火电站给水泵前置泵采用小汽轮机驱动可行性分析.pdf

2 0 1 3 年第3 1 卷第2 期 内 蒙 古 电 力 技 术 I N NER MON GOL I A E I EC T R1 C P OW ER 5 l d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 — 6 2 1 8 ． 2 0 1 3 ． 0 2 ． 0 2 8 火 电站给水 泵前置泵采 用小汽轮机驱 动可行性分析 魏巍 。 韩淑秀 ( 内蒙古电力勘测设计院 ， 内蒙古呼和浩特0 1 0 0 2 0 ) 摘要 ： 介绍 了火电站给水泵前置泵的主要配置方式 ， 对前置泵不同配置方式的优缺点作 了比较。针对汽动给水泵前置泵采用小汽轮机驱动的方式 ， 从能量利用、 系统连接 、 设备布置 角度进行 了可行性分析 ， 并 以科 右 中电厂 3 3 0 MW机组工程为例 ， 对汽动给水泵前置泵采用 小汽轮机驱动的方式与电动机驱动的方式进行 了经济技 术比较 ， 得 出采用小汽轮机驱动汽动 给水泵前置泵具有可行性及经济性的结论 ， 可供其他 同类工程设计及 已投运电厂的改造借鉴。 关键词 ： 汽动给水泵； 电动给水泵； 前置泵； 小汽轮机 ； 配置方式 文献标志码 ： B 中图分类号 ： T M3 l l 文章编号 ： 1 0 0 8 —6 2 1 8 ( 2 0 1 3 ) 0 2—0 0 5 l 一0 5 Fe a s i bi l i t y An a l y s i s o f Fe e d W a t e r P ump Bo o s t e r P u mp Dr i v e n b y S ma l l S t e a m Tu r b i n e i n Th e r ma l Po we r Pl a n t W e i W e i ．Ha n S hu x i u ( I n n e r Mo n g o l i a E l e c t r i c P o w e r S u r v e y A n d D e s i g n I n s t i t u t e ， I n n e r M o n g o l i a H o h h o t 0 1 0 0 2 0 ) Ab s t r a c t ： Th e pa p e r pr e s e n t s ma i n c o n fig u r a t i o n s o f bo o s t e r p u mp o f po we r s t a t i o n f e e d wa t e r p u mp ，a n d ma k e s c o mp a ri s o n o f t h e m i n me r i t a n d d e f e c t ．T o t h e d r i v i n g w a y b y s ma l l t ur b i ne o f b o o s t e r p u mp o f s t e a m f e e d p u mp ， t h e p a p e r a n a l y s e d t h e f e a s i b i l i t y f r o m t h r e e a n g l e s ， a nd c o mbi n i n g wi t h p e r f o r ma nc e p a r a me t e r a n d c o s t o f e a c h e q u i p me nt i n t h e p r a c t i c e o f p r o j e c t ．T h e e c o n o m y a n d t e c h n o l o g y o f t h e d i f f e r e n t c o n fi g u r a t i o n t h a t b o o s t e r p u mp o f s t e a m f e e d p u mp d r i v e d b y s ma l l t u r b i n e a n d mo t o r ，a r e c o mp a r e d ，wh i c h c o me t o a c o n c l u s i o n t h a t s u c h d ri v i n g me t h o d i s f e a s i b l e a n d e c o n o mi c ，w h i c h c a n p r o v i d e t h e r e f e r e n e e t o t h e d e s i g n o f f o l l o w i n g e n g i n e e r p r o j e c t a n d t h e t r a n s f o r m a t i o n o f t h e p o w e r p l a n t ． Ke y wo r d s ： s t e a m f e e d p u mp ；e l e c t r i c p u mp ；b o o s t e r p u mp ；s ma l l t u r b i n e ；c o n fi g u r a t i o n t y p e 0 引言 前 置泵的配置方式与 主给水泵 的驱动形式密 切相关 ， 主给水泵有汽动和电动 2 种驱动方式 ， 西欧 国家倾向于采用电动方式， 而美国、 13 本、 前苏联倾 向于汽动方式 ， 我 国主要引进 的是后者 的技术 ， 即 汽 动方 式⋯ 。 