陕西商洛发电有限公司 袁少东 张正峰 赵宏涛 杨 彪

摘 要：以超超临界火电机组单列汽泵给水系统为对象，对单列汽泵给水阀门系统进行优化，分析得出：采用单列汽泵即可满足机组启动及运行要求；通过取消给水阀门系统中给水泵出口电动闸阀和小机排汽蝶阀，可减少作功能力损失0.3261 kJ/kg，降低标准煤耗134.58 mg/(kW·h)，年节约标准煤量4885 t，使单列机组基建费用减少约350万元。

关键词：单列汽动给水泵；给水系统；系统优化；作功能力损失

火电机组给水系统常规设计为1×100%汽泵+1×50%电泵（备用）或2×50%汽泵+1×(25%～35%)电泵，给水系统中装设给水泵出口逆止阀、给水泵出口电动阀，小汽轮机排汽设置电动蝶阀，整体结构复杂、初期投资大、设备占地面积大、运行中系统阻力损失较高、整体循环热效率相对较低。目前660 MW超临界及其以上机组已向1×100%汽泵发展，机组仅采用单列汽泵不设启动电泵，不仅简化给水系统、减少设备投资，而且降低了启动和运行成本。

本期陕西商洛发电有限公司2×660 MW燃煤发电机组，锅炉型号为DG1950/29.3/605/623，超超临界参数变压运行直流炉，一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、前后墙对冲燃烧、半露天布置、全钢构架悬吊结构П型锅炉。汽轮机型号为NJK660-28/600/620，型式为660 MW超超临界、一次中间再热、单轴、三缸两排汽、间接空冷凝汽式汽轮机，额定出力660 MW，采用复合变压运行方式，具有8级非调整回热抽汽。每台机组配置1台100%容量汽动给水泵组，前置泵采用电动机驱动，前置泵与主泵不同轴布置。汽泵布置在汽机房15.5m运转层，前置泵布置在汽机房零米层。

1 给水阀门系统介绍

本机组给水系统采用单列汽泵，汽泵阀门组与常规设计相比，取消了汽泵出口处电动闸阀和小汽轮机排汽至凝汽器处电动蝶阀，并将锅炉上水阀门组进行移位，即：由传统设置在高压加热器后锅炉给水操作平台处的锅炉上水阀门组移位至高压加热器入口处。

图1 给水阀门系统

1.前置泵2.电动截止阀3.汽动给水泵4.逆止阀5.锅炉上水阀门组6.高压加热器7.锅炉8.除氧器9.汽轮机10.凝汽器51.第一电动截止阀52.第二电动截止阀53.隔膜阀54.第三电动截止阀

2 系统优化分析

2.1 单列汽泵组给水系统优化可靠性分析

大型机组采用单列汽泵应用逐渐增多，如外高桥电厂三期1000 MW机组采用1×100%容量汽泵，取消电泵，目前已投运。随着近年来超超临界机组的快速发展，配套辅机的小汽机和给水泵制造技术的成熟可靠，电厂运行水平的提高，运行经验更加丰富，汽泵故障率大大降低，如邯峰电厂、西柏坡电厂、衡水电厂和漳州后石电厂的汽泵运行情况普遍较好，事故率很低，取消电泵备用功能，经济性体现得更加明显，汽泵使用率得到提高。汽泵由小汽轮机驱动，小汽轮机正常运行汽源由四级抽汽（P=1.132 MPa，T=375.4 ℃）供给，在机组启动或低负荷时由冷段蒸汽（P=6.098 MPa，T=359.1 ℃）

作为备用汽源。小汽轮机启动调试时，一般采用辅汽（新建机组用启动锅炉）作调试用汽（p=0.8～1.3MPa，t=320～389 ℃，q=10～25 t/h），调试期不带负荷，汽量需求较小，只需将调试汽源管路加大，就可满足启动时用辅汽冲转小汽轮机，直接由汽泵实现锅炉机组启动。当冷段蒸汽参数达到小汽轮机进汽参数要求，再将小机进汽方式由辅汽逐步切换至冷段蒸汽，当主机负荷达到25%～30%时可切换至四级抽汽。为满足机组启动的稳定，辅助蒸汽供小汽轮机的流量应满足锅炉最小直流负荷（25%~30%BMCR）时小汽轮机的进汽量要求。在整机启动时再采用电泵启动必要性不大，说明电泵在机组首次启动时基本派不上用场，设置的必要性不大。因此，采用单列汽泵可以满足机组的运行要求。

2.2 给水阀门系统优化

由于阀门内介质流动是一个典型的绝热节流不可逆过程，绝热节流后熵有较大增加，从而使工质的作工能力明显下降，阀门在工程应用中利用节流过程达到调节压力和截止流量目的。采用单列汽泵后，汽泵出口处没有设置电动闸阀的必要性，取消逆止门后电动闸阀；小机排汽可直接进入主机凝汽器，取消排汽蝶阀；锅炉上水阀门组进行移位，将设置在高压加热器出口的锅炉上水阀门组移位至高压加热器入口处，且移动锅炉上水阀门组不影响整体系统的工作效率，能够保证系统的正常运行。阀门系统优化后减少了电动阀门数量，减少初期投资、生产成本和设备整体的占地面积减小，使系统流动阻力减小，提高了热力系统整体经济性。

2.3 作功能力损失分析

流体通过电动阀节流前后工质焓不同，dh=0，作功能力损失为：

电动阀前后差压为：

表1 给水阀门系统参数

给水阀门系统参数见表1，锅炉效率94.9%，汽轮机内效率92.23%，发电机效率≥98.95%，设计煤种St,ar=0.5%，Nar=0.85%，Qnet,v,ar=22.74 MJ/kg，标准煤收到基发热量29310 kJ/kg，按硫转化率80%，氮转化率25%计，取消电动闸阀和电动蝶阀，可减少总作功能力0.3261 kJ/kg，降低标煤耗134.58mg/(kW·h)，减少设计煤种污染物排放SOx=0.73mg/(kW·h)、NOx=0.388 mg/(kW·h)。按照2017年电力行业数据，陕西省火电机组年利用小时数约5500h计，单台机组年节约标煤量4885 t。以市场价格480元/t计，可节约燃料费2344.8万元左右。

2.4 经济性分析

采用单列汽泵，取消电泵作为启动泵和备用泵在经济效益上相当可观，以目前600 MW等级超（超）临界机组一台25%～30%电泵价格约为200万元，电泵入口、出口管系及阀门单台机组约150万元左右，对于600 MW超（超）临界机组可节省投资至少约350万元左右，同时采用汽泵作为启动泵可节省启动过程中的厂用电，提高机组运行的经济性。实际运行中也有采用汽动给水泵直接启动成功的经验。从安全可靠，减少备用和节省投资角度综合考虑，采用单列汽泵具有经济可行性。

3 结论

(1)采用单列汽泵完全可满足机组启动及安全运行要求。

(2)将给水操作平台移动至高加入口之前，设备整体的占地面积减小。

(3)取消给水阀门系统中给水泵出口电动闸阀及小机排汽至凝汽器电动蝶阀，可减少作功能力损失0.3261 kJ/kg，降低标准煤耗134.58mg（/kW·h），年节约标煤量4885 t。

(4)取消电动给水泵作为启动和备用，单台机组减少直接基建费350万元。