百萬燃煤機組循環水泵型式選擇研究

王志學

（深能（河源）電力有限公司，廣東 河源 517000）

某火電廠廠址位于廣東省河源市南部，擬建設2×1000MW二次再熱超超臨界燃煤機組，根據廠區總平方案及冷端優化結果，本項目采用帶逆流式自然通風高位收水濕式冷卻塔循環供水系統。一機配1座冷卻塔、3臺循環水泵及1座循環水泵房，采用單元制循環供水系統。本文對配置常規的立式斜流泵方案和臥式中開泵方案進行比選。

1 兩種泵型結構特點

1.1 立式斜流泵

立式斜流泵，如圖1。泵的整體為懸掛式結構，電機在基礎臺板以上，臺板以下為焊接式泵的筒體，水進入泵的下部喇叭口，經過泵的葉輪、導葉、進入泵的下部筒體，在中間筒體處經過導流柵轉向泵的出口。軸系為葉輪軸、連接軸和電機軸組成，三軸用剛性聯軸器連接在一起，整個轉子的重量和運行產生的推力由電機的推力軸承擔。

圖1

泵的優點是電機與泵為立式布置，占地面積小，布置緊湊。檢修時抽出泵的轉子，筒體不動，特別適合河流、沿海等進水趨于較難隔離的場所。但由于效率和汽蝕因素的影響，葉輪必須盡量向下布置，致使泵的長度增加，基礎挖深增加，廠房高度較高。泵的懸掛式結構容易在多種激振力的作用下產生振動，立式泵振動大的現象較為普遍，造成頻繁檢修。同時結構復雜，零部件較多，檢修工作量大，維護成本高。

1.2 臥式中開泵

臥式中開泵，如圖2、3所示。泵的進出口和下殼體為一體式結構，葉輪安裝在軸的中部，轉子由兩端由軸承支撐，只要打開泵蓋方可吊出轉子檢修。水泵的葉輪采用雙側進水，兩側水動力自動平衡。泵的出口和下泵殼鑄造為一體，而且泵的地腳設置在泵的進出口管道上，因此，可以容易承受泵的進出口管的壓力。泵和電機分別安裝在各自的基礎上，由隔斷振動的聯軸器連接，泵和電機的剛性轉子分別由兩端軸承支撐。

圖2

圖3

因此，臥式中開泵具有整體結構穩固、抗振力強、運行穩定的特點，具有較高的可靠性。結構簡單、安裝維護方便，檢修工作量僅為立式斜流泵的1/4，具有不可比擬的優越性。而且泵效率高，可達90%，驅動電機功率較立式斜流泵可降低10%～ 20%。

2 泵的選型對泵房布置的影響

本工程采用高位收水冷卻塔方案，循環水泵揚程低，較常規塔方案可降低30%以上，同時循環水泵房前池具有高水位布置的特點，因此，循環水泵選型、泵房布置、循環水管溝布置均需適應前池高位布置的要求。

2.1 立式斜流泵方案

采用立式斜流泵方案，泵房整體地上布置。泵房室內布置，每臺泵設置1個進水流道，每個流道內設置鋼閘門和平板濾網，設固定橋式起重機起吊。泵和電機布置在泵房15m平臺（相對標高，下同），泵房本體尺寸L×B×H=33m×15m×30m,前池流道部分L×B×H=21m×32.5m×15m。該方案為高位收水塔傳統布置方案，目前重慶萬州電廠、江西九江電廠及句容二期等百萬機組工程均采用該方案，泵房框架高度較高，約30m。如圖4所示。

圖4 立式斜流泵泵房剖面圖

2.2 臥式中開泵方案

采用臥式雙吸中開泵，泵房主體為地上布置，泵房室內布置。每臺泵設置1個進水流道，每個流道內設置鋼閘門和平板濾網，設固定橋式起重機起吊。泵房本體 尺 寸 L×B×H=43.2m×13.5m×20m，前池流 道 部分L×B×H=31.2m×27.25m×16.9m（其中地上部分高度為15m，地下部分高位1.9m）。泵和電機均布置在泵房0m，泵房總體高度約20m。正常運行淹沒深度達10m以上，水泵吸水可靠。但電機與泵水平布置，導致泵房跨度較長，占地略大。如圖5所示。

圖5 臥式中開泵泵房剖面圖

3 綜合經濟性比較

為了更直觀比較，將立式斜流泵方案設為基準。對常規塔和高位塔進行綜合經濟性比較，如表1所示。以該工程2×1000MW機組為單位進行年費用最小法計算比較（年費用包括年固定費用和年運行費用兩部分），其中機組年發電利用小時按4500h計，投資回收率取8%，大修費用取2%，經濟使用年限為20年，循環水泵電耗采用不含稅上網電價0.33元/k·Wh計。

比較結果顯示，臥式中開泵方案在泵房和水泵投資減少，一次性靜態投資較立式斜流泵方案低約717萬元，年運行總費用可省約132萬。

此前，因大型臥式離心泵制造難度大的原因，百萬機組難于配置1機3泵超大型臥式中開泵，隨著制造廠的深入研究，技術趨于成熟和制造能力的提高，逐步扭轉了立式斜流泵在大型機組運用的局面。萊蕪電廠采用山東華電節能技術有限公司產品，首次突破了超大型臥式中開循環水泵在百萬機組中的運用（1機3泵配置），并于2015年投入商業運行，運行效果凸顯。

表1 綜合經濟性比較（兩臺機組）

4 結語

通過對本工程大型立式斜流泵和臥式中開泵方案的技術經濟比較，得出如下結論：1）臥式中開泵方案比立式斜流泵方案初投資低約717萬元，初投資省；2）臥式中開泵水泵效率高，年運行總費用可省約132萬；3）運行可靠、穩定，檢修維護方便等諸多優勢。因此，大型發電廠采用臥式中開泵是技術需要，也是降低工程投資和提高運行安全經濟性的需要，是今后發展的必然趨勢。

鑒于以上結論，本工程2×1000MW燃煤發電機組，每臺機組配置3臺33.3%容量的臥式中開泵方案是可行的。