300 MW级直接空冷发电机组给水泵的选型探讨.pdf
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1、2 0 0 9 年增 刊第 2 7卷 内 蒙 古 电 力 技 术 I NNE R MoNGOL I A E L E CTRI C P OWER 9 3 0 0 MW 级 直接 空冷 发 电机 组给水 泵 的选 型探 讨 D i s c u s s i o n o n S e l e c t i o n o f F e e d Wa t e r P u mp t o 3 3 0 MW Di re c t Ai r C cml e d P o w e r Ge n e r a t i o n Un i t s 李双喜 ( 内蒙古国电能舞投赍有限公司 内蒙古 呼和浩特0 1 0 0 2 0 ) f
2、摘要1以 内蒙古国 电杭锦煤矸石发 电厂 2 3 0 0MW 直接 空冷发 电机 组为对 象, 对 2种电 动给水 泵组和 3种汽动 给水泵组驱 动方式及其 冷却 系统进行 了技术性 、 经济性 、 安全 可靠性 对比分析 提 出 了给水泵的选型优 选方案 , I 关键词1直接空冷发 电机组 ; 给水泵 ; 驱动方式 ; 冷却方式 I 中 图 分 类 号 1 F M6 21 2 f 文 献 标 志 码 1 B I 文 章 编 号 I l 0 0 8 6 2 l 8 ( 2 0 0 9 ) 0 7 一 O 0 O 9 0 4 1 给水泵选 型要点 锅炉给水泵作 为火力发电厂重要的辅机设 备之 一
3、 不但系统 庞大 初投资 高 其 驱动功 率居发 电厂 辅助设备之首 。 故合理选择锅炉 给水 泵驱动方式 对 控制项 目投 资及运 营成本意义熏大 是项 目设备 优 选 的重点 工作 。 目前 锅炉给水泵型式 主要有 2种 : 汽 动给水泵 组 和电动 给水泵组 2种型式 的给水 泵在技 术上 均 成熟可靠 由于给水泵的选型与主机 的冷却方 式有 很大关 系 决定选型的主要 因素是经 济性 1 1 湿冷机组 国内外较为认可的选型方案是 以 3 0 0 MW 机组 为分 界点 3 0 0 MW 机组以上 的多采用汽动 给水泵 ( 以下简称 汽泵 ) 3 0 0 MW 机 组以 下采用 电动 给
4、水 泵 ( 以下简称 电泵) 。3 0 0 MW 级湿 冷机组采用 电泵 或 汽泵其 经济性 差异并 不显著 。 2种型式 的给 水泵 均有应用 如阿尔斯通技术的 3 3 0 MW 机组 采用电 泵 日立 、 三菱等采用汽泵 。 1 2空冷机 组 1 21 问 接 空 冷 机 组 间接空冷机组因设有间接空 冷塔 可以接受汽 泵汽 轮机的排汽 不需 要额外增加冷却设施 具有 照 著的经济性 :同时 问接空 冷机组汽轮机的背压相对 于直接空冷系统低 给水泵采用汽泵运行 其安全可 靠性与湿冷机组相 当 因此 同内外 3 0 0 MW 级及以 上 的 问 接 空 冷 机 组 多选 用 汽 泵 。 1
5、2 2直接 空冷 机 纽 直接空冷机组给 水泵 的选 型在行业 内上没有形 成较 为一致 的意 见方案的选取多取决于项 目的实 际情况 和业 主对性 能指标 的关注倾向 目前投运的 空冷 3 0 0 MW 机组 大多采用 电泵的驱动方式 个别 新建项 目采 用 _r汽泵方案 如酸刺沟项 目采 用了 2 5 0 的汽泵 ( 小汽机湿 冷) +1 x 3 0 的电泵方案 ; 投运 的 6 0 0 MW 机组 初期大多采用 了电泵 汽泵使用较 少 : 近年来 6 0 0 MW 及 以上的直接空 冷机组多数采 用 了汽泵方案 如大唐托 克托电厂三期 2 x 6 0 0 MW 空 冷机组 、 华能铜 川
