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1、300MW燃煤机组锅炉给水泵配置方式的研究摘要锅炉给水泵是火力发电厂的重要辅机，国内给水泵常用的驱动方式有小汽轮机驱动和液力耦合器调速电动机驱动两种。本文把大机与小机均湿冷的大型燃煤火力发电机作为研究对象，通过对 300MW火电机组汽动给水泵、电动给水泵配置标准的调研，提出全部为电动给水泵配置方式、全部为汽动给水泵配置方式、电动给水泵和汽动给水泵综合配置方式3种方案，采用定性分析和定量计算相结合的方法，对3种方案的经济性进行分析和计算得出结论。关键词： 燃煤机组；给水泵；小汽轮机驱动；电动机驱动；经济性300 MW COAL-FIRED UNIT BOILER FEED WATER PUMP
2、CONFIGURATION MODEABSTRACT Boiler feed pump is one of the most important auxiliary equipment in thermal power plant, the two main driving modes of feed pumps are motor-driven mode and steam-driven mode in China power stations. This paper takes large coal-fired generating unit with the big turbine an
3、d small turbine can cool by water as the object of study, investigated the two driving modes running situation and collocation standard, all proposed for electric feed water pump configuration mode, all for the steam feed pump configuration mode and steam feed water pump, electric pump is integrated
4、 configuration way three kinds of schemes, adopts the method of combining qualitative analysis and quantitative calculation, analysis and calculation of the economy of three kinds of schemes for the conclusion.Key words: feed water pump; motor-driven; steam-driven; economy目 录1 绪论.1 1.1 课题背景 1.2 研究的目
5、的和意义 1.3 国内外研究现状 1.4 课题研究内容 2 给水泵的配置方式 2.1 给水泵组的配置原则 2.2 国内300MW机组给水泵组的配置情况调研分析 2.2.1 国内给水泵配置情况 2.2.2 国内300MW机组给水泵组的配置方式分析 2.2.3 备用给水泵的容量配置分析 2.2.4 给水泵运行情况统计 2.3 给水泵组的驱动方案3 热经济性比较 3.1 火力发电厂的热经济性指标 3.2 锅炉给水泵热经济性比较方法介绍 3.2.1 比较两种方式的相对效率 3.2.2 比较各自的输出净功率4 300MW机组不同配置方式经济性比较实例 4.1 给水泵组驱动方案及配置情况 4.2 主要热力
6、参数 4.2.1 主机的主要技术规范 4.2.2 不同工况下的数据 4.3 热力计算公式 4.3.1 给水泵组的轴功率 4.3.2 电动调速方式时主机的发电量 4.3.3 汽动方式时主机的发电量 4.3.4 泵组耗电量以及因泵组耗功而使主机少供电量 4.3.5 机组净热耗 4.4 计算结果5 技术经济比较 5.1 投资费用比较 5.2 热力系统比较 5.3 可靠性比较 5.4 运行方式的比较6 结论与展望 6.1 结论 6.2展望参考文献致谢1 绪论1.1 课题背景电力行业实现大跨越，改革开放功不可没。在上个世纪八十年代，中国的电力装机容量还不到6000万kW，年发电量也没达到3000亿kWh
