福建华电邵武电厂汽动给水泵布置方案分析

2016-09-07刘晓敏福建省电力勘测设计院福州350003

山东工业技术 2016年14期

关键词：同轴给水泵前置

刘晓敏（福建省电力勘测设计院，福州 350003）

福建华电邵武电厂汽动给水泵布置方案分析

刘晓敏
（福建省电力勘测设计院，福州 350003）

汽动给水泵是热力系统中的重要设备，其选型对电站的安全性和经济性具有十分重要的影响。本文通过对给水泵配置方案的比较，推荐华电邵武电厂汽动给水泵采用1×100%分轴布置方式。

超超临界机组；汽动给水泵；分轴

1　前言

福建华电邵武电厂位于邵武市，三期工程新建2台660MW超超临界机组。给水泵作为电厂重要的辅助设备，对机组安全起到至关重要的作用，特别是对于超超临界机组，给水泵系统的可靠性与经济性显得更为重要，因此合理地设计给水泵系统，对降低初投资，提高机组的运行经济性等有着重要意义。

2　国内外超超临界机组给水泵组配置情况

对于660MW及以上等级机组，汽动给水泵通常有2×50%容量和1×100%容量两个方案。国际上已投运的超超临界机组中，日本电厂多采用2×50%汽泵，欧洲电厂多采用1×100%汽泵，美国电厂二者数量相当［1］。国内早期600MW以上火力机组，绝大部分采用2×50%汽动给水泵，其特点是运行灵活，可靠性高。近几年来，采用1×100%汽动给水泵电厂越来越多，其突出特点是给水泵汽轮机的效率提高，系统简单，运行维护方便，但要求其本体及辅助系统的设备具有较高的可靠性。

3　汽动给水泵布置分析

3.150%容量给水泵与100%给水泵比较

随着技术的进步和中国制造技术发展，近两年来660MW超超临界机组基本以100%全容量给水泵为主，原因有以下几点：（1）全容量给水泵设备费用降低。随着660MW等级全容量给水泵逐步国产化，2台全容量给水泵的投资已经低于4台半容量给水泵；（2）全容量给水泵及其驱动小汽轮机效率要高于半容量给水泵和对应的小汽轮机；（3）全容量给水泵系统简单，与半容量方案相比两者可靠率相当，且足够高。

因此本工程采用1×100%容量汽动给水泵组方案可行且经济性更优。

3.2汽动给水泵前置泵布置方式

汽动给水泵主泵与前置泵有两种组合型式，一种是不同轴汽动给水泵组，主泵由给水泵汽轮机驱动，而前置泵用单独的电动机驱动，一般布置在0m层；另外一种是前置泵和主泵同轴布置，都利用给水泵汽轮机驱动。

从技术角度来说，电驱前置泵和汽驱前置泵都是可行的。同轴布置，采用汽驱方式可以降低厂用电率。从能源的转换利用效率方面进行比较来说，以相同品位的蒸汽为计算基点即利用的蒸汽理想内功率相同的情况下，计算前置泵动转换效率，两种流程详见图1、图2。因小型汽轮机转速过高，需在小汽轮机与前置泵之间增加1台减速齿轮装置。

分轴和同轴两种方案中，两股蒸汽产生的能量通过各自不同的流程，提供给锅炉给水。分轴方案转换效率为η分轴=ηt×ηm1×ηg×ηtr×ηe×ηm2；同轴方案转换效率为η同轴=ηt1×ηm1×ηc×ηm2。因此可计算两种方案能源转换效率，THA工况下，η分轴=0.903×0.99×0.99×0.99×0.955×0.99=0.828，η同轴=0.845×0.99×0.985×0.99=0.816。可见分轴方案效率更高，且随着负荷下降，大汽轮机效率基本不变，而小汽轮机效率下降明显，此时两者效率差距更大。

3.3汽动给水泵组配置方案经济性比较

（1）初投资比较。在早期同轴方案中，一般将给水泵组布置于运转层，在给水泵前置泵的各种运行工况中，当机组在BMCR工况甩负荷时，除氧器暂态运行压力大幅下降，前置泵入口有效汽蚀余量会出现最小值，当该值小于前置泵入口的必须汽蚀余量时，前置泵就会发生汽蚀。因此为避免前置泵汽蚀，必须抬高除氧器的标高，主厂房造价将增加。随着技术的发展，现在可以将给水泵布置在零米或者将除氧器布置于锅炉钢架范围内，采用这两种方案，同轴与分轴在土建费用基本相当。两种方案的小汽轮机功率相差很小，价格一样；主给水泵和前置泵一样，仅仅是电机与齿轮箱的区别，根据厂家提供资料，两者基本一致。因此认为两种方案的初投资相当。

图1　给水泵分轴布置能量转换效率

图2　给水泵同轴布置能量转换效率

（2）运行费用比较。根据国家节能中心发布的《火电行行业能效评价依据》［2］，本工程5000年利用小时数可分解为100%THA工况2000h；75%THA工况2000h；50%THA工况3000h。在此基础上，本文按照给定前置泵输出功率的前提下，将前置泵输出功率折算至发电机出口，来计算比较给水泵同轴布置和分轴布置两种方案年运行费用。根据上述转换效率计算方法，计算1台机组分轴方案相比同轴方案每年可节约能源32904kWh，按照本项目发电标煤耗0.268kg/kWh和到厂标煤价750元/吨，计算2台机组可以分轴方案相比同轴方案每年可以节约运行费用为2×32904×0.268×750/107=13.4万元。