300MW燃煤機組鍋爐給水泵配置方式的研究畢業(yè)論文

1、畢業(yè)設計（論文）題目： 300MW燃煤機組鍋爐給水泵配置方式的研究課題類別： 設計 論文畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作與取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得與其它教育機構的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了意。作 者 簽 名：日 期：指導教師簽名： 日期：使用授權說明本人完全了解大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設

2、計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉咳荨Ｗ髡吆灻?日 期：學位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留

3、、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權大學可以將本學位論文的全部或部分容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導師簽名： 日期： 年 月 日注意事項1.設計（論文）的容包括：1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關鍵詞4）外文摘要、關鍵詞5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結論7）參考文獻8）致9）附錄（對論文支持必要時）2.論文字數(shù)要求：理工類設計

4、（論文）正文字數(shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體與大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術標準規(guī)。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設計（論文）2）附件：按照任務書、開題報

5、告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂3）其它指導教師評閱書指導教師評價：一、撰寫（設計）過程1、學生在論文（設計）過程中的治學態(tài)度、工作精神 優(yōu) 良 中 與格 不與格2、學生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度 優(yōu) 良 中 與格 不與格3、學生綜合運用所學知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力 優(yōu) 良 中 與格 不與格4、研究方法的科學性；技術線路的可行性；設計方案的合理性 優(yōu) 良 中 與格 不與格5、完成畢業(yè)論文（設計）期間的出勤情況 優(yōu) 良 中 與格 不與格二、論文（設計）質(zhì)量1、論文（設計）的整體結構是否符合撰寫規(guī)？ 優(yōu) 良 中 與格 不與格2、是否完成指定的論文（設計）任務（包括裝訂與附件）？

6、 優(yōu) 良 中 與格 不與格三、論文（設計）水平1、論文（設計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導意義 優(yōu) 良 中 與格 不與格2、論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 與格 不與格3、論文（設計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 與格 不與格建議成績：優(yōu) 良 中 與格 不與格（在所選等級前的畫“”）指導教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日評閱教師評閱書評閱教師評價：一、論文（設計）質(zhì)量1、論文（設計）的整體結構是否符合撰寫規(guī)？ 優(yōu) 良 中 與格 不與格2、是否完成指定的論文（設計）任務（包括裝訂與附件）？ 優(yōu) 良 中 與格 不與格二、論文（設計）水平1、論文（設計）的理論

7、意義或?qū)鉀Q實際問題的指導意義 優(yōu) 良 中 與格 不與格2、論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 與格 不與格3、論文（設計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 與格 不與格建議成績：優(yōu) 良 中 與格 不與格（在所選等級前的畫“”）評閱教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日25 / 40教研室（或答辯小組）與教學系意見教研室（或答辯小組）評價：一、答辯過程1、畢業(yè)論文（設計）的基本要點和見解的敘述情況 優(yōu) 良 中 與格 不與格2、對答辯問題的反應、理解、表達情況 優(yōu) 良 中 與格 不與格3、學生答辯過程中的精神狀態(tài) 優(yōu) 良 中 與格 不與格二、論文（設計）質(zhì)量1、論文（設計

8、）的整體結構是否符合撰寫規(guī)？ 優(yōu) 良 中 與格 不與格2、是否完成指定的論文（設計）任務（包括裝訂與附件）？ 優(yōu) 良 中 與格 不與格三、論文（設計）水平1、論文（設計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導意義 優(yōu) 良 中 與格 不與格2、論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 與格 不與格3、論文（設計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 與格 不與格評定成績：優(yōu) 良 中 與格 不與格教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名）年 月 日教學系意見：系主任： （簽名）年 月 日300MW燃煤機組鍋爐給水泵配置方式的研究摘要鍋爐給水泵是火力發(fā)電廠的重要輔機，國給水泵常用的驅(qū)動方式有小汽輪機

9、驅(qū)動和液力耦合器調(diào)速電動機驅(qū)動兩種。本文以大機與小機均濕冷的大型燃煤火力發(fā)電機組為研究對象，通過對300MW火電機組汽動給水泵、電動給水泵配置標準的調(diào)研，提出全部為電動給水泵配置方式、全部為汽動給水泵配置方式、電動給水泵和汽動給水泵綜合配置方式3種方案，采用定性分析和定量計算相結合的方法，對3種方案的經(jīng)濟性進行分析和計算得出結論。關鍵詞：燃煤機組；給水泵；小汽輪機驅(qū)動；電動機驅(qū)動；經(jīng)濟性STUDY ON THE 300 MW COAL-FIRED UNIT BOILER FEED WATER PUMP CONFIGURATION MODEABSTRACTBoiler feed pump is

