1000MW超超臨界機(jī)組除氧器布置高度選擇

于濤　王光林　馬強(qiáng)

摘 要：在火電廠的主廠房布局中，除氧器布置占據(jù)了重要的地位，除氧器布置高度的確定需要綜合考慮機(jī)組的安全、主廠房土建投資等因素。除氧器的布置高度主要影響給水前置泵入口的有效汽蝕余量，因此，給水泵的配置直接影響除氧器的布置高度。文章從結(jié)合國內(nèi)外1 000 MW等級機(jī)組的給水泵配置、主廠房格局情況，對某工程的除氧器低位布置的安全性進(jìn)行論證，減小主廠房尺寸，有效縮減項(xiàng)目初投資。

關(guān)鍵詞：1 000 MW超超臨界機(jī)組；除氧器；布置；高度選擇

中圖分類號：TK262 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）14-0052-02

1 概 述

某1 000 MW超超臨界機(jī)組，鍋爐為超超臨界變壓直流爐，一次再熱、平衡通風(fēng)、全露天布置、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)π型爐；汽輪機(jī)為超超臨界四缸四排汽凝汽式汽輪機(jī)。主廠房采用四列式布置，即從前往后依次為汽機(jī)房-除氧間-煤倉間-鍋爐房的結(jié)構(gòu)形式。除氧器布置高度的選擇決定于給水泵系統(tǒng)的配置情況，機(jī)組給水泵配置可選2×50%BMCR容量汽動給水泵和1×100%容量的汽動給水泵。前置泵可選同軸驅(qū)動及單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動。針對不同的配置，除氧器需要不同的布置高度才能滿足設(shè)備的安全運(yùn)行。

2 1 000 MW級機(jī)組給水泵組選型及布置特點(diǎn)

1 000 MW等級超超臨界凝汽式機(jī)組中，考慮其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，一般均采用汽動給水泵；與此同時，為了滿足機(jī)組靈活啟動的要求，工程多設(shè)置啟動及備用電動給水泵。隨著汽動給水泵的穩(wěn)定性和可靠性的提高和電廠的運(yùn)行水平提高，國內(nèi)外一些電廠采用汽動給水泵直接啟動方式，積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)，很少一部分電廠取消了啟動電動給水泵。國內(nèi)外部分超（超）臨界1 000 MW級機(jī)組給水泵的配置情況，見表1。

通過上表可以看出我國目前投運(yùn)及在建的1 000 MW容量機(jī)組中，多采用2×50%汽動泵的配置方式。與設(shè)置1×100%容量給水泵相比，設(shè)置2×50%容量的汽泵不設(shè)啟動備用電泵時，當(dāng)一臺給水泵故障時，另一臺汽泵運(yùn)行，可帶主機(jī)60%負(fù)荷運(yùn)行，不會引起停機(jī)停爐，機(jī)組的穩(wěn)定性較高。小機(jī)的排汽背壓也不存在高低壓側(cè)匹配問題，無須增設(shè)單獨(dú)的小凝汽器。取消電動給水泵組及電泵油系統(tǒng)，節(jié)省投資，另外采用小汽輪機(jī)同軸驅(qū)動前置泵，可降低廠用電率[1]，在煤價高企的今日，具有較高的經(jīng)濟(jì)性。因此，本文推薦的給水泵配置方案為2×50%容量汽動給水泵，取消電動啟動泵，前置泵由給水泵汽輪機(jī)同軸驅(qū)動。

3 1 000 MW級機(jī)組除氧器的布置特點(diǎn)

除氧器作為汽輪機(jī)抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)中的一級混合式加熱器，通常和其他加熱器一起布置在除氧間內(nèi)。布置高度考慮到給水泵運(yùn)行的安全，通常采用高位布置。由于高位布置的除氧器水箱龐大，荷載較大，使土建結(jié)構(gòu)梁柱尺寸加大，造價增加。隨著電力體制的改革，越來越多的投資方要求從設(shè)計(jì)上體現(xiàn)“安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用”的建設(shè)方針。按照建設(shè)節(jié)約型電廠的指導(dǎo)思想，對除氧器的布置高度進(jìn)行優(yōu)化。對除氧器的布置高度進(jìn)行優(yōu)化要滿足在所有運(yùn)行工況下能夠達(dá)到：

①給水泵不汽蝕；

②除氧器具有穩(wěn)定的除氧效果；

③具有較高的經(jīng)濟(jì)性。

國內(nèi)1 000 MW機(jī)組除氧器布置方式，見表2。

從表2可以看出前置泵的布置方式主要有兩種，底層單獨(dú)布置（低位布置），運(yùn)轉(zhuǎn)層同軸布置（高位布置）。當(dāng)?shù)讓硬贾脮r，除氧器可選擇高位布置和低位布置，當(dāng)給水前置泵高位布置時，除氧器必須選擇高位布置。國內(nèi)目前在建或已投運(yùn)的百萬機(jī)組中，除氧器均采用高位布置，對應(yīng)前置泵的高、低位布置，除氧器與泵入口高差從23.5 ～25 m，空間跨度較大。在保證給水泵安全的前提下有效降低除氧器高度，可降低主廠房土建工程造價。工程擬采用除氧器高度在除氧間 31 m層。運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高為15.5 m，除氧器與泵的高差約15.5 m。主廠房容積指標(biāo)要優(yōu)于同類型機(jī)組。

通過除氧器暫態(tài)計(jì)算[2]，在除氧器布置在31 m層，前置泵同軸布置在15.5 m層時，泵入口有效汽蝕余量為8.06 m，滿足前置泵入口必須汽蝕余量7 m的要求，可保證前置泵安全穩(wěn)定運(yùn)行，方案是可行的。

4 經(jīng)濟(jì)性分析

1 000 MW級除氧間寬度一般為10 m，主廠房跨度約為175 m。本工程推薦安裝高度為31 m，與前置泵同軸布置的北侖三期相比，節(jié)省主廠房空間約為175 m×10.5 m×（40.5 m-31 m）=17 456 m3，主廠房造價按照380元/m3計(jì)算（不同地域稍有差異），則兩臺機(jī)組節(jié)約土建造價約663萬元，降低除氧器高度后，中低壓管道材料量及安裝工程量節(jié)約25萬元/臺機(jī)組，故本方案較北侖三期相比僅除氧器降低標(biāo)高布置可節(jié)約初投資約688萬元。

相比《火力工程限額設(shè)計(jì)參考造價指標(biāo)》（2014年）除氧間體積87 515 m3，本方案除氧器容積為56 963 m3，節(jié)約30 552 m3，相比于限額指標(biāo)節(jié)約容積35%。按照380元/m3的主廠房造價計(jì)算，兩臺機(jī)組比2014年限額指標(biāo)節(jié)約1 161萬元。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曹钖.汽動給水泵組的前置泵同軸布置經(jīng)濟(jì)性分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng) 用，2013，（26）.

[2] 王堅(jiān).除氧器布置優(yōu)化及暫態(tài)計(jì)算方法[J].電力建設(shè)，2006，（9）.