背压式机组给水泵选型分析

王为明

（吉林省电力勘测设计院，长春 130022）

锅炉给水泵是电厂中重要的辅机设备之一，投资在全厂辅机中占有相当大的比例。给水泵的功率大，运行费用高，因此合理的选择给水泵的驱动形式对整个发电厂的造价及安全经济运行起着非常重要的作用。本文结合吉林松花江背压式机组工程进行分析，工程建设2台CB40 MW＋CB50 MW 抽汽背压式机组，机组型号为CB40－8.83／2.8／1.275 与CB50－8.83／1.275／0.245，配3台410t／h高温高压煤粉锅炉，机组供热面积120×104m2，抽汽压力1.275 MPa，蒸汽温度303.7℃，工业蒸汽对外供汽能力360t／h；抽汽压力2.8 MPa，蒸汽温度387.03℃，工业蒸汽对外供汽能力为262.5t／h。下面对锅炉给水泵的汽动和电动2种驱动方式的配置进行了技术经济比较。

1 给水泵驱动方式技术方案介绍

汽动泵驱动方式根据小汽轮机排汽的冷却方式可分为湿冷、直接空冷和间接空冷。

小汽轮机采用湿冷方案，一般可与辅机共设一套冷却水系统，因机组为背压式，无凝汽器，故需采用独立的小汽轮机凝汽器，系统复杂，需增加轴封系统、凝结水系统、抽真空系统等；需增加小汽轮机凝结水泵、小汽轮机真空泵以及循环水泵等的耗电量，且小汽轮机效率较低，存在冷端损失，故从技术的合理性、经济性考虑无法采用湿冷方案。小汽轮机采用直接或间接空冷方案，排汽需进入空冷装置或间冷塔，因机组为背压式，无空冷装置或间冷塔，故从技术的合理性、经济性、可靠性考虑，无法采用空冷方案。

小汽轮机排汽无法采用常规方案冷却，只能重新利用，根据GB 50049—2011《小型火力发电厂设计规范》第13.3.3.3条，当高压供热机组有中间抽汽时，可供小背压机带动给水泵，小背压机的排汽再供除氧器用汽或接至供热管网。给水泵用小背压机进汽可采用参数为2.8 MPa的蒸汽，如小背压机排汽供高压除氧器，排汽压力应为0.8～1.0 MPa，则此时小背压机进汽量较大，须选择较大型号，投资高；因此可将小背压机排汽供低压除氧器，排汽压力应为0.245MPa，根据给水泵的容量和扬程，给水泵用小背压机需采用B2.7－2.8／0.245型。

综上所述，选择以下2种配置方案作为参比对象：4×100%100SBII－JB 型电动给水泵；3×100%B2.7－2.8／0.245型汽动给水泵＋1×100%100SBIIJB电动给水泵（启动备用）方案，排汽供低压除氧器用汽。

2 技术比较

2.1 热力系统比较

4×100%的电动给水泵方案系统简单，不需要暖机时间，运行灵活可靠，检修维护工作量比汽动给水泵低。

2.2 安装及控制系统比较

电泵基础及施工安装简单，汽泵方案复杂。2种方案的控制系统：电泵的给水调节在分散控制系统（DCS）中实现，控制点数少；汽泵的给水调节在小汽轮机控制系统（MEH）中实现，控制点数多。

2.3 对主机设备影响的比较

2.3.1 对锅炉的影响

机组为高温高压背压式机组，目前锅炉的最大连续蒸发量为410t／h，采用电泵方案，锅炉实际蒸发量不变；如采用汽泵方案，因汽泵采用小背压机驱动，进汽量与排汽量相同，且所排蒸汽全部用来满足热负荷需求，故在外界所需的热负荷不变的情况下，可认为锅炉实际蒸发量不变。

2.3.2 对汽轮机的影响

由于主机为背压机，机组的运行方式根据外界所需热负荷的情况来确定，采用汽泵方案，将增加2台CB40 MW 机组的2.8 MPa蒸汽的抽汽量，降低CB50 MW 机组的0.245 MPa 蒸汽的排汽量，使CB50 MW 机组常年在低工况下运行，降低了机组效率，影响机组的使用寿命。

2.4 安全可靠性比较

汽动给水泵在启动和低负荷时需要进行切换汽源，系统相对复杂，运行操作也比较复杂。

电动给水泵系统简单，操作方便，能够快速启动，不但能满足带基本负荷的运行要求，同时也能满足机组调峰运行时灵活调节的要求。机组备用一台100%容量给水泵，任何一台给水泵发生事故时，均可以满发。

所以，在安全可靠性上电动给水泵方案优于汽动给水泵方案。

3 经济比较

3.1 初投资比较

单台机组的电泵与汽泵方案初投资比较见表1，结果表明汽泵方案较电泵方案的初投资高出718万元。

3.2 运行费用比较

3.2.1 供电量

比较条件：以电泵方案供电量为基准；2种方案给水泵所需驱动功率相同；采暖季以冬季平均工况运行，运行时间为3 984h，非采暖季以夏季最大工况运行，运行时间为3216h；2种方案的锅炉蒸发量相同（给水泵功率相同）。

表1 电泵与汽泵方案初投资比较 万元

在冬季工况下，需3台给水泵运行，每台泵所需驱动功率约为2 300kW，主机功率：电泵方案，单台CB40MW 功率为38.76MW，单台CB50MW 功率为55.89 MW；汽泵方案，单台CB40 MW 功率为39.243 MW，单台CB50 MW 功率为47.348 MW。汽泵方案较电泵方案主机功率减少7.576 MW，因此，在冬季工况下，汽泵方案与电泵方案相比，供电量减少了2 693 MW·h。

在夏季工况下，需2台给水泵运行，每台泵所需驱动功率约为2 350kW，主机功率：电泵方案，单台CB40 MW 功率为29.458 MW，单台CB50 MW 功率为26.21 MW；汽泵方案，单台CB40 MW 功率为31.417 MW，单台CB50 MW 功率为16.42 MW。汽泵方案较电泵方案主机功率减少5.872 MW，因此，在夏季工况下，汽泵方案与电泵方案相比，供电量减少了3 769 MW·h。

汽泵方案比电泵方案全年供电量减少了6 462 MW·h。

3.2.2 运行费用

汽泵因初投资大，且结合主机供电量，每年少供电6 462 MW·h，按吉林省标杆上网电价0.4027元／（kW·h），通过计算，每年少收入260万元，且不包括汽泵方案每年多出来的检修维护费用等，因此汽泵方案实际年运行费用高于电泵方案。

4 结束语

从技术上讲，电泵方案系统简单、运行灵活可靠、检修维护工作量小、安全可靠性高、整体寿命长、主机净输出功率较高；从经济性上讲，汽泵方案初投资较电泵方案高出718万元，年运行费用较电泵方案至少高出260万元。根据电厂的实际情况，本工程推荐采用4×100%的电泵方案。