10、one of the most important auxiliary equipment in thermal power plant, the two main driving modes of feed pumps are motor-driven mode and steam-driven mode in China power stations. This paper takes large coal-fired generating unit with the big turbine and small turbine can cool by water as the object

11、 of study, investigated the two driving modes running situation and collocation standard, all proposed for electric feed water pump configuration mode, all for the steam feed pump configuration mode and steam feed water pump, electric pump is integrated configuration way three kinds of schemes，adopt

12、s the method of combining qualitative analysis and quantitative calculation, analysis and calculation of the economy of three kinds of schemes for the conclusion.Key words：coal-fired unit; feed water pump; motor-driven; steam-driven; economy目 錄1 緒論. .1 1.1 課題背景. .1 1.2 研究的目的和意義. . 1 1.3 國外研究現(xiàn)狀.1 1.4

13、 課題研究容 .42 給水泵的配置方式.5 2.1 給水泵組的配置原則.5 2.2 國300MW機組給水泵組的配置情況調(diào)研分析.52.2.1 國給水泵配置情況.52.2.2 國300MW機組給水泵組的配置方式分析.62.2.3 備用給水泵的容量配置分析 .72.2.4 給水泵運行情況統(tǒng)計.7 2.3 給水泵組的驅(qū)動方案.83 熱經(jīng)濟性比較.10 3.1 火力發(fā)電廠的熱經(jīng)濟性指標.10 3.2 鍋爐給水泵熱經(jīng)濟性比較方法介紹.133.2.1 比較兩種方式的相對效率.133.2.2 比較各自的輸出凈功率.144 300MW機組不同配置方式經(jīng)濟性比較實例.16 4.1 給水泵組驅(qū)動方案與配置情況.1

14、6 4.2 主要熱力參數(shù).164.2.1 主機的主要技術規(guī).164.2.2 不同工況下的數(shù)據(jù).16 4.3 熱力計算公式.184.3.1 給水泵組的軸功率.184.3.2 電動調(diào)速方式時主機的發(fā)電量.184.3.3 汽動方式時主機的發(fā)電量.184.3.4 泵組耗電量以與因泵組耗功而使主機少供電量.194.3.5 機組凈熱耗.19 4.4 計算結果.20 4.5技術經(jīng)濟比較. .204.5.1 投資費用比較.204.5.2 熱力系統(tǒng)比較.214.5.3 可靠性比較.214.5.4 運行方式的比較.215 結論與展望.22 5.1 結論.22 5.2展望.22參考文獻.23致.251 緒論1.1

15、課題背景改革開放30年來，電力工業(yè)有了天翻地覆的變化。在1978年，中國的電力裝機容量還只有5712萬kW，年發(fā)電量僅2566億kW·h。但到了2013年底，全國發(fā)電裝機容量已達到12.5億kW，首次超越了美國成為世界第一的電力生產(chǎn)大國?；鹆Πl(fā)電在電力生產(chǎn)中占據(jù)著主導的地位，由2015年國家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2014年底全國火電裝機容量為9.2億千瓦。據(jù)統(tǒng)計，我國發(fā)電燃煤占煤總產(chǎn)量比例的50%以上，這一狀況預計還要持續(xù)相當長的一段時間。在2013年底，火電機組供電標準煤耗率為321g/(kW·h)，使我國煤電機組繼續(xù)達到世界先進水平，提前達到了國家節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃

16、的標準。根據(jù)國家發(fā)改委、環(huán)保部和國家能源局聯(lián)合印發(fā)的煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014-2020)，將計劃到2020年，現(xiàn)役燃煤發(fā)電機組改造后平均供電煤耗率低于310g/(kW·h)。但是由于霧霾等環(huán)境問題的日益突出，環(huán)保標準日益嚴苛，水電、核電、風電等清潔能源迅猛發(fā)展，倒逼電廠在保證發(fā)電量的情況下降低能耗。1.2 研究的目的和意義在發(fā)電廠中，給水泵的作用是向鍋爐供給一定壓力和溫度的給水，因此它是電廠中最重要的輔助設備，同時又是電廠輔機設備中耗能最大的設備，其安全而經(jīng)濟地運行對火電機組關系重大。對于單機容量為300MW的火電機組給水泵組功率大約在7000kW，約可占主機功率的3

