主給水泵移至高加出口后小機供汽分析

裴丹　呂風臣　唐明鵬

摘 要：針對超超臨界機組主給水泵移至高加出口的研究，本文分析了在主給水泵移至高加出口后，前置泵與主泵同軸采用小機驅動方式對效率的影響，提出了采用與主泵同軸方式驅動前置泵的優勢。

關鍵詞：高壓加熱器；主給水泵；超超臨界機組

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.037

0 前言

超超臨界機組高加汽水兩側的壓差大，同時管束和管板承受著熱應力和內壓應力的雙重作用，在內壓應力和熱應力疊加作用下，容易發生變形造成高加泄露。為了降低汽水兩側壓差的方法，有學者專家提出了將主給水泵的位置由除氧器出口移至高加出口處以降低高加內部的給水壓力的設想。本文針對主給水泵移至高加出口后，對主給水泵小汽機汽源選擇和前置泵驅動方式進行了分析，提出了繼續使用四段抽汽為小汽機供汽和前置泵采用與主泵同軸驅動的運行方式，并對經濟性進行了分析。

1 主給水泵位置改變后對小機汽源的影響

根據火電機組回熱系統的分析，小機選用低壓側汽源更符合能量梯級利用的原則，有利于減少冷源損失，所以小機應當適當選用低壓汽源。主給水泵位置改變后，主給水泵的入口壓力增加，主給水泵所需功率減小，這樣如果小汽機汽源與主泵位置改變前同樣選擇四段抽汽，小汽機需要的抽汽量也會減少，因此主泵位置改變后從經濟學角度考慮更適合選擇低壓汽源。

2 主泵位置改變后前置泵功耗的影響

主給水泵移至高加出口后由于進口水溫變為高加出口溫度，溫度提高，為保證主泵不發生汽蝕必須提高前置泵的出口壓力，這樣前置泵的功率增加。1000MW機組前置泵的出口壓力由原來的1.87MPa提高到9.5MPa才能保證主泵不發生汽蝕[1]，前置泵功率由原來的0.96MW增加到9.41MW，如果采用電動驅動方式，前置泵耗電率由0.096%增加到0.941%，廠用電率由4.656%增加至5.501%[2]。為了降低廠用電率，前置泵可以采用與主泵同軸的布置方式通過小機驅動。

3 前置泵利用小機驅動優勢分析

（1）系統布置情況，前置泵與主泵同為小機供汽驅動的連結方式如下：給水泵—小機—齒輪箱—前置泵。這種方式的優點是通過提高小機的盤車轉速解決了給水泵的盤車轉速要求，減小了汽動給水泵組軸系長度，降低了軸系振動的可能性，同時也很大程度上降低了泵組安裝和檢修的工作量。

（2）在節省耗電方面，因驅動前置泵增加的小機功率對小機價格幾乎無影響，同時取消兩臺前置泵電機，以1000MW機組為例，給水泵移至高加出口如果采用電動方式驅動前置泵，兩臺前置泵電機30年累計耗電約1×1010kW·h[3]，可以看出利用小機驅動前置泵機組的運行經濟性提高較為顯著。

（3）在熱經濟性方面，主給水泵移至高加出口后，為了保證主泵不發生汽蝕，主泵入口壓力即前置泵出口壓力與之前相比大幅度提高，如果前置泵不使用小機驅動方式的話，小機需要的抽汽焓與位置改變前相比減小，如果繼續使用四段抽汽為小機供汽明顯不經濟[4]。在安全穩定運行方面，小機使用四段抽汽的技術最為成熟，是目前安全穩定的運行方式。如果前置泵采用小機驅動，四段抽汽焓將增加，將前置泵與主泵作為一個整體泵組考慮的話，如果前置泵采用小機驅動，主給水泵移至高加出口后對四段抽汽焓的影響不大，這樣即保證了運行的安全穩定，也提高了機組的經濟性。

（4）小機供汽方式分析。小汽機供汽一般設計為高低壓兩路汽源，低壓汽源為四段抽汽，高壓汽源為冷再，在低調門接近全開仍無法滿足小機運行時切入高壓汽源。機組帶正常負荷運行時，如果冷再至小機汽源始終保持熱備用狀態就需要將此管道疏水處于常開，直接造成熱量損失和真空下降，對機組經濟性造成影響。按照目前制造廠家的設計標準，給水泵小汽機汽源切換無論采用內部切換還是外切換，均可以實現低負荷時給水泵汽輪機高低壓汽源的勿擾切換。給水泵小汽機高低壓汽源無擾切換時，冷端再熱蒸汽壓力很大，如果調控不好高壓汽源至小機的高壓管道調門開度，就會很容易造成高低壓調閥重疊度大，發生給水泵汽輪機高低調閥頻繁抖動現象，甚至進汽超壓，造成小汽輪機超速事故。此外，切換方式切換至冷段再熱蒸汽高壓汽源后，給水泵小汽輪機高壓管道調門前壓力比低壓汽源壓力高。此時低壓調節汽閥處于全開位置，若低壓汽源管道逆止閥不嚴，蒸汽將通過抽汽管道返回至主機汽缸，不但影響主機效率，對主機來說也是一個重大危險因素。通過多臺火電機組調試及運行，冷再至小機汽源平時不直接在保持熱備用狀態，而是將冷再至輔汽聯箱管道保持熱備用狀態，這樣通過輔汽聯箱間接形成對小機供汽的可靠保障。小機供汽優化運行方式如下：四抽至小機電動門處于開狀態，輔汽至小機電動門處于開狀態，保證輔汽對小機的汽源熱備用狀態，一旦發生低負荷情況四抽壓力降低，通過冷再至輔汽供汽的調節，輔汽能直接保障小汽機的供汽。

4 結論

（1）主給水泵移至高加出口后，前置泵采用小機驅動節約設備投資 。

（2）主給水泵移至高加出口后，前置泵采用小機驅動可節約廠用電率。

（3）繼續使用四段抽汽作為小機汽源，仍然保持較高的熱經濟性，同時將冷再不再直接給小汽機熱備用而是作為輔汽備用汽源，將四段抽汽與輔汽至小汽機供汽并列運行，采用這種小汽機供汽方式提高了機組的安全穩定性。

參考文獻：

[1]周蘭欣，陳龍.超超臨界機組主給水泵移至高加出口方法研究[J] .汽輪機技術，2015（10）：363-364.

[2]周蘭欣，陳龍，周二奇.主給水泵移至高加出口方法及熱經濟性研究[J].電站系統工程，2016（01）：35-37.

[3]陳建縣，陶磊.超超臨界1000MW機組汽動給水前置泵的優化配置[J].電力建設，2007（12）：67-69.

[4]付文峰，李飛，王藍婧.除氧器和給水泵汽輪機汽源與汽輪機抽氣口的協同優化[J].華北電力大學學報，2014（05）：94-100.

作者簡介：裴丹（1980-），男，遼寧沈陽人，碩士研究生，工程師，主要從事汽輪機調試和試驗工作。