同时 ， 北 方地 区也有 许 多 电厂根 据 D L 5 0 0 0 - - 2 0 0 0 《 火 力 发 电 厂 设 计 技 术 规 程 》 中 1 0 ． 3 ． 7 条款规定 ， 对抽汽供热和空冷机组采 用电动 驱动方式 的配置 。 目前 ， 国内给水泵较成熟 的配 置方式基本有 2 种 ， 一种为2 台 5 0 ％容量的汽动给水 泵+ 1 台约3 0 ％ 容量的启动或备用电动调速给水泵 ； 一 种为 3台 5 0 ％容量 电动调速给水泵 ] 。对 于前置 泵配置方式， 汽动给水泵大多采用单独设置电动机 【 收稿 日期]2 0 1 3 一 O 1 — 1 4 [ 作者简介】魏巍( 1 9 7 8 一) ， 男， 内蒙古人， 学士， 工程师， 从事电厂汽轮机专业的设计工作。 内 蒙 古 电 力 技 术 驱动前置泵 的形式 ， 电动给水泵则是采用主给水泵 电动机直接驱动前 置泵 的方式 。通过对 以往工程 进行 比对 ， 小汽轮机功率裕量较大 ， 远超过驱动前 置泵所需的功率 ， 因此认为可以改变汽动给水泵前 置泵的配置方式 ， 利用小汽轮机 的功率裕量来驱动 前置泵 ， 这样既可省去前置泵电动机 ， 减少厂用 电， 还可以充分利用小汽轮机的有效功率。 1 前置泵的配置方式对比 前置泵的配置方式可以分为 2 类 ： 与主给水泵 一 起驱动 ； 与主给水泵分开驱动。以下针对不 同主 给水泵形式的两种前置泵配置方式 的优 、 缺点进行 比较。 1 ． 1 方式 1 ： 与主给水泵一起驱动 此方式多用于电动给水泵前置泵 的配置。 1 ． 1 ． 1 主给 水 泵为 电动给水 泵 1 ． 1 ． 1 ． 1 优点 ( 1 )在额定负荷下 ， 电动机 的利用率高 ， 前置 泵与主泵均在高效区运行 ， 运行经济性好 。 ( 2 )在 3 0 0 MW级 电站运 行 良好 ， 尤其在北方 缺水地 的空冷机组上 ， 基本采用该配置方式。 ( 3 )管道连接简洁 ， 占用空间小 ， 布置整齐 ， 运 行维护方便。 1 ． 1 ． 1 ． 2 缺点 ( 1 )适应负荷变化能力差 ， 电动机 的转速不会 随负荷 的变化而改变 ， 除额定负荷工况外 ， 前置泵 与主泵都会脱 离高效 区运行 ， 运行经济性差 。此 外 ， 在低负荷下前置泵处于高转速 、 低入 口压力 、 低 流量 的工况点 ， 易发生汽蚀 ， 对 叶轮造成损伤 ， 运行 安全性差。 ( 2 )厂用电率高 ， 运行电耗高 ， 发电成本高。 ( 3 )大容量 电动机和液力偶合器 的初投资费 用高 ， 在 6 0 0 M W及 以上 电站 ， 大容量 的电动给水泵 电动机和液力偶合器均需进 口， 大幅度增加了初投 资费用， 检修维护费用也高。 1 ． 1 ． 2主 给水 泵为 汽动给 水泵 1 ． 1 ． 2 ． 1 优点 ( 1 )主给水泵与前置泵 的运行均可随负荷 的 变化而同步变化 ， 负荷变化适应性强 ， 运行经济性 高。 ( 2 )控制简单 ， 主给水泵与前置泵不需要单独 控制 ， 均可通过对小汽轮机的调整来满足负荷变化 的需求。 ( 3 )采用该方式省掉了前置泵电动机 ， 厂用 电 率降低 ， 电厂的供电能力增强 ， 热经济性高。 1 ． ． ．1 2 ． 2 缺点 ( 1 )为方便运行维护 ， 小汽轮机一般布置在运 转层上 ， 前置泵也要相应布置在运转层上。为防止 瞬态T况前置泵 的汽蚀 ， 除氧器的安装高度要相应 抬高 ， 需要重新设置除氧器的安装位置 ， 从而增加 了土建初投资及相应的管道费用。 ( 2 )该配置方式在火电领域 为一种新 型的配 置方式 ， 没有成熟的运行及配置经验。 1 ． 2 方式2 ： 与主给水泵分开驱动 此方式多用于汽动给水泵前置泵的配置。 1 ． 2 ． 1 主 给水 泵为 电动给 水泵 主给水泵为 电动给水泵 的情况下 ， 前置泵配置 采用方式 1 的配置形式要 明显优于方式 2的配置形 式。 1 ． 2 ． 2主 给水 泵为 汽动给 水泵 1 ． 2 ． 2 ． 1 优点 ( 1 )分 开配置前 置泵 时 ， 前置泵 运行丁况 稳 定 ， 不随负荷变化调整 ， 运行安全性高 ， 控制简单 。 ( 2 )分开配置 的方式在大型 电站均有成熟的 运行经验 ， 能够保证中 、 低压给水系统 的安全 可靠 运行 。 