17、%。如果能把給水泵的耗功降低，不但對提高機組運行經(jīng)濟性的貢獻巨大，而且符合國家節(jié)能降耗政策。給水泵的配置方式不但影響到熱力系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟性，而且不同的配置方式對電廠的投資影響較大，不同配置所帶來的布置上的變化會導致土建、管道材料、電纜等投資上的變化1-3。因此，本論文是根據(jù)300MW燃煤機組的特點，通過對給水泵組的選擇提出比選方案，定性和定量地分析和比較，從而達到使電廠能夠安全與經(jīng)濟運行、實用以與降低設備投資的目的。1.3 國外研究現(xiàn)狀國常用的給水泵驅(qū)動方式主要有小汽輪機驅(qū)動(簡稱汽動)和電動機驅(qū)動(簡稱電動)兩種： 凝汽式 小汽輪機驅(qū)動 背壓式給水泵驅(qū)動方式 液力耦合器變速 變頻調(diào)速 電

18、動機驅(qū)動 無轉(zhuǎn)向器電機調(diào)速 交流變頻調(diào)速 串級調(diào)速 國外的研究結果一般認為：300MW以下容量機組采用電動調(diào)速泵，300MW以上容量機組采用汽動泵經(jīng)濟效益比較明顯，對于300MW機組采用電動泵與汽動泵方式相比經(jīng)濟效益差別不大4。給水泵驅(qū)動方式的選擇主要取決于熱經(jīng)濟性的高低。從國際上看，以英、法、德、意等為代表的西歐國家，傾向于采用電動方式。原因是：他們生產(chǎn)的小汽機效率幾乎相等于電能傳遞效率和主機低壓缸效率的乘積，電動驅(qū)動方式的綜合投資要比汽動驅(qū)動低得多。而美、日、前聯(lián)則認為他們生產(chǎn)的小汽機效率高，并大于電能傳遞效率和主機低壓缸效率的乘積，故認為汽動驅(qū)動方式優(yōu)于電動驅(qū)動方式。我國由于引進美國技術

19、而多采用小汽機驅(qū)動方案。實際上，由于國產(chǎn)小汽機的效率較主機低壓缸效率低得多，其經(jīng)濟性需作進一步論證3。 國很大一部分人認為汽動方式優(yōu)于電動方式，比如春發(fā)等就認為汽動給水泵方案與電動方案相比增大了主機的出力，降低了發(fā)電凈熱耗率和綜合成本煤耗率，小汽輪機驅(qū)動給水泵節(jié)約了廠用電，提高了機組運行效率，且運行穩(wěn)定性較好，調(diào)節(jié)性能良好，故應該選取汽動方式5。然而國的另一些觀點卻認為從表面上看，汽動方式可增加供電量，電動方式能量轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)多，消耗電量多，廠用電率高。但實際上由于國產(chǎn)小汽機的效率較主機低壓缸的效率低得多，導致汽動方式消耗的能量更多，由于其消耗的熱能未計入廠用電，造成其廠用電率低、經(jīng)濟性好的假象

20、，并對300MW機組給水泵電動和汽動驅(qū)動方式的經(jīng)濟性進行比較，指出電動驅(qū)動方式的運行費用低，投資省，經(jīng)濟性明顯優(yōu)于汽動方式16。 大型機組運行多年后，根據(jù)機組運行的實際情況，一種新的選型思路逐漸清晰：采用100%全容量汽泵配置，新建電廠取消電泵備用功能，條件合適的擴建電廠直接取消電泵。對300 MW機組，采用全容量汽泵，不設電泵或只設滿足機組啟動功能要求的啟動電動泵具有節(jié)約投資、節(jié)省占用空間和簡化系統(tǒng)的優(yōu)點78。目前國已有部分電廠成功實現(xiàn)了上述方案，而國外300 MW與更大容量機組配置全容量汽泵已很普遍，從實際應用上也驗證了這一方案的可行性。全容量汽泵在機組低負荷時運行的經(jīng)濟性好于2臺半容量汽

