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1、660MW 超超临界火电机组给水泵配置分析 摘要:给水泵的合理选型对降低工程造价、确保机组安全稳定运行具有重要意义。而给水泵的台数以及容量选择,则取决于机组容量、机组在电网中的作用、设备质量和投资等多种因素。本专题通过对两种给水泵配置方案的比较,确定出最优化方案。 关键词:给水泵;电动;汽动;100%;50%;启动;备用; 前言 给水泵是火电机组最重要的辅机之一,给水泵的合理选型对降低工程造价、确保机组安全稳定运行具有重要意义。而给水泵的台数以及容量选择,则取决于机组容量、机组在电网中的作用、设备质量和投资等多种因素。大中型火力发电厂设计规范规定则:300MW 级及以上间接空冷机组的给水泵宜配
2、置 2 台,单台容量应为最大给水消耗量 50的间接空冷汽动给水泵和 1 台容量为最大给水消耗量 25%35%的定速或调速电动给水泵,也可根据需要配置 1 台容量为最大给水消耗量 2535的调速电动给水泵作为启动与备用给水泵。当机组启动汽源满足给水泵汽轮机启动要求时,也可取消启动用电动泵。结合本工程实际情况,就给水泵组的 1*100%汽泵+30%电泵和 2*50%汽泵+30%电泵两种配置方案和布置方式进行技术和经济比较和分析,确定出最优化方案。 1.项目简介 项目位于新疆昌吉州吉木萨尔县准东五彩湾煤电煤化工工业园,建设两台660MW 超超临界间接空冷燃煤发电机组,锅炉为超超临界变压直流炉;汽轮机
3、为超超临界、四缸四排汽、间接空冷汽轮机。 2.汽动给水泵组的型式确定 为合理主厂房布置,现大型火电机组均采用前置泵和主泵同轴布置,布置方式为:小汽轮机-主给水泵-减速箱-前置泵和主给水泵-小汽轮机-减速箱-前置泵。以上两种驱动模式在国内都具有成功运行的实例,在运行操作方便方面和维护方面,方案一更好,故本项目采用方案一。 3.汽动给水泵的配置方案比选 国内火电厂给水系统大部分采用 250汽动泵+35电动启动备用调速给水泵的方案,对国内部分 600MW 级空冷机组给水泵配置进行调研如下:彬长发电厂一期 630MW(直接空冷)采用 250%BMCR+130%BMCR 启动备用调速泵配置,水洞沟电厂一
4、期 660MW(间接空冷)采用 250%BMCR+130%BMCR 启动泵,左权电厂一期 660MW(间接空冷)250%BMCR+130%BMCR 启动泵。 3.1 250容量汽动泵方案 配 250容量汽动泵,运行灵活,可以适应机组各种负荷,是国内 600MW等级机组及日本 600MW 等级机组的典型配置,为国内多数电厂所采用。一台汽动泵组发生故障时,机组仍能带 50以上额定负荷运行。 3.2 1100容量汽动泵方案 配 1100容量汽动泵,单泵在机组 30100负荷范围内,泵与主机的负荷相匹配,调节比较方便。低于 30负荷,则切换至备用汽源,也能保证机组正常运行。虽然 100容量汽动泵在机组
5、负荷大于 50时比 250容量泵运行经济性高,但 100全容量汽动给水泵组发生故障时机组只能停机,影响电厂的可用率。 3.3 汽动给水泵组运行可靠性分析 国内大容量机组给水系统配置 1100汽动给水泵状况,经调研上海外高桥第三发电有限责任公司两台 1000MW 超超临界火力发电机组,给水系统配置1100容量汽动给水泵,不配电动给水泵。由于给水泵组设备的高可靠性,给水系统配置及运行控制方式的全面优化,从第一台锅炉冲管到机组投产至今,外高桥三期工程从未发生过因汽动给水泵故障造成的机组停运。 引起给水泵非停的首要技术原因为漏水。就给水泵本身可靠性而言,100给水泵与 50给水泵可用率均非常高,但当泵