1 ． 2 ． 2 ． 2 缺点 ( 1 )前置泵 电机不能随负荷变化调整 ， 机组在 非额定工况下运行时 ， 前置泵处于非经济运行状态 下 ， 运行经济性差 。 ( 2 )运行 电耗 高 ， 发 电成 本增 加 ， 供 电能 力 差 。分 开设 置需要增加 电动机 ， 厂用 电必然 会增 加 ， 对 6 0 0 MW 以上 电厂 ， 前置泵 电动机的电压等级 为高压等级 ， 运行 电耗更 高 ， 对供电能力 的影响更 大。 ( 3 )分开配置 方式管道 连接难 度大 ， 美 观性 差 。 通过综上分析可知 ， 对于前置泵配置方式 ， 电 动给水泵前 置泵 的配置采用与主给水 泵用 同一个 电动机来驱动的方式 明显优于分开设 置电动机驱 动前置泵 ， 该配置方式 已经过实践检验 ， 对 于汽动 给水泵 ， 前置泵的配置方式有分开单独设 置电动机 驱动和与主泵 同时用小汽轮机来驱动两种方式 ， 常 规 的配置为分开单独设置电动机来驱动， 这样的配 置方式在 3 0 0 Mw、 6 0 0 MW及 以上机组 均运行 良 好 ， 但该配置方式并不是唯一的 、 最优的 ， 与主给水 泵 同时用小汽轮机来驱动前置泵 的方式将会有较 2 0 1 3 年第 3 1 卷第2 期 魏巍 ， 等 ： 火电站给水泵前置泵采用小汽轮机 动 町行ff／ 』 分折 好 的经济性。 2 汽动给水泵前置泵用小汽轮机驱动的可 行性 用小汽轮机来驱动前置泵 的可行性主要从 3 个 方面进行分析 ： 从能量角度 ， 小 汽轮机必须有 足够 的能量裕量来驱 动前置泵 ， 如果裕量不足或者没有 裕量 ， 则需要小汽轮机增加功率 ， 这样必然会增加 小汽轮机的造价， 其经济性需要进一步 比对后确 定 ； 从系统连接角度 ， 在系统连接上 必须保证不失 其使用功能 ， 且不能影响整个系统的安全 、 经济运 行 ； 从 设备布置的角度 ， 配置方式更 改后必须保证 相关设备布置的合理性 、 安全性 。 2 ． 1 从能量利用角度分析 在以往电厂设计中， 小汽轮机厂家都是在常规 标准机型基础上进行设计生产供货的 ， 所供小汽轮 机均为标准功率的汽轮机 ， 一般情况下功率都有很 大 的裕量 ， 而驱动前置泵需要 的功率远小于此裕量 值 ， 可 以利用此裕量来驱动前置泵 ， 这样既能充分 利用 小汽 轮机 的功率裕量 ， 提 高小 汽轮机 的热 效 率 ， 又I I ~ I I H 发 电企业 的经济效益 。 2 ． 1 ． 1 3 3 0 MW 机 组 工程 以 内蒙古 电力勘测设计 院( 以下简称设计 院) 设计 的科 右中热 电厂 3 3 0 MW 机组工 程为例 ， 该工 程 的小汽轮机技术参数见表 1 ， C H T C 5 ／ 6 +1 S P 一 4 型 汽动给水泵性能参数见表 2 。 从 表 1 、 表 2可 知 ， 小 汽 轮机 的额定 功 率 为 5 MW， 而驱动汽泵需要的额定功率为4 ． 4 1 9 MW， 尚有 5 8 1 k W的裕量 ， 型号为 Y N K n 3 0 0 ／ 2 0 0 — 2 5 Y ／ J 前置泵 的性能参数见表 3 。 由表 3可 知 ， 该 前 置 泵 所 需 的驱 动 功 率 为 1 4 5 k W， 小汽轮机功率裕量远大于驱动前置泵所需 表 1 小汽轮机 的技 术参数 参数 数值 额定功率／ MW 内效率， ％ 最大连续功率／ MW 额定进 汽压力／ MP a 额定进汽温度／ ℃ 额定 排汽压力／ k P a 额定排汽温度／ ℃ 额定转速／ r mi n 调速范 围／ r mi n 81 ． O 6 5 ． 5 0 ． 9 5 8 3 5 3 ． 2 4 ． 9 3 2 ． 5 5 4 2 0 3 0 0 0～6 0 0 0 表2 C H T C 5 ／ 6 + I s P 一 4 型汽动给水泵-陛能参数 参数 设计工况点 ( T MC R) 铭牌工况 ( 1 ． 1 B MC R) 轴承型式 驱动方式 对开式径 向滑动轴承+ 瓦块式推力轴承 小汽轮机 注 ： 1 )绝对压力 。 表 3 Y N K n 3 0 0 ／ 2 0 0 — 2 5 Y ／ J 前置泵性能参数 参数 设计工况 ( T MC R) 铭牌工况 ( T R L) 注 ： 1 )绝对压力 ； 2 )表压 。 的轴功率 ， 因此更改为该配置方式是可行 的。 2 ． 1 ． 2 6 0 0 MW机 组 工程 在设计院设计的金桥电厂二期 2 x 6 0 0 MW工程 可行性研究 中， 给水泵汽轮机所需 功率为 1 3 MW， 根据小汽轮机相关资料得知小汽轮机是以 1 5 MW 的标准机型为基础设计的， 则该小汽轮机轴功率在 运行中就会有2 M W裕量， 而驱动前置泵所需的功率 仅为 8 0 0 k W， 裕量很大。因此 ， 从能量利用角度 ， 利 用小汽轮机的裕量来驱动前置泵完全可行。 2 ． 2 从 系统连接角度分析 只要管道连接不变 ， 动力源的改变不会影响系