21、泵。從長遠發(fā)展的觀點出發(fā)，對300MW機組設置100%全容量汽泵，不設電動泵或只設滿足機組啟動功能要求的啟動電動泵是給水泵配置的發(fā)展趨勢。 隨著現(xiàn)代先進變速驅(qū)動技術的發(fā)展，出現(xiàn)了新型鍋爐給水泵驅(qū)動技術。新出現(xiàn)的高效液力耦合器，其在50%負荷時還有高達92%左右的效率，比傳統(tǒng)的液力耦合器高20%左右，對傳統(tǒng)意義上汽泵方案熱經(jīng)濟性占優(yōu)的理論提出了挑戰(zhàn)。恩嬋將調(diào)速之星與傳統(tǒng)液力耦合器進行比較，年節(jié)電收益約405.8萬元9。因此，應用高效液力耦合器技術對提高電廠經(jīng)濟性無疑是一種好方法。在交流變頻調(diào)速技術中，無換向器電機調(diào)速技術是在大型機組鍋爐給水泵驅(qū)動方面應用最廣泛、經(jīng)驗最成熟的一種。它具有熱經(jīng)濟性好

22、和熱力系統(tǒng)簡單的優(yōu)點10。隨著電力電子技術的不斷發(fā)展，從長遠觀點看，無換向器電機調(diào)速方式是比較經(jīng)濟而又有發(fā)展前途的驅(qū)動方案。對于新型的主機同軸驅(qū)動給水泵，在減少廠用電消耗的同時，可簡化工藝系統(tǒng)，減少設備工程投資并提高機組熱經(jīng)濟性11-12。雖然它在過去在美國應用中遇到困難而被淘汰，但是它減少了能量傳遞環(huán)節(jié)，提高了能量轉(zhuǎn)換效率，所以它也是給水泵配置方式中重要的發(fā)展方向。 給水泵是發(fā)電廠最重要的輔機之一，國對給水泵配置方式的研究早已不是新鮮話題13?？偨Y國有關文獻，歸納了前人在鍋爐給水泵驅(qū)動方案熱經(jīng)濟性研究上尚存在以下一些不足：(1)片面強調(diào)降低廠用電率，忽視了發(fā)電機組的實際能耗指標；(2)片面強

23、調(diào)小汽輪機的額定工況下的高效率，忽視了小機變工況下的低效率；(3)管道效率與汽動方案其他耗功沒有充分考慮；(4)國大型火電機組鍋爐給水泵容量與驅(qū)動設備容量偏大，沒有充分分析容量偏大對熱經(jīng)濟性的影響。綜上所述，國外300 MW燃煤機組給水泵配置方式多種多樣，國際上，英、法、意、比利時等西歐國家傾向采用電動方式，美、日、前聯(lián)等國家傾向采用汽動方式。由于國外小汽機的效率較高，達86%，故國外學者認為2種方式的經(jīng)濟性相差不大。而國卻普遍認為汽動方式較電動方式供電量大、經(jīng)濟性好，所以300MW機組幾乎都采用汽動給水泵。但由于國產(chǎn)小汽輪機的效率較主機低壓缸效率低得多，所以在實際中必須根據(jù)工程的具體情況，通

24、過綜合分析選擇合理的給水泵配置方式，以提高電廠的經(jīng)濟效益。1.4 課題研究容本文對燃煤機組給水泵不同配置方式進行研究，主要以汽輪機生產(chǎn)的300MW機組為例，主要進行的工作如下： (1)通過進圖書館查閱文獻，上網(wǎng)查詢資料，走訪電廠獲取第一手資料，盡可能多角度、全面地了解本課題的發(fā)展狀況。 (2)對收集的資料進行研究和分析，總結300MW機組給水泵不同配置方式的特點。 (3)通過對上面的分析來確定比選方案，對國300MW機組的不同給水泵配置方式進行計算，初始數(shù)據(jù)由某電廠給出的熱平衡圖給出。2 給水泵的配置方式2.1 給水泵組的配置原則給水泵的配置方式，主要是指給水泵的類型、臺數(shù)和容量的選擇。目前，

25、在大型火電機組中，給水泵主要有汽動給水泵和電動給水泵兩種類型，但是電動給水泵又有定速泵和調(diào)速泵兩種，而汽動給水泵又可以配置不同容量和臺數(shù)，因此給水泵的配置方式呈現(xiàn)出多樣性。給水泵配置方式的選擇涉與到的因素很多，比如鍋爐的型號，汽輪機機組和鍋爐最低允許負荷；汽動泵結構特點、質(zhì)量水平，兩種泵的價格與其運行經(jīng)濟性；還要滿足單元機組的不同運行方式要求等。單元制給水泵的選擇和配置原則應該是保證給水系統(tǒng)運行安全可靠、投資費用最低、運行經(jīng)濟、調(diào)節(jié)靈活、增加供電量。這些原則相互之間不是孤立的，是有聯(lián)系的。通常來講，我們主要適當注意某些設計細節(jié)，不論對于哪種配置方式，都能符合上面所要求的技術條件。2.2 國30

