（国核电力规划设计研究院有限公司 100095）
摘要：锅炉给水泵是电厂中重要的辅机设备之一。结合我国现有大型超超临界火力发电机组的运行经验，对取消电动启动给水泵的方案进行可行性分析；最后提出了本工程推荐方案：即采用 1× 100％容量汽动给水泵，取消电动给水泵的方案。
关键词：1000MW 机组；给水泵；二次再热；经济性
1工程概况
某电厂规划容量6×1000MW超超临界燃煤机组，本期扩建2×1000MW超超临界二次再热燃煤机组，同步建设烟气脱硫、脱硝设施。文中结合1000MW 超超临界燃煤机组技术特点，就汽动给水泵组常见配置方案进行技术和经济比较，并给出优化配置方案。
2 百万机组给水泵配置
目前国内外投产的1000MW等级机组，给水泵运行情况良好。根据2011年下半年，华东电监局牵头组织对华东区域内23台1000MW等级超临界机组的运行情况进行了专题调研，调研结果表明：自2006年我国首台1000MW等级超临界机组在华能玉环电厂建成投产至2011年末，21台机组累计发生非计划停运139次，锅炉侧故障是引发1000MW等级超临界机组非计划停运的首要原因，而汽机侧没有明显的群发、多发故障，多是常见的、散发的故障。其中因汽机本体和辅机设备泄漏造成机组非计划停运8次。
就给水泵组本身可靠性而言，100％给水泵与50％给水泵可用率均非常高。虽然1×100％汽动给水泵方案，由于无备用泵可用，机组故障时只能停机，但事故停机的几率很小；而对于50％锅炉给水泵，当一台泵发生故障时，RB功能理论上可以保证机组60％的发电量，但目前1000MW等级机组实际运行中，很多电厂并未真正实现无准备条件下的RB功能，实际采用2×50％容量给水泵的电厂在一台泵或小机跳机时，机组并不能稳定在单泵部分负荷运行。因此，本工程采用1×100％汽动给水泵方案，通过提高辅助设备的订货质量和电厂运行管理水平，机组的可靠性可以得到保证。
国内已投产或正在建设中的1000MW超超临界湿冷机组汽动给水泵配置方案主要有2×50％和1×100％两种型式，随着设备制造技术水平的提高并通过运行验证，目前给水泵及给水泵汽轮机运行可靠性已较高，在近年新建的部分1000MW高效一次再热工程中，给水泵逐步采用1×100％配置方案。因此，本工程推荐100%容量给水泵汽轮机及给水泵组。
3启动给水泵的选择
3.1 启动给水泵的功能
从实际情况看，超超临界机组电动给水备用泵较难完成紧急备用的目的：如果要具有紧急备用功能，备用条件比较复杂，电动给水泵的油系统须经常运行，泵始终处于热备用状态；泵出口电动闸阀常开，逆止门长期承压（36MPa 以上）；热控应考虑电泵并入的给水调节；电气需要设置电泵的自动投入等，诸多条件中有一项不能满足就不能实现。而且1000MW 超超临界机组的电动给水泵配套电动机功率很大，当给水泵紧急启动时，由于电源电压波动、液力耦合器和最小流量阀响应速度等原因，电动给水泵很难实现作为汽动给水泵的紧急备用，往往当任一台汽动给水泵故障时，只能先保证机组降负荷运行，然后再启动电动给水泵；当两台汽动给水泵故障时，只能立即事故停机。
本工程采用二次再热超超临界机组，给水泵的扬程比常规 1000MW 超超临界机组还要高，其初投资将增加更多，如果要具有紧急备用功能，备用条件更加复杂，泵出口电动闸阀常开，逆止门长期承压达到44MPa，相对常规百万机组，本工程更难以实现备用功能。
3.2 经济分析
取消启动电泵（包括电机、前置泵和液力耦合器及配套阀门、仪表、附属设备等），一台机组将节省设备采购费620万；主给水管道和阀门费用将节省约180万；电气设备投资减少约100万；每台机组共节约900万元。投资比较详见表1
综上所述，本工程取消电动启动泵，两台机组将节省初投资约1800万元，同时本工程为扩建工程，辅助汽源可靠，故推荐采用取消电动给水泵的设计方案。
4 汽动给水泵布置方案
