大型火电机组给水泵选型配置分析

    摘 要：结合某新建电厂（２×６００ ＭＷ）工程，对６００ ＭＷ级空冷机组给水泵的配置进行综合的技术经济比较，提出较为合理的配置方案。
    关键词：电动给水泵；汽动给水泵；选型配置方案；火电机组
    中图分类号：TM31    文献标识码：Ａ
    对于６００ ＭＷ等级湿冷机组，其主给水泵已趋于采用凝汽式汽轮机驱动，其机组的综合经济技术指标较佳。但仍有个别电厂采用３×５０％电动调速给水泵，其突出的优点是初期投资省，占地少、易于布置、系统简单、操作方便，能够快速启动，事故后的电力供应恢复快。不但能够满足带基本负荷的运行要求，而且能够随负荷变化而快速调速，较好地适应负荷的变化。
    对于３００ ＭＷ～６００ ＭＷ等级空冷机组，《大火规》第１０．３．６条明确“采用空冷系统的机组，可设置３台容量各为最大给水量５０％的调速电动给水泵”。其主要原因是：对于空冷机组，主机背压高且变化范围大。国内目前尚无可以满足空冷要求的给水泵汽轮机，当前投产的３００ ＭＷ～６００ ＭＷ机组都采用了电动调速给水泵方案。
    １ 给水泵的主要配置方式国产３００ ＭＷ～６００ ＭＷ机组给水泵组主要有以下几种配置方式：２×５０％汽动给水泵＋１×５０％电动调速给水泵（湿冷机组）；３×５０％电动调速给水泵（空冷机组）；２×５０％汽动给水泵（湿冷小机）＋１×３０％电动调速给水泵（空冷机组）；２×５０％汽动给水泵（空冷小机）＋１×３０％电动调速给水泵（空冷机组）； １×１００％汽动给水泵＋１×３０％电动调速给水泵（湿冷机组）。
    ２ 湿空冷机组的给水泵汽轮机的区别
    ２．１ 主机为湿冷机组的小机系统设计
    湿冷机组的给水泵汽轮机（以下简称小机），排汽至主机凝汽器，中间设真空蝶阀，无需另设抽真空系统，系统相对简单，无小机凝汽器，也易于布置。
    ２．２ 主机为空冷机组的小机系统设计
    采用汽泵方案，给水泵汽轮机用汽一般来自主机４段抽汽，其蒸汽参数约为０．８ ＭＰａ～１ ＭＰａ，３００ ℃～３５０ ℃，若主机排汽背压为４．９ ｋＰａ（湿冷机组），则给水泵汽轮机的做功焓降仅为５３６ ｋＪ/ｋｇ，详见表１。
    空冷机组小机采用湿冷式给水泵汽轮机。
    小机的供汽系统：小机的高压蒸汽来自主机主蒸汽，低压蒸汽来自主机４段抽汽，与湿冷机组相同。
    小机的凝汽冷却系统：每台小机配一台小机凝汽器，小机在Ｔ—ＭＣＲ进汽量约２×３８ ｔ/ｈ，凝汽器冷却面积约２×５６０ ｍ２，冷却水量约２×２ １００ ｔ/ｈ，冷却水系统设为机力冷却塔的闭式冷却水系统。
    真空系统：小机湿冷背压较低，每台机组为两台小机另设两台抽真空设备。
    凝结水、疏水系统：因主机和小机两背压不同，所以小机凝汽器在０米架空布置，其凝结水设水封排至主机排气装置下的凝结水箱。
    ３ 空冷机组的给水泵两种驱动方案的比较
    按湿冷小机方案与电动调速给水泵方案，通过“最小年费用法”，对６００ ＭＷ空冷机组给水泵的配置方式进行论证。
    各工程主机内效率见表２。本文在经济比较时，折中选取主机低压缸内效率９３．５％。
    （１）变压器转化效率。对于电泵，主机发电机向给水泵输电，要经过厂用变压器；对于汽泵，主机发电机多发的电向外输送，都存在变压器转化效率，一般厂用变压器转化效率为９５．５％～９６．５％，主变压器转化效率为９７％～９８％。
    （２）主给水泵需要轴功率。根据机组热平衡图中各工况过热器出口流量和锅炉厂要求的省煤器进口压力、除氧器布置及管道布置，计算出给水泵出口流量、再热器事故喷水量（抽头流量）、主给水泵扬程、再热器事故喷水（抽头）扬程，再根据给水泵效率，计算出主给水泵出水需要轴功率，详见表３。在以下电泵方案和汽泵方案比较时，轴功率只计算主给水泵的轴功率。
    （３）汽泵方案发电机少发电功率。汽泵方案比电泵方案辅机要多，主机发电机向小机的辅机输电功率为５６５．８  ｋＷ，详见表４。主机抽出Ｑ４发电机少发电功率详见表５。电泵方案发电机向给水泵输电功率见表６。
    ４ 电泵与汽泵的经济比较
    泵组年费用的计算公式为 
             N=K+C
    式中，Ｋ为泵组初投资，万元；Ｃ为泵组年运行费用，万元；ｉ为银行利率，在此取６．２％；ｎ为经济使用年限，按２０年考虑，则初投资分摊率为０．０８９，按１５年考虑，则初投资分摊率为０．１０４；机组上网结算电价按０．２５元/（ｋＷ·ｈ） ；年大修费２％选取；用水水价按１．３元/ｔ（并考虑水处理及运行费用１．２元/ｔ）；考虑初投资分摊率分别计算出年费用。
    ４．１ 电泵与汽泵每年的运行经济损失对比
    电泵对比汽泵每年的运行经济损失及年运行水费，见表７。
    因小机自带凝汽器，每台机组小机冷却水量约２×１ ７００ ｔ/ｈ，风吹、排污等汽水损耗率按２％，年利用小时数按６ ０００ ｈ，水价按２．５元/ｔ（考虑了水处理及运行费用１．２元/ｔ）。则小机比电泵方案，每年要增加运行水费为：４ ２００×０．０２×６ ０００×２．５＝１２６万元。