6、发生故障时,对于1100汽动给水泵方案,由于无备用泵可用,机组只能事故停机;而对于 50锅炉给水泵,当一台泵发生故障时,RB 功能可以保证机组 50的发电量,因此,采用 1100汽动给水泵方案,机组非计划停运的几率加大,机组的可靠性有所降低。 3.4 250汽泵与 1100汽泵对主厂房布置的影响比较 本工程汽泵布置在运转层,采用 2x50%汽泵的方案时占用空间为 20mx5.2m(长 x 宽),采用 1x100%汽泵的方案时占用空间为 11mx6.5m(长 x 宽),从占用的空间来看,1x100%汽泵方案优于 2x50%汽泵方案。 当采用 2x50%汽泵时,两台小机排汽中心线与汽机低压缸排汽中
7、心线基本对齐,两根排汽管道分别接入凝汽器。该方案排汽管道布置更为紧凑、合理,对小机排汽管道的热膨胀更为有利。 当采用 1x100%汽泵方案时,小机排汽需一分为二接至两台凝汽器。由于小机排汽中心线与两台凝汽器对称中心线不能对齐,这样小机将布置将偏向一侧,这样另一侧排汽管道将需要绕行较远。 采用 2x50%汽泵方案比 1x100%汽泵方案排汽管道仅长了 10m,两种方案在排汽管道布置中,经济性差别不大。 3.5 250和 1100汽泵方案运行经济性比较 经与国内某泵厂咨询,均采用国产泵(芯包进口)时,本工程 1100汽动给水泵的效率比 250高约 2.9左右。1100容量给水泵汽轮机内效率在各种工
8、况下均高于 250容量的内效率,平均约高出 0.5%。运行收益方面,对于660MW 级超超临界机组,1100汽泵方案与 250汽泵方案比,汽动给水泵效率高约 2.9,给水泵汽轮机效率高约 0.5,经初步计算,1100汽泵方案较250汽泵方案两台 660MW 级机组每年节约标煤量约为 1312.55t(年利用小时数按 5500h 计),年节煤收益 22.3 万元。(标煤价格按 170 元/吨计)。从上表可以看出,250汽泵方案比 1100汽泵方案两台机组初投资增加约 220 万元。 4.电动给水泵功能选择 4.1 锅炉启动要求 根据锅炉技术协议,锅炉的最小直流负荷不大于 30%BMCR 工况。本
9、工程采用无启动循环泵的启动系统,电动给水泵的容量需满足锅炉最小直流负荷的要求,配置电动给水泵容量应选择30%BMCR工况,以满足锅炉启动要求。 4.2 电动给水泵采用启动与备用的比较 目前国内投产的 300MW600MW 机组,其汽动给水泵运行情况良好,启动/备用电动给水泵的备用功能投入的极少。 从目前我国实际情况看,汽动给水泵组的运行可靠性已达到很高水平,而超超临界 660MW 机组一台 30容量的电动启动备用泵价格约为 900 万元;如取消电动给水泵的备用功能,选用电泵仅作为机组的启动泵,一套的价格约230 万。 如果两台 660MW 机组共用一台启动电泵,可以减少一台启动泵的投资,但给水
10、泵出口管道两台机组需采用母管制,系统复杂,阀门较多。综合比较,两台机组仅在 1 号机组设置 1 台启动电泵,2 号机组采用汽泵启动。 5 结束语 综上所述,250汽泵方案比 1100汽泵方案虽初期投资高 220 万,但运行灵活,可靠性更高。电泵只考虑启动用,仅1 号机设置一台电泵。综合考虑本工程推荐采用 250汽泵+30%电泵容量方案。 参考文献: 1邓成刚 范永春 张鹏 660MW 超超临界燃煤机组给水泵配置选型分析 广东省电力设计研究院 2012 2柳光亭 安丰路 给水泵配置方案优化探讨 山东电力建设第三工程公司 2016 3王坚 1000MW 级空冷机组给水泵配置选型探讨 中南电力设计院 2007