基于燃氣輪機電廠TCA冷卻器供水工藝的研究

楊寶仁

摘要：目前，燃氣輪機電廠三菱重工M701F4機組TCA冷卻器供水典型配置方案為TCA冷卻器供水泵與高壓給水泵合并設置，TCA冷卻水來自高壓給水泵出口，但此方案有高壓給水泵在變負荷情況下無法使用變頻節能的缺點，給各電廠用戶帶來了不少困擾。在此之上，本文簡要分析了高壓給水泵、TCA冷卻器供水泵分泵方案，此方案下高壓給水泵可在部分負荷下大幅降低耗電量。

關鍵詞：燃氣輪機;高壓給水泵;TCA冷卻器供水泵

前言：三菱重工M701F4機組典型的配置要求TCA冷卻器水側出口壓力不低于16.0MPa，TCA冷卻水由余熱鍋爐高壓給水泵提供，高壓給水泵側TCA冷卻器供水壓力約為16.5MPa，余熱鍋爐基本負荷時高壓給水實際需要的壓力約為15MPa左右，部分負荷時高壓給水實際需要的壓力隨著機組負荷下降，但TCA冷卻器供水壓力基本不變，從而影響高壓給水泵使用變頻調速的節能效果。本文針對TCA冷卻器供水方案的兩種配置進行分析研究，得出可靠、經濟、合理的配置方式。

一、TCA冷卻器供水方案

（一）典型方案

TCA冷卻器供水泵與高壓給水泵合并設置，TCA冷卻水來自高壓給水泵出口。機組正常運行時，來自凝結水泵的凝結水經過低壓省煤器加熱后進入位于低壓汽包上部的除氧器，除氧后的給水通過高壓給水泵分別供至高壓省煤器和TCA冷卻器，以滿足高壓給水和TCA冷卻水的要求，經過高壓省煤器加熱的高壓給水與經過TCA冷卻器加熱后的TCA冷卻水合并后進入高壓汽包。

（二）TCA冷卻器單獨設置供水泵方案

機組正常運行時，來自凝結水泵的凝結水經過低壓省煤器加熱后進入位于低壓汽包上部的除氧器，除氧后的給水各自分別通過高壓給水泵和TCA冷卻器供水泵進入高壓省煤器和TCA冷卻器，以滿足高壓給水和TCA冷卻水的要求，經過高壓省煤器加熱的高壓給水與經過TCA冷卻器加熱后的TCA冷卻水各自單獨進入高壓汽包。

二、方案綜合比較

各方案綜合比較如下：

三、方案能耗比較

根據以往M701F4機組在不同負荷條件下運行功耗參數進行對比如下：

從表中可以看出，將TCA冷卻器供水泵從高壓給水泵分離出來后，雖然在機組基本負荷工況下時節能效果一般，但在75%、50%和30%等部分負荷工況下節能效果十分明顯。

將TCA冷卻器供水泵從高壓給水泵分離出來后，以每臺機組年運行5630小時、成本電價571元/MWh計算，機組在一年運行時間約可節約的費用簡算如下：

1）100%負荷工況

9kW×5630h×2臺機組×0.571元/kWh=57，865.14元

2）75%負荷工況

179kW×5630h×2臺機組×0.571元/kWh=1，150，873.34元

3）50%負荷工況

312kW×5630h×2臺機組×0.571元/kWh=2，005，991.52元

根據TCA冷卻器供水方案的擬定，從以上兩個方案各項的對比，分別從設備成本、運行節能方面來看，有如下幾點：

1）從水泵及電動機設備投資成本來看，合泵方案節約了水泵費用，但增加余熱鍋爐本體的成本，機組整體造價相當。

2）從節能運行來看，分泵方案將TCA冷卻器供水泵從高壓給水泵分離出來后，機組在滿負荷條件下運行時與合泵方案運行功耗相當，但機組在部分負荷運行時節能效果明顯。

結論：綜合考慮以上投資、節能運行及運行電廠實際情況的因素，機組將大部分時間帶部分負荷運行，建議采用分別配置高壓給水泵及TCA冷卻器供水泵方案，其中高壓給水泵采用調速泵，TCA冷卻器供水泵采用定速泵，從而得到節能效果。