26、0MW機組給水泵組的配置情況調(diào)研分析2.2.1 國給水泵配置情況根據(jù)國家發(fā)布的大中型火力發(fā)電廠設計規(guī)中規(guī)定，對300MW機組的運行給水泵，宜配置1臺容量為最大給水量100%或2臺容量各為最大給水量50%的汽動給水泵。經(jīng)技術經(jīng)濟比較后認為合理時，也可設置3臺容量各為最大給水量50%的調(diào)速電動給水泵13。根據(jù)對國外電廠的調(diào)查，300MW機組給水泵配置方式對國部分電廠進行調(diào)查，得到配置情況如下表。表2-1 300MW電廠給水泵配置情況表序號工程名稱給水泵配置方式備注汽動給水泵電動給水泵1珠江電廠2×50%1×50%2電廠一期1×100%1×50%3沙嶺子電廠一

27、期1×100%1×50%4大唐雞西廠2×50%1×50% 續(xù)表 2-1序號工程名稱給水泵配置方式備注汽動給水泵電動給水泵5沙角A 電廠2×50%1×30%6元寶山3×50%7達拉特電廠3×50%8太一五期3×50%9電廠1×100%1×50%10大壩2×50%1×50%電動泵為定速11吳涇電廠2×50%1×30%電動泵為定速12偃師電廠1×100%1×50%2.2.2 國300MW機組給水泵組的配置方式分析總體來說，300MW

28、機組給水泵配置方式主要有汽動加電動(啟動和備用)和電動兩種方式。目前我國主要采用采用第一種方式，其中汽動泵作為主運行泵，電動泵作為啟動或事故備用泵。這是由于我國上網(wǎng)調(diào)度的特點決定的，而前一種方式比后一種方式的所消耗的廠用電量低，能輸出更多的電量，故我國幾乎全部采用第一種方式。汽動加電動的配置按泵的容量又可以分2種配置：1×100%容量汽動給水泵+1×50%容量啟動電動給水泵；2×50%容量汽動給水泵+1×50%容量汽動給水泵。這兩種方式相比，2×50%容量汽動給水泵中如果有一臺汽動給水泵出現(xiàn)問題，那么備用的50容量電動泵能夠自動投入運行，跟另外

29、一臺50容量的汽動泵并聯(lián)運行，這時候，機組能夠正常滿負荷運行。但是如果是1×100%容量汽動給水泵遇到這種情況，只能依賴50容量的用于備用的電動給水泵，卻不能滿足機組在帶60負荷時的給水需要。故2×50%配置方式具有運行方式靈活，可靠性高的特點。這也是影響我國以往喜歡采用2×50%容量汽動給水泵這種配置的主要因素，比如我國的珠江電廠、電廠等。在國外300 MW與更大容量機組采用1×100%容量汽動給水泵已經(jīng)很普遍，在國使用1×100%容量汽動給水泵的電廠雖然數(shù)量少，但也積累了足夠多的運行經(jīng)驗，這得益于我國大量引進外國先進技術，使得1×

30、100%容量汽動給水泵質(zhì)量上升，可靠性提高。1×100%容量汽動泵比2×50%汽動泵一般節(jié)省投資大約20%，而且1×100%容量汽動泵比2×50%汽動泵的效率更高，降低了機組熱耗大約816kJ/(kW·h)，故1×100%容量汽動給水泵的經(jīng)濟性強于2×50%汽動給水泵。而且在機組40%100%負荷圍，給水泵能夠與主機的負荷變化相對應，這就沒有雙泵并聯(lián)運行的麻煩。正是由于1×100%容量汽動給水泵具有這么突出的優(yōu)點，所以北美和歐洲大力推薦使用1×100%容量汽動給水泵。美國的湯姆斯電廠和蓋文電廠B.B.C公

