電廠大型機(jī)組鍋爐給水泵系統(tǒng)配置選型分析

何啟宏+黃城+王躍騰

[摘 要]廣東粵電大埔發(fā)電有限公司給水系統(tǒng)的選型經(jīng)過設(shè)計(jì)優(yōu)化，采用兩臺(tái)機(jī)組給水系統(tǒng)配置一套30%BMCR容量純啟動(dòng)用電動(dòng)給水泵，大大節(jié)省了初始投資，減少了運(yùn)行、維護(hù)工作，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本項(xiàng)目獲得了國家發(fā)明專利，可供新建電廠借鑒參考。

[關(guān)鍵詞]新建火電機(jī)組；給水系統(tǒng)；純啟動(dòng)用電動(dòng)給水泵選型。

中圖分類號(hào)：TK262 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）02-0143-01

1 項(xiàng)目簡介

廣東粵電大埔發(fā)電有限公司（以下簡稱本公司）1、2號(hào)機(jī)組為異地新建機(jī)組，容量為600MW。三大主機(jī)均采用上海電氣集團(tuán)產(chǎn)品。經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，本公司兩臺(tái)機(jī)組給水系統(tǒng)配置一套30%BMCR容量純啟動(dòng)用電動(dòng)給水泵，每臺(tái)機(jī)組配1臺(tái)100%容量汽動(dòng)給水泵，汽泵的前置泵與給水泵同軸布置，創(chuàng)新性地簡化了給水系統(tǒng)的設(shè)置，獲得了國家發(fā)明專利。

2 電動(dòng)給水泵的功能選擇

2.1 鍋爐啟動(dòng)要求

電動(dòng)給水泵的容量與鍋爐最小直流負(fù)荷有關(guān)，而鍋爐最小直流負(fù)荷又與各鍋爐制造廠的技術(shù)要求有關(guān)。據(jù)了解，目前三大鍋爐廠的600MW超超臨界鍋爐的最小直流負(fù)荷均為25～30%BMCR。對(duì)于沒有啟動(dòng)循環(huán)泵的鍋爐，電動(dòng)給水泵的容量需滿足鍋爐最小直流負(fù)荷的要求。根據(jù)上述要求，對(duì)應(yīng)鍋爐最小直流負(fù)荷，配置的電動(dòng)給水泵應(yīng)選擇25～30%的容量，以滿足鍋爐啟動(dòng)要求。

2.2 汽動(dòng)給水泵組切換要求

根據(jù)國內(nèi)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及三大鍋爐廠推薦，在啟動(dòng)過程中，從電動(dòng)給水泵和汽動(dòng)給水泵切換的角度看，電動(dòng)給水泵容量選擇30%～35%及以上可以滿足要求。

2.3 電動(dòng)給水泵電動(dòng)機(jī)功率要求

由于電動(dòng)機(jī)的容量大小和電動(dòng)給水泵的軸功率呈線性關(guān)系，而軸功率又和給水泵的容量成正比。目前國內(nèi)大容量機(jī)組均采用定-滑-定運(yùn)行方式，600MW等級(jí)機(jī)組采用30%BMCR容量的電泵時(shí)，僅具有啟動(dòng)功能和同時(shí)具備啟動(dòng)/備用功能的電機(jī)功率分別是～3000kW和～8500kW。

2.4 電動(dòng)給水泵電動(dòng)機(jī)電壓等級(jí)要求

在電廠各設(shè)備中，一般來說，電動(dòng)給水泵電動(dòng)機(jī)的功率最大，廠用電的電壓等級(jí)需要根據(jù)電動(dòng)給水泵電動(dòng)機(jī)的功率來確定。經(jīng)咨詢有關(guān)電動(dòng)機(jī)制造廠和電氣專業(yè)，均認(rèn)為6kV電動(dòng)機(jī)的功率不宜超過9000kW，高于9000kW則宜采用10kV電壓等級(jí)。目前國內(nèi)600MW超臨界機(jī)組應(yīng)用較多的為6kV電壓等級(jí)，本公司電動(dòng)給水泵也選擇6kV電壓等級(jí)。

3 電動(dòng)給水泵采用啟動(dòng)與備用的比較

電動(dòng)給水泵僅具有啟動(dòng)功能與啟動(dòng)＼備用功能簡單經(jīng)濟(jì)比較如下表1（1×600MW超（超）臨界）：

通過對(duì)給水泵生產(chǎn)廠家和有關(guān)電廠的調(diào)研，給水泵汽輪機(jī)的可靠性可以與主汽輪機(jī)相當(dāng)，而給水泵的事故率也很低。所以啟動(dòng)/備用功能的電動(dòng)給水泵，備用功能極少投用，啟動(dòng)時(shí)也可用汽泵直接啟動(dòng)。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，GE公司2×50%汽動(dòng)給水泵和1×100%汽動(dòng)給水泵的兩種方案一般不設(shè)備用泵，這也是基于給水泵組的高可靠性和對(duì)其的快速修復(fù)能力，該公司1979～1993年對(duì)給水泵組的統(tǒng)計(jì)強(qiáng)迫停機(jī)率僅為0.16%。因此，按進(jìn)口機(jī)組的故障率，完全可以只設(shè)啟動(dòng)用電動(dòng)給水泵或不設(shè)電泵。