7、。但到了2013年底，全国发电装机容量就达到了12.5亿kW，比20世纪80年代翻了两倍。火力发电在电力生产中占据着主导的地位，由2015年国家能源局发布的数据显示，2015年千我国火电装机容量为9.2亿千瓦。据统计，我国发电燃煤占煤总产量比例的50%以上，这一状况预计还要持续相当长的一段时间。在2013年底，火电机组供电标准煤耗率为321g/(kWh)，使我国煤电机组继续达到世界先进水平，提前达到了国家节能减排“十二五”规划的标准。根据得到的权威部门消息，计划全国在2020年，将现在正在投运的燃煤发电机组经过技术改造后平均供电煤耗率低于310g/(kWh)。但是由于雾霾等环境问题的日益突出，
8、环保标准日益严苛，水电、核电、风电等清洁能源迅猛发展，倒逼电厂在保证发电量的情况下降低能耗。1.2 研究的目的和意义 在发电厂中，给水泵的作用是向锅炉供给一定压力和温度的给水，因此它是电厂中最重要的辅助设备，同时又是电厂辅机设备中耗能最大的设备，其安全而经济地运行对火电机组关系重大。如果能把给水泵的耗功降低，不但对提高机组运行经济性的贡献巨大，而且符合国家节能降耗政策。给水泵的配置方式不但影响到热力系统的安全性及经济性，而且不同的配置方式对电厂的投资影响较大，不同配置所带来的布置上的变化会导致土建、管道材料、电缆等投资上的变化1-3。因此，本论文是根据300MW燃煤机组的特点，通过对给水泵组的
9、选择提出比选方案，定性和定量地分析和比较，从而达到使电厂能够安全与经济运行、实用以及降低设备投资的目的。1.3 国内外研究现状 国内常用的给水泵驱动方式主要有小汽轮机驱动(简称汽动)和电动机驱动(简称电动)两种(见图 1.1)。 凝汽式 小汽轮机驱动 背压式给水泵驱动方式 液力耦合器变速 变频调速 电动机驱动 无转向器电机调速 交流变频调速 串级调速 国内很大一部分人认为汽动方式优于电动方式，比如张春发等就认为汽动给水泵方案与电动方案相比增大了主机的出力，降低了发电净热耗率和综合成本煤耗率，小汽轮机驱动给水泵节约了厂用电，提高了机组运行效率，且运行稳定性较好，调节性能良好，故应该选取汽动方式5
10、。然而国内的另一些观点却认为从表面上看，汽动方式可增加供电量，电动方式能量转换的环节多，消耗电量多，厂用电率高。但实际上由于国产小汽机的内效率较主机低压缸的效率低得多，导致汽动方式消耗的能量更多，由于其消耗的热能未计入厂用电，造成其厂用电率低、经济性好的假象，并对300MW机组给水泵电动和汽动驱动方式的经济性进行比较，指出电动驱动方式的运行费用低，投资省，经济性明显优于汽动方式16。 大型机组运行多年后，根据机组运行的实际情况，一种新的选型思路逐渐清晰：采用100%全容量汽泵配置，新建电厂取消电泵备用功能，条件合适的扩建电厂直接取消电泵。对300 MW机组，采用全容量汽泵，不设电泵或只设满足机
11、组启动功能要求的启动电动泵具有节约投资、节省占用空间和简化系统的优点10-11。目前国内已有部分电厂成功实现了上述方案，而国外300 MW及更大容量机组配置全容量汽泵已很普遍，从实际应用上也验证了这一方案的可行性。全容量汽泵在机组低负荷时运行的经济性好于2台半容量汽泵。从长远发展的观点出发，对300MW机组设置100%全容量汽泵，不设电动泵或只设满足机组启动功能要求的启动电动泵是给水泵配置的发展趋势。 随着现代先进科技技术的发展，出现了新型的电厂给水泵驱动技术。新发明的高效液力耦合器，它不仅在高负荷时效率高，而且其在机组较低负荷时还有很高的效率，这就对以往认为选择汽泵方案更好提出了异议。赵恩婵
12、将调速之星与传统液力耦合器进行比较，每年节省电量获得的收益达到400多万元。因此，应用高效液力耦合器技术对提高电厂经济性无疑是一种好方法。国内外有很多种变频技术，但被广泛应用在火电厂锅炉给水泵上的只有无换向器电机的变频技术。由于它具有热经济性好和热力系统不复杂的优点，所以随着电力电子技术的不断发展，从长远观点看，无换向器电机调速方式在市场上一定会有美好前景。对于新型的主机同轴驱动给水泵，能充分利用能量，降低电厂的厂用电率，简化工艺系统较简化，减少了设备的费用，增加了效益。虽然它在过去在美国应用中遇到困难而被淘汰，但是它减少了能量传递环节，提高了能量转换效率，所以它也是给水泵配置方式中重要的发展方向。 作为电厂最重要的辅助设备，国内对给水泵配置方式的研究早已不是新鲜话题。总结国内有关文献，归纳了前人在锅炉给水泵驱动方案热经济性研究上尚存在以下一些不足：(1)过份重视机组输出，却忽视了发电机组的实际能耗指标；(2)片面强调小汽轮机的额定工况下的高效率，忽视了小机变工况下的低效率；(3)管道效率及汽动方案其他耗功没有充分考虑；(4)国内大型火电机组锅炉给水泵