31、司產(chǎn)130萬千瓦機是100%容量汽動給水泵，甚至一些公司取消了電動備用泵，比如托馬斯·克里克廠60萬千瓦的4號機、卡特爾廠61.5萬千瓦的1、2號機。歐洲的英國電氣公司30萬千瓦機組，英國的韋斯特·伯頓電廠法國拉托公司25萬千瓦機組為100%容量汽動給水泵加2×50%電動給水泵，法國阿爾斯通60萬千瓦機組和西德60萬千瓦機組則為100%容量汽動給水泵加2×25%電動給水泵，英國新66萬千瓦機組則變成了為100%容量汽動給水泵加1×50%電動給水泵，只有一半備用量，向美國靠近。在我國，發(fā)電廠一期1、2號機組和沙嶺子電廠一期1、2號機組是國產(chǎn)300

32、MW 機組，采用了1×100%容量汽動給水泵。但是運行了幾年，成績不理想。原因是多次發(fā)生事故，即汽動給水泵故障跳閘引起鍋爐汽包水位低，機組跳閘，甚至鍋爐干鍋，這樣造成了電廠不能安全運行。所以后面發(fā)電廠二期工程2×300 MW 機組與沙嶺子電廠二期工程2×300 MW 機組(已投產(chǎn))的給水泵都采用2×50%容量，提高了可靠性。但是隨著給水泵技術的進步，我國又有使用1×100%容量給水泵的趨勢，這與國際上給水泵配置方式現(xiàn)狀相吻合。2.2.3 備用給水泵的容量配置分析 目前國300MW 機組電廠的備用泵大多為1×50%容量的電動給水泵，但也

33、有使用1×30%容量的電動給水泵。兩者比較采用30%容量的電動泵可以降低投資。因此，對于2×50%容量的給水泵配置方式時使用備用泵建議采取1×30%容量的電動給水泵，國的吳涇電廠300MW機組給水泵就是采納的這種方式。但是使用50%容量的備用電泵也有好處，因為給水泵的型號一樣，有利于維護和備品備件管理。當300MW機組使用1×100%容量汽動給水泵時，應該保持備用電泵的容量為50%，這樣是為了當汽泵發(fā)生故障時，電泵能夠快速啟用，承擔約60%的機組出力，避免機組停機等事故。通過對國外機組運行情況的了解，給水泵和小汽輪機運行可靠性較高，電動給水泵的備用功能極

34、少使用。GE公司2×50%汽動給水泵和1×100%汽動給水泵的兩種方案也一般不設備用泵，這是因為該公司在20世紀八十年代對給水泵運行情況進行了統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)強迫停機的次數(shù)極低，得出給水泵可靠性高可以不設備用泵的結論。因為取消電泵備用，減少了投資費用，簡化了系統(tǒng)，降低了廠用電率，提高了經(jīng)濟性，所以建議新建電廠進行試點推廣。2.2.4 給水泵運行情況統(tǒng)計根據(jù)2014年電力可靠性指標主要情況知道，參與可靠性統(tǒng)計的20萬千瓦與以上容量給火電機組的水泵組臺數(shù)為3036臺，可用系數(shù)為93.23%。根據(jù)2004年2009年大型火電機組主要輔機運行可靠性指標對電泵和汽泵進行匯總見下表。表2-2

35、 300MW機組給水泵非計劃停運時間統(tǒng)計表年給水泵型式運行系數(shù)(%)可用系數(shù)(%)非計劃停運率(%)非計劃停運時間(小時/臺年)2004電泵31.0394.20.7219.71汽泵83.6593.740.2316.892005電泵32.594.930.7120.36汽泵85.0794.530.2216.432006電泵35.6795.080.6219.49汽泵84.0794.590.1611.82009電泵31.8994.030.719.69汽泵75.5393.50.138.61 從上面的統(tǒng)計可以看出，電動給水泵的平均非停運時間明顯高于汽動給水泵，且給水泵的可靠性逐年提高。據(jù)統(tǒng)計造成給水泵停運

36、的主要原因是密封裝置漏水，其它原因有振動大、磨損等。2.3 給水泵組的驅(qū)動方案 (1)電動機驅(qū)動 電動機驅(qū)動是通過給水泵的給水調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)給水流量，也可以在電動機和給水泵之間設置液力耦合器。液力耦合器是一種利用液體來傳遞轉(zhuǎn)矩的變速裝置，電動機轉(zhuǎn)速不改變，通過改變耦合器的轉(zhuǎn)矩，來達到改變給水泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)給水量或采用其它變速裝置控制電機轉(zhuǎn)速以驅(qū)動給水泵。電動機驅(qū)動方式的特點是系統(tǒng)簡單、運行可靠性高、投資設備費用較低。但是隨著機組功率增大后，因為電動機、變壓器啟動的控制設備容量要求也同時增大，整個裝置的成本費用也同時增大，增加了廠用電率。所以，目前國300MW火電機組通常使用小汽輪機驅(qū)動，只有啟動或

