330MW直接空冷供热机组给水泵选型初步探讨

【摘要】：本文主要对330MW电厂给水泵的选型进行探讨和研究。

【关键词】：汽动给水泵电动给水泵负荷

中图分类号：U464.138+.1 文献标识码：A 文章编号：

1.前言

给水泵是发电厂重要辅机之一，投资在全厂辅机中占有较大的比例，同时电动给水泵也是最大的厂用电负荷。给水泵的配置方式不仅影响到电厂建设期的一次性设备设施投资，也对电厂安全、经济运行起着较大作用。

目前在我国西北缺水地区，新建电厂普遍采用空冷技术，而对于直接空冷机组，一般来说，从简化系统的角度考虑，采用电动给水泵较为合理；从投资上分析，汽动给水泵方案比电动给水泵方案投资大；综合技术经济性分析，电动泵方案是否比汽动泵方案经济，需要分析论证比较。本文以西北某电厂330MW直接空冷供热机组为模型，对两种给水泵配置方案进行技术经济比较，并提出推荐配置形式。

2.方案比较

直接空冷机组的给水泵配置一般有三种可能：电动给水泵、汽动给水泵配独立湿冷凝汽器、汽动给水泵排汽进入空冷凝汽器。

采用电动给水泵的技术方案已经过实践验证可行，330MW机组一般配三台50%容量的电动给水泵，每台泵电机功率为5500kW，三台泵互为备用，运行灵活性强，零部件通用性好。

采用汽动给水泵配独立湿冷凝汽器的方案，其小汽轮机、给水泵、凝汽器和湿冷冷却塔都是成熟的技术，330MW机组的50%容量的给水泵汽轮机配置相当于一套6MW的常规汽轮机，需要一部分循环水冷却凝汽器，技术上完全可行。该方案需设置一台30%容量的电动给水泵作为启动和运行备用。

采用汽动给水泵排汽进入空冷凝汽器的方案，其系统比独立湿冷凝汽器简单，厂用电耗及冷却水量小，具有一定优越性，但基于以下原因，现阶段技术上难以实现： (1)空冷系统的背压受气温和风速风向影响，正常运行时背压幅度大而且变化频繁，因此该给水泵汽轮机对调速范围和灵活性、稳定性的要求更为严格，国内外多不采用此设计；(2)该方案的给水泵汽轮机的背压随空冷凝汽器的压力变化，在空冷凝汽器压力升高的情况下，为了维持给水泵流量和扬程不变，应该增加进汽量以维持出力，而同时主汽轮机也因为空冷凝汽器压力升高要增加进汽量，出现小汽机与主汽机抢汽的情况，造成主汽轮机的负荷波动，调节困难；(3)该方案的给水泵汽轮机的有效焓降为四段抽汽与低压缸排汽的焓差，焓降小，排汽焓的大幅度变动对其影响过大，增加了机组变工况的不安全性，设计上困难极大。

据此，由于汽动给水泵排汽进入空冷凝汽器的方案对机组的安全稳定运行影响较大，不宜实施。故本报告只对配独立凝汽器的2×50%汽动给水泵+30%电动给水泵方案（以下简称“汽泵方案”）和3×50%的电动给水泵方案（以下简称“电泵方案”）进行比较。

3．技术比较

3.1运行维护

汽泵方案设备数量多，系统设置与运行操作复杂，同时由于小汽轮机的启动必须经过暖机等过程，启动较慢，且负荷调节范围受小汽轮机临界转速的限制，而电泵方案相对启动速度快，调节范围大，工作条件简单，不但能够满足带基本负荷的运行要求，而且能够随负荷的变化而快速调速，较好的适应负荷的变化。

3.2主厂房

两个方案设备的数量和大小不同，使主厂房的布置和体积有一定差别。

电动给水泵组包括主泵、液力耦合器、电动机、前置泵、冷油器等，布置于除氧间零米，其结构紧凑，占用空间较小。为了三台电动给水泵组的检修，一般除氧间零米层高度需加高至7.30m，以方便起吊装置的运行，从而导致A-B间的中间层层高不一致，给设计、施工、运行带来一定麻烦。