隨著汽動(dòng)給水泵可靠性的不斷提高，電動(dòng)給水泵的備用功能已越來越弱化。目前日本的1000MW超超臨界機(jī)組在電動(dòng)給水泵的選型時(shí)已基本不考慮備用功能，而僅考慮啟動(dòng)功能。實(shí)際上一臺(tái)汽動(dòng)給水泵事故退出后，電動(dòng)給水泵要立即投入并聯(lián)運(yùn)行，備用條件復(fù)雜，電泵的油系統(tǒng)須經(jīng)常運(yùn)行，泵始終處于熱備用，泵出口電動(dòng)閘閥常開，逆止閥長期承壓，熱控需考慮電泵并入的給水調(diào)節(jié)，電氣需要設(shè)置電泵的自動(dòng)投入等，如此多的條件如有一項(xiàng)不能滿足則不能實(shí)現(xiàn)。一般情況下，當(dāng)一臺(tái)汽泵故障時(shí)，只能先降負(fù)荷運(yùn)行，然后再啟動(dòng)電動(dòng)給水泵。

從目前我國實(shí)際情況看，600MW超（超）臨界機(jī)組汽動(dòng)給水泵組的運(yùn)行可靠性已達(dá)到很高水平，而且由于制造廠家的良好服務(wù)與配合，其快速修復(fù)能力也得以提高，而超（超）臨界600MW機(jī)組30%容量電動(dòng)定速啟動(dòng)泵和30%容量電動(dòng)調(diào)速（偶合器進(jìn)口）備用泵的初投資價(jià)差高達(dá)1472萬元。因此，取消電動(dòng)給水泵的備用功能可以明顯降低電廠的初投資。

4 電動(dòng)給水泵配置選擇

由于30%容量的電泵僅為機(jī)組啟動(dòng)使用，不作為主泵的備用泵。機(jī)組正常啟動(dòng)成功后，當(dāng)汽動(dòng)給水泵的汽源滿足其工作要求后切至汽動(dòng)給水泵運(yùn)行。此時(shí)30%容量的啟動(dòng)電泵處于閑置狀態(tài)。設(shè)備閑置率很高，造成投資的浪費(fèi)。如果兩臺(tái)機(jī)組共用一臺(tái)30%容量啟動(dòng)電泵，不僅解決了啟動(dòng)電泵長期閑置問題，提高了設(shè)備的利用率，而且還降低了電廠的初投資。

當(dāng)兩臺(tái)機(jī)組配一套啟動(dòng)泵時(shí)，啟動(dòng)給水系統(tǒng)將按擴(kuò)大單元制設(shè)計(jì)，見下圖1。

擴(kuò)大單元制比單元制系統(tǒng)節(jié)約一臺(tái)啟動(dòng)給水泵，但系統(tǒng)連接相對(duì)比較復(fù)雜。采用擴(kuò)大單元制方案電氣系統(tǒng)需增加一面隔離開關(guān)切換柜，從每臺(tái)機(jī)組的6kV分別設(shè)置一個(gè)斷路器柜，經(jīng)電纜分別引接至隔離開關(guān)切換柜（設(shè)置兩臺(tái)隔離開關(guān)），再由隔離開關(guān)切換柜引接至電動(dòng)給水泵。隔離開關(guān)切換柜與相應(yīng)的6kV柜進(jìn)行電氣閉鎖，確保與運(yùn)行機(jī)組的對(duì)應(yīng)，避免電氣回路的合環(huán)運(yùn)行。此方案可確保運(yùn)行的可靠性，但相對(duì)與單元制接線而言，增加了一臺(tái)隔離開關(guān)切換柜及相應(yīng)控制回路的復(fù)雜性?？刂品矫鎸⒔o水泵及閥門直接納入單元機(jī)組DCS公用網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)二臺(tái)機(jī)組在DCS系統(tǒng)統(tǒng)一監(jiān)控，并確保任何時(shí)候僅有一臺(tái)機(jī)組能發(fā)出有效操作指令。從電氣、控制方面來講都能確保該系統(tǒng)的安全可靠性。

5 結(jié)論

通過以上分析，本公司兩臺(tái)機(jī)組采用配置一套30%BMCR容量、啟動(dòng)用電動(dòng)給水泵的方案，創(chuàng)新性地解決了新建機(jī)組必須要配置電動(dòng)給水泵的要求，又節(jié)省了初始投資。為此，我司申請(qǐng)了本設(shè)計(jì)的發(fā)明專利，并獲得了國家實(shí)用新型專利（一種電廠大型機(jī)組鍋爐給水泵系統(tǒng) ZL 2015 2 1058502.6 ）。