火力發電廠鍋爐給水泵選型方案比較

白小健

摘 要：通過分析大容量火力發電廠鍋爐給水泵的配置方案，對新建和擴建大型火電機組給水泵的選型配置提出建議，探討大容量火力發電廠給水泵最優的配置方案。

關鍵詞：火力發電廠；鍋爐給水泵；選型

鍋爐給水泵是發電廠最重要輔機之一，國外有名的給水泵制造商都有600MW及以上等級機組配套的100%容量給水泵的投運業績。電廠輔機中，鍋爐給水泵投資占較大比重，鍋爐給水泵功率很大，運行費用較高，給水泵驅動型式的合理選擇會對發電廠造價和安全經濟運行起較大作用。給水泵選型也將直接影響熱力系統設計和主廠房的布置格局。本文將結合國內大容量火電廠的給水泵選型及制造廠的技術能力及特點、對鍋爐給水泵的配置方案進行綜合評估，探討大容量火力發電廠鍋爐給水泵最優的配置方案。

1 配置方案的比較

1.1 大容量火電廠機組給水泵組主要有以下幾種配置方式：

方案一：2×50%汽動給水泵+1×50%電動調速給水泵（濕冷機組）

方案二：3×50%電動調速給水泵（空冷機組）

方案三：2×50%汽動給水泵（濕冷小機）+1×35%電動調速給水泵

方案四：2×50%汽動給水泵（空冷小機組）+1×35%電動調速給水泵

方案五：1×100%汽動給水泵+1×35%電動調速給水泵

方案六：1×100%汽動給水泵

1.2 電動泵與汽動泵的分析

對于電動泵方案，600MW超臨界機組單臺給水泵流量約1110t/h，揚程約3200m，水泵的軸功率為10500kW，50%容量的電動調速給水泵電動機足功率為12800kW，這種電動機制造難度非常大，對電動機偶合器的要求比較高。目前還沒有液力耦合器可適用于600MW超臨界機組50%容量電泵，如采用行星齒輪調速裝置型式的耦合器，價格很昂貴，初始投資太大，因此對方案一和方案二的50%容量電動泵方案，將不考慮采用。

對于汽動泵方案：給水泵汽輪機排汽采用的是自帶凝汽器的獨立間接空冷系統，間接空冷系統造價高，占地面積比較大，冬季防凍性能差，不推薦采用汽輪機排汽系統為自帶凝汽器獨立間接空冷系統的給水泵。因此方案三不宜采用。

1.3 汽動給水泵臺數分析

1.3.1 經濟性比較

100%容量汽動給水泵與50%容量汽動給水泵方案相比，系統比較簡單，機組熱耗也較低，在閥門全開工況、汽輪機熱耗保證工況、最大連續功率工況、汽輪機額定工況下，600MW機組采用50%容量方案與100%容量方案，其小汽機均可保持較好內效率，設計工況在83%以上；在75%、78%THA工況下，50%容量方案的小汽機內效率可分別保持在75%～80%和70%～78%，100%容量方案的小汽機內效率分別在70%～78%和60%～70%。由此可見，對于經常帶基本負荷運行的機組，采用100%容量汽動給水泵有利于提高機組的經濟性。但一旦100%容量汽動給水泵組發生故障，如果機組不具備啟動功能和備用功能的電動給水泵，就只能靠電泵維持低負荷運行。

采用50%容量汽動給水泵方案，機組運行方式比較靈活。如果有1臺汽動泵組發生故障解列，另1臺汽動給水泵還可以運行，并使機組可維持較高負荷運行，這樣使電廠經濟性有較大提高。

1.3.2 熱耗比較

主機驅動方案與獨立小汽機驅動方案的熱耗對比見表1。表1中，TMCR為汽輪機最大連續功率。由表1可以看出：主機驅動方案汽輪機的熱耗值比獨立小汽機驅動方案低，而且隨負荷降低而增大；機組年利用小時數越低，熱耗值相差越大。

1.3.3 方案投資比較

單臺機組主機驅動方案與獨立小汽機驅動方案的投資比較如表2所示。從表2中可以看出，主機驅動方案的固定投資總計比獨立小汽機驅動方案增加972.3萬元。

1.3.4 行維護費用比較

單臺機組主機驅動方案與獨立小汽機驅動方案的運行維護費用對比如表3所示。從表3中可以看出，主機驅動方案運行維護費用較低，隨機組年利用小時數增大，運行維護費用減小。按工程實際運行時間，主機驅動方案每年可節省運行維護費用145.7萬元，經濟效益有顯著改善。

1.3.5 回收年限比較

計算時，年利率取6.12%。由于主機驅動方案與獨立小汽機驅動方案相比，投資回收年限最長不超過10年，隨煤價升高及運行小時數減小，回收年限縮短。按工程煤價850元/t考慮，回收年限約為8.8年，投資回收期在投資分析年限12年內，具備比較長期的經濟效益。

從以上這些因素分析，方案四經濟性較差，不宜采用。

1.4 電廠無電泵啟動安全性和經濟性分析

電廠啟動過程中，電動給水泵始終處于備用狀態，汽動給水泵啟動比電動給水泵啟動可靠性更高。使用無電泵啟動方式，最大風險是汽動給水泵汽源的穩定性。如輔助蒸汽壓力有大幅波動，會造成給水泵轉速及給水流量劇烈波動，會引起鍋爐給水流量低保護等動作，造成鍋爐MFT。輔助蒸汽如果來源穩定，則可避免上述情況。無電泵啟動方式提高了設備運行可靠性，節電效果明顯，對電廠節能減排有很大推動作用。

綜上所述，將不采用電動泵啟動，故不考慮方案五。

2 結論

本文針對大容量火電廠給水泵的選型的探究，通過對主流給水泵的比較，給出了未來發展的趨勢，即100%容量汽動給水泵。通過對給水泵選型的方法比較，給出了具體給水泵選型方法和具體的泵的參數和型號，為以后此類大容量火電廠的給水泵選型探索了一條路，提供了一種可行的經驗。

參考文獻：

[1]王桂峰，童科慰，王艦.大型火電機組給水泵配置建議[J].浙江電力，2009（5）：52-54.

[2]錢海平，徐紅波.1000MW超超臨界機組給水泵型式及容量的選擇[J].電力建設，2006，27（9）：45-49.

[3]于鳳新，譚紅軍，王珩，等.給水系統優化配置專題[R].廣州：東北電力設計院，2010.

[4]李京茂，吳勝利，王璟，等.電廠給水泵不同驅動方式的經濟性研究[J].陜西電力，2010（7）：72-74.

[5]苗榮福，張英文.大型火電機組給水泵選型配置分析[J].科技情報開發與經濟，2006，16（11）.