汽动给水泵系统设备数量多，体积大，占用空间较大，布置于汽机房运转层，因此汽机房的跨度较大，汽动给水泵的检修利用汽机房行车，但除氧间零米布置一台30%容量电动给水泵及汽泵的前置泵，6.30m的层高满足检修要求，不需要增加至7.30m。

3.3管材耗量

由于两个方案的设备数量、介质流量、主厂房尺寸不同，汽泵方案的管材消耗量也略有增加。主要是：汽机房和除氧间宽度引起的四大管道长度变化，小汽机增加的循环冷却水管道，汽泵系统增加的抽汽、疏水、轴封等管道增加的材料量。

3.4水耗

电动给水泵的电机、密封、油冷却器等辅助设备需要提供冷却水，加上全厂其他辅机的冷却水，电泵方案全厂循环水泵总水量约5200t/h；汽泵方案的电动给水泵为备用，但增加了小凝汽器、前置泵等设备，全厂循环冷却水增加到6810t/h。循环冷却水通过机力通风冷却塔散热后，按3%的蒸发、风吹损失计算，汽泵方案的补水多48.3t/h，全年补水量多265650t。

3.5输出功率

假定汽轮机在采用电泵与汽泵工况下汽轮机的内效率相同，在此前提下。设定汽轮机的总输出能量为N总，则发电机的净输出功率分别为：

3.5.1 采用汽泵方案时主机的净输出功率

式中：

主机抽汽供小汽机的蒸汽量 t/h。

主机抽汽口至低压缸排汽口的有效焓降 。

发电机组机械效率。

发电机效率。

因主机抽汽供小汽机而少发的功率 。

3.5.2 采用电泵方案时主机的净输出功率

式中：

电能传递综合效率。

发电机效率0.99。

变压器及输电效率0.97。

电动机效率0.95。

机械效率0.985。

升速齿轮效率0.96。

液力耦合器效率0.95。

小汽机机械效率0.985。

蒸汽从小汽机入口至小汽机排汽口的有效焓降

电能传递转换效率：ηd= 0.8714

小汽机油泵及抽油烟风机电耗： Na=65kW

4．经济性比较

4.1初投资比较

根据近年来部分300MW级机组的数据，大致分析如下：

4.1.1汽泵方案初投资见下表

表4-1汽泵方案初投资表

4.1.2 电泵方案初投资见下表

表4-2电泵方案初投资表

4.1.3 投资分析

从上述投资费用可以看出：采用电泵方案比采用汽泵方案少投资517万元，电泵方案投资明显优于汽泵方案。

4.2 年运行费用

给水泵如果选用汽泵方案，小汽机有油、调节保安油、主蒸汽、本体汽封、本体疏水、法兰螺栓加热蒸汽、本体空气、本体凝结水、本体循环水等多个系统，系统连接复杂，管路、阀门相对较多，运行维护的工作量大。根据调查，汽动给水泵在年运行费用上要比电动调速给水泵高约20万元。因此，从年运行费用上来考虑电泵方案要优于汽泵方案。

4.3利润差额

按照前文计算结果，按成本电价0.209元/kWh、综合水0.85元/t计算电厂每年的毛利润，售电收入差额为11.5万元/年，生产成本差额约为42.6万元/年，则采用电泵方案将给电厂增加54.1万元/年的毛利润

5．小结及探讨

通过上述运行经济性和投资比较，初步结论为：对于330MW直接空冷供热机组，在给水泵驱动方式的选择上，如果单纯从机组的经济性上看，纯凝运行时汽泵方案稍优于电泵方案；但在供热工况下，电泵方案要明显优于汽泵方案。综合机组运行经济性、运行安全可靠性、对供热机组负荷调节能力强、年运行维护费用、投资、主厂房布置的灵活性、节水性等各方面综合考虑，电泵方案占有明显的优势，建议选用3×50%容量的电动调速给水泵方案。