，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)凝泵運(yùn)行時(shí)隨負(fù)荷變化及除氧器水位調(diào)節(jié)進(jìn)行轉(zhuǎn)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(jī)組正常運(yùn)行時(shí)凝泵運(yùn)行方式變更為出力完全跟隨機(jī)組負(fù)荷及除氧器水位進(jìn)行變頻調(diào)整，在機(jī)組負(fù)荷為550MW時(shí)，凝泵出力可維持在700kW(不考慮對(duì)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(tái)增壓泵在運(yùn)行時(shí)一運(yùn)一備，聯(lián)鎖啟動(dòng)。在2臺(tái)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(yùn)行穩(wěn)定可靠。

5 結(jié)語(yǔ)

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

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