37、備用泵采用電動機驅(qū)動。 (2)主汽輪機驅(qū)動 主汽輪機驅(qū)動方案( 給水泵汽輪機和主汽輪機同軸) 就是給水泵直接采用主汽機驅(qū)動的方式，即在運轉(zhuǎn)層汽輪機機頭側，由汽機主軸通過聯(lián)軸器、減速箱、液力偶合器等傳動裝置帶動給水泵運行14。相對于電動機驅(qū)動和小汽機驅(qū)動，它減少了能量的傳遞環(huán)節(jié)，而不是和其它兩種方式一樣僅僅提高了能量在傳遞上的效率，所以主汽輪機驅(qū)動提高了能量利用水平。在20世紀60年代初期，美國有比較多的電廠采用了這種方式，但后來在應用中由于技術方面等原因逐漸被淘汰。 (3)小汽輪機驅(qū)動 在當代隨著汽輪機發(fā)電機組單機容量和蒸汽參數(shù)的不斷提高，由與主汽輪機分離的汽輪機(即給水泵汽輪機)驅(qū)動給水泵逐

38、漸成為大容量機組中廣泛應用的驅(qū)動方式。為確保給水系統(tǒng)的安全，通常小汽輪機至少必須準備兩路供汽的汽源，即高壓汽源和低壓汽源，以便滿足小汽輪機調(diào)節(jié)性能的要求。高壓汽源主要是主蒸汽來汽，低壓汽源一般是高、中壓缸排汽(即主機四段抽汽)，一般正常工作時，小汽輪機的汽源是低壓汽，當主機負荷下降至一定功率時，可由低壓汽源自動切換至高壓汽源。3 熱經(jīng)濟性比較3.1 火力發(fā)電廠的熱經(jīng)濟性指標 對發(fā)電廠熱力設備不同設置或系統(tǒng)的連接方式進行熱經(jīng)濟性分析或技術經(jīng)濟比較時，都要用到熱經(jīng)濟性指標。評價電站火力發(fā)電廠的熱經(jīng)濟性指標主要有汽耗率、煤耗率、熱耗率和全廠效率四類15-16。(1)汽耗率汽耗率d是指汽輪機組每生產(chǎn)1

39、kW·h電能的耗汽量，單位為kg/(kW·h)，即(3-1)式中 汽輪機的進汽量，kg/h； 發(fā)電機輸出功率，kW；1kg新汽比功，kJ/kg；機械效率；發(fā)電效率。 汽耗率與熱效率沒有直接的關系，它主要由汽輪機實際比功的大小決定，故它不能單獨作為熱經(jīng)濟性指標。如果一臺汽輪機組是在某個進汽參數(shù)下接受全部蒸汽并在某個較低的壓力下排出全部蒸汽的(這里指是沒有給水回熱的和中間再熱的凝汽式汽輪機或背壓式汽輪機)，汽耗率是最恰當?shù)男阅芸己酥笜恕?2)熱耗率熱耗是判斷汽輪發(fā)電機組熱力循環(huán)和運行情況的主要指標，熱耗率是指汽輪機每小時生產(chǎn)一千瓦電能所消耗的熱量。以考慮問題的角度不同，它有兩種

40、形式，一種稱為毛熱耗，一種稱為凈熱耗。對中間再熱式機組采用電動給水泵時的公式如式 (3-2)和 (3-3)。毛熱耗率：(3-2)凈熱耗率：(3-3)采用汽動給水泵時的公式如式 (3-4)和(3-5)。毛熱耗率： (3-4)凈熱耗率： (3-5)式中 熱耗率，kJ/(kW·h)；汽輪機進汽量，kg/h；汽輪機再熱蒸汽量，kg/h；h0 新蒸汽焓，kJ/kg；給水焓，kJ/kg； 熱再熱蒸汽比焓，kJ/kg；冷再熱蒸汽比焓，kJ/kg；電動調(diào)速方式時主機的發(fā)電量，kW；汽動方式時主機的發(fā)電量，kW；泵組耗電量，kW；前置泵軸功率，kW。 從上述可知，熱耗率q反映了發(fā)電廠的熱經(jīng)濟性，是衡量