4.1 给水泵同轴与不同轴方式比较
1）除氧器的布置位置不同，相应主厂房除氧间的结构不同
不管汽动给水前置泵布置在0米层还是布置在主泵同层，给水前置泵的有效汽蚀余量必须满足。在给水前置泵的各种运行状况中，给水前置泵在除氧器滑压运行暂态过程中有效汽蚀余量会出现最小值，这是由于除氧器压力因事故突然下降，但给水泵进口的水温还来不及变化，即所对应的饱和压力还来不及变化，因此在同一时间里，除氧器压力和给水泵进口水温所对应的饱和压力不相等，两个数值之间产生一个随时间变化的动态压力降。前置泵布置在0米层，相应除氧器标高可以降低。
2）运行经济性不同
对给水泵汽轮机来说，由于前置泵功率较小，即使功率增加，价格影响也较小。相比电动机驱动，利用给水泵汽轮机驱动前置泵，尽管由于功率增加，用汽量要增加，但省略了电动机，厂用电可减少，同时减少泵组机械损失，经济性要好。
汽动前置泵若同轴布置，前置泵轴功率约为2500kW，若采用电机驱动，前置泵功率轴功率约为1400kW。取消汽动前置泵电动机，1台机组厂用电将节约~1400kW，扣除前置泵同轴后引起汽轮机进汽量增加和凝结水泵的轴功率的增加，厂用电率下降约0.12个百分点。
因此本期工程推荐给水泵组采用同轴布置方案，小汽机给水泵组布置在中间层。
4.2 给水泵同轴与不同轴方式比较
通常来讲，给水泵汽轮机排汽方式有两种：1）直接排入主机凝汽器；2）单独设置给水泵汽轮机凝汽器。
100%容量汽动给水泵组方案选择小机排汽进独立凝汽器较合适。首先小机排汽单独设置凝汽器方案，其投资增加不多，两台机仅约150万元，但由于小机排汽口与小凝汽器间排汽管道极短，且无需设置排汽蝶阀，流道阻力很小，100%容量汽动给水泵组小机的实际排汽背压通常仅高于主凝汽器背压 0.2～0.4kPa，其给水泵汽轮机效率相对于排汽直接进入主机凝汽器方案要高，根据测算给水泵汽轮机效率提高1％，降低热耗约为 2.5kJ/kWh。其次主机凝汽器量降低了10%，为进一步优化主机排汽背压创造了有利条件。同时该方案给水泵和小汽机调试不受主机凝汽器建设进度的影响，可以缩短建设工期。
因此，采用100%容量给水泵汽轮机排汽单独设置凝汽器方案不但小机的运行效率高，且有利于主机背压优化和主机经济运行。
5经济技术比较
5.1初投资比较
本工程汽泵容量的两种配置方案初投资比较见表2
由上表可知，方案一年度费用低，方案二年度费用高。因此本工程推荐方案一，1×100%汽泵方案。
从运行经济性角度分析，100%容量的给水泵组效率要高于2×50%容量的给水泵组，整体效率高，节省电厂运行费用，国内外大量的运行实践证明1×100%汽泵可靠性足够满足要求。
从投资回报角度分析，相比 2×50%容量方案，二次再热机组 1×100%容量小汽机、给水泵组方案单台机组初投资增加 280万元，但每台机组每年可节省 100万元的运行费用。采用年成本比较法，单台机组采用1×100%汽动给水泵方案年费用比2x50%汽动给水泵方案低74.49万元/年。
6结语
综上所述，2×50%和1×100%容量汽动给水泵方案技术上均可行。通过技术经济综合比较，本文推荐采用1×100％汽动给水泵，前置泵与主泵同轴布置，不设电动泵，自带凝汽器。启动汽源采用一期辅助蒸汽。此方案简化了系统、节约工程投资，降低机组的运行成本，并已被实际工程证明是可靠的、可行的。
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[3]邓攀.1000MW二次再热机组取消电动给水泵可行性探讨[J].中国战略新兴产业，2018（32）：165-166.
论文作者:杨文泽
论文发表刊物:《河南电力》2019年5期
论文发表时间:2019/11/19
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