6、电厂 2 x 6 0 0 MW 亚 临界空冷机 组 和 l: 都电厂 i期 2 x 6 0 0 MW 超临界 空冷机组 、 灵 武 电厂二期 2 1 0 0 0 MW 机组 等。但仍有部分项 目 采用 电泵方案 如国华锦界 电厂三期 2 x l 0 0 0 MW 采用 了 3 x 3 5 电泵方案 2 杭锦项 目给水泵选型的主要影响因素 内蒙古杭 锦煤矸石发电厂 2 x 3 0 0 MW 级机 组T 【 收稿 日期】2 o o 9 1 0 - 2 6 I 作者简介J李双喜( 1 9 6 7 一 ) , 男 内蒙古人 , 学士 , 工程 师, 从事火电厂基建管理工作。 l 0 内 蒙 古 电 力
7、 技 术 2 0 0 9年增刊第 2 7 卷 程 主扰采用 上海电气集用 舟主研发 的 I 1 4 6帕 亚 f临界 C F B锅炉和 2 x 3 3 0 MW 哑临 界空冷凝 汽式汽 轮发电机组, 燃 用神华集闭塔然高勒矿隈的煤矸石 和劣质煤 运输距离 为 1 2 k n : 水 源以水权髓换 方式 取用黄河水: 接 人系统以 l同 5 0 0 k V电压等级接入 鄂尔多斯市布 日部变电站 距 离为 7 0 k m; 启动备用 电源 由厂址北 侧 I 2 k m处 的塔 然高勒 l 1 0 k V变电 站引接 影响给水 泵选 型的 主要 冈素如下 : ( 1 )浚厂址距煤源近 燃 料成本较低
8、 , 但距水源 远 厂址 所在地属干旱地 I式, 水资源短 缺 电厂用水 取用的黄河水经 8 6 k m输 水管线至厂 区 购水 价初 步测算为 6 6 5元 t 用水 成本是影响项 目运 营效 益 的主要闪索 、 从节水的角度考虑 主机不考虑问接空 冷方式 采用直接空冷方式 , ( 2)锅炉 为亚临界循环流化 床锅炉 , 其技术性 能和运行调节方式 有其 自身的特点 有别于同参数 的煤粉锅炉 ( 3)项 同投 资需 具有一定 的竞争力 必须 从项 同全寿命周期综 合初投资 、 运行维护成本和收益 3 给水泵配置方案及对相关系统的影响 3 1 给水泵配置方案及热力系统比较 基于主机采用直接空冷
9、方式 提 出配赞方案 并 就其热 力系统进行 比较。 3 1 1 电 泵 方案 ( 1 )3 x 5 0 电泵 : 2运 l备 设前置 泵 , 液力耦 合器 婀节 轴 功率 5 0 0 0 k W 南于长期有 J爵泵备 用 整体给水系统的可靠性 高理论上其可靠牢为 1 0 0 ( 2 )无 备用泵方案 : 2 x 5 0 的电泵方案 。与 3 5 0 方 案相 比 给水系统整体的可靠性下降 , 对设 备 的可靠性要求较高 。I台泵组故障时 机组负荷降低 到 6 0 运 行 、 采用 电泵方案主要特点 : 系统 简单 , 有利于增 加 主机末级流缱 改善极高背压下的小容量流最1 二 况 的性能
10、有利 于提高低压缸的效率:不需 要暖机时 问 运行 灵活 可靠 , 检修维 护1 _ 作量 比汽动 泵低 初 投资低 但厂用电耗高。 3 】 2汽 泵 方 案 ( I )2 x 5 0 汽动 给水 泵组 ( 小汽机湿 冷) + 3 O 电动给水 泵组 方案 : 2台 5 0 容量 的给水泵采 用小 汽轮机马 f ;( 动 小汽轮机采用湿 冷方式 与全厂辅机冷 却水系统合并设 l 套冷却水系统 2台湿 冷小机各 带 J务表面式凝汽器与湿冷机缨 相比不需设排 汽 真空蝶阀 1台 3 0 容量的电动给水泵组作为启动 或备用 泵 常规 配置。每 台小汽 机按 4 0 t h排气量 计 算 供 水提供
11、的循环冷 却水量 每台凝 汽器约需 2 2 0 0 t h 2机组共 4 4 0 0 t h 。2台机组 耗水量共增 加 4 5 用水指标增加 0 0 2 m3 ( s GW) 。该方案热 力系统与小汽机 问冷方 案相比稍简 单, 初投 资较低。 ( 2)2 x 5 0 汽动给水泵组 ( 小汽机 间接空冷 ) + 3 0 电动给 水泵组方 案 : 2台 5 0 容量 的给水泵采 用 小汽轮机驱动 小汽轮机采用 间接 空冷方式 2台 间接空 冷小 汽轮机各带 l台表面式凝汽器设 1套 自然通风表面间冷塔 用来冷却小机循环冷却水 。 小 汽轮机 的背压随间冷塔背压的变化而变化。在间冷 塔背压 升高
12、时 为 了满足锅炉给水流量和扬程的要 求 需要进一步加大其进汽量 , 造成小汽机余量选择 较大 在额定背压运行时小汽机的效率较 低 冈间接冷却塔 与全 厂辅机冷却 水冷却塔无法合 并 陔方案系统较复杂 占地 面积增大 , 造价较高 运 行维护1 = 作量大 但运行稳定 可靠性较高 、 ( 3 )2 x 5 0 汽 动给水泵组 ( 小汽机 空冷直排 ) + 3 O 电动给 水泵组方 案 : 2台 5 0 容餐 的给水泵 采 用小汽轮机驱 动 小汽轮机排汽直接通过排汽管道 排入 主机排汽装置 与主机排汽一同进入空冷凝汽 器进行 冷却 排汽直接进入主汽轮机空冷装 置, 使得 小汽轮机背压 高 末级
13、变 况 范围大, 尾部运行条件 恶劣 小汽轮 机末级 没计难度较大 结构设计需要按 照空冷特点设计 同时 须增设非启动用的喷水装 置 与背压保护装置 此 方案系统 筒单 节水效果晟好 , 但 目前国内尚没有成熟 的T程实践经验 南于小汽轮机背压 高 有效焙 降小 对其出力影 响大 夏季高温或大风等不利T况下 小汽轮机将出 现与主机抢 汽现象 背压突然增大时 主机 和小汽轮 机都需要增大进汽最维持功率 如果小汽轮机的进 汽量减小导致给水流量降低 将使锅炉过热蒸汽温 度 升高 进而锅炉负荷随之降 低 主机的进 汽量也得 不 到保证 最终机组 功率也将下降 由于功率下降不 可避免 因此在背压 变化时
14、 需优先保证给水泵汽轮 机 的进汽量 维持锅 炉的给水流量 保证锅炉负荷的 稳 定 为避免此问题本方案可优化为 5 0 容量的电 动给水泵组作 为启动 备用 泵。 3 2布置方式比较殛对施 工的影响 3 2 1 主要 尺 寸 按照本工程主厂房 布置特点 电泵方 案( 2 泵方 案或 3泵方案) 主厂 房布置没 有变化 3个汽泵方案 2 帆 ) 9 年增刊第2 7卷 内 蒙 古 电 力 技 术 汽机 房的跨距 需 由电泵方 案的 2 5 m增 大到 2 7 m 汽泵 ( 间冷 ) 方案 在厂 区需要考 虑小机 问冷塔 的布 置 , 汽泵( 湿冷 ) 与辅机冷却水合并考 虑 , 对厂 区总布 置影
15、响 不大 3 2 2对施 工 的 影 响 电泵方案 的基 础及安装施工最简单 汽 泵直排 方案次之 , 汽泵方案( 湿冷) 及汽泵 ( 间冷 ) 较为复杂。 3 3控制 系统的 比较 3 -3 1 电 泵 方 案 电泵系统 的监控 信息 除了包含了泵组及 电机 本 体 的金属温度 、 振动 、 转速 、 水温 、 水 压外 , 还包括液 力偶合 器系统的工作油 润 滑油温度 、 压 力监控 以及 勺管控制 其控制 主体及人机界 而为单元机组 的分 散控制 系统 ( D CS ) 3 32汽 泵 方 案 汽 泵系统 的监控信息除包含泵组本体 的常规监 测点 以外 还包括给水泵汽机 系统 的监控
16、如 汽机本 体蒸 汽温度, 压 力、 金属温 度 、 EH 油, 润滑油温度 压 力监控 、 转速控制 、 机械量监控 ( 轴 位移 、 偏心 、 振动 、 转速 ) 给水 泵汽机系统的监控主体是 南给 水泵汽机 厂 配套提 供 的控制 系统( ME H)和 汽机检 测 系统 ( MT S I ) 故其 监控主体 和人机界丽仍 为单 元机 组的 分 散控制系统 ( DC S) 湿冷方案 和问冷方案 除以上 的监控 范围外 还应包含对给水 泵汽轮机凝 汽器及 其抽 真空系统 、 凝结水泵 系统、 冷却塔 的监控 。对于 空冷 给水泵汽轮机将采用具有保安与调节 2大功能 的专用 背压保护功能 3
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