41、汽輪機發(fā)電組經(jīng)濟性的主要指標之一，但是它沒有考慮鍋爐效率，管道效率以與廠用電等。因此，整個發(fā)電廠的絕對熱耗率比汽輪機發(fā)電機組的熱耗率高。(3)全廠效率凝汽式發(fā)電廠的全廠效率為發(fā)電機輸出功率(以熱量計)與燃料所供給的熱量之比，其可分為全廠發(fā)電效率(毛效率)和全廠供電效率(凈效率)兩種。a.全廠發(fā)電效率：(3-6)式中 發(fā)電機輸出功率，kW； Q全廠熱耗量，kJ/h。 b.全廠供電效率： (3-7)式中 N廠用電功率，kW； e 廠用電率，其為機組在生產(chǎn)電能過程中直接消耗的電量與發(fā)電量的比值。(4)煤耗率煤耗率也稱標準煤耗率，它反映了一個電廠或一臺機組在能量轉(zhuǎn)化過程中的技術完善程度，也反映了其運行

42、水平的高低，同時也是廠際之間或班組之間經(jīng)濟評比和能源規(guī)劃中的重要指標之一。同全廠毛效率和凈效率一樣，標準煤耗率也有發(fā)電標準煤耗率和供電標準煤耗率之分。全廠供電標準煤耗率(簡稱供電煤耗率)，因其能綜合的反映機組的運行能力水平，已成為衡量機組經(jīng)濟最為常用，最為有效的一種能量指標。機組供電煤耗率是指機組每向外供出1kW·h電能平均耗用的標準煤耗，其計算公式為： ( 3-8)式中 機組供電煤耗率，kg/kW·h；鍋爐效率，使鍋爐熱負荷與所供給能量的比值；管道效率，是衡量汽輪機發(fā)電機組工作完善程度的指標；汽輪機效率(汽輪機絕對電效率)，是汽輪機發(fā)電量與吸熱量的比值。電廠的主設備與輔助

43、設備的性能和運行影響著火電廠的經(jīng)濟運行。給水泵作為火電廠耗功最大的輔助設備，那么對于不同的驅(qū)動方式則它的熱經(jīng)濟性不同。3.2 鍋爐給水泵熱經(jīng)濟性比較方法介紹 熱力系統(tǒng)計算有“定功率計算”和“定流量計算”兩種。對負荷已給定情況下的計算，稱為“定功率計算”，其結果為給定功率下汽輪機新汽耗量、各抽汽量與熱經(jīng)濟性指標；當給定汽輪機進汽量情況下，進行熱力系統(tǒng)計算，稱為“定流量計算”，其結果是求得給定流量下汽輪發(fā)電機組的功率與其熱經(jīng)濟性指標。無論是定流量計算還是定功率計算，其結果應該是一樣的，本文采用定流量計算。3.2.1 比較兩種方式的相對效率給水泵驅(qū)動方式的選擇主要取決于熱經(jīng)濟性的高低。在主機的主蒸汽

44、、再熱蒸汽與各級回熱抽汽的流量、參數(shù)一樣的前提下，用于驅(qū)動小汽機的抽汽的相對效率與一樣抽汽量情況下，電動方式的能量轉(zhuǎn)換的相對效率進行比較，看哪種驅(qū)動方式的相對效率高。 當采用汽動泵時，相對效率：( 3-9)式中 小汽機效率；小汽機機械效率； hex蒸汽從小汽機入口至排汽口的焓降；Hex抽汽口至主機排汽口的焓降。 當采用電動泵時，相對效率為：( 3-10)式中 主機低壓缸效率；發(fā)電機效率；變壓器與輸電效率；電動機效率；升速齒輪效率；液力耦合器效率；發(fā)電機組機械效率。以創(chuàng)元電廠300MW機組為例，在THA工況時，根據(jù)汽輪機提供的熱平衡圖，此時抽汽口處壓力為0.7514MPa，焓為3120.3kJ/

45、kg，小汽機進口處壓力為0.7138MPa，排汽壓力為7.18kPa，焓為2456.1kJ/kg，主機排汽焓為2363.3kJ/kg，計算得=87.7%，則=70.5%，=75%，可以得出電動方式熱經(jīng)濟性高于汽動方式。但是上面的計算所得出的結論很片面，因為實際運行中機組不可能一直處于同一工況，而實際上不同工況機組效率不一樣，所以我們不能簡單的把某種工況下的效率進行比較。3.2.2 比較各自的輸出凈功率假定主機的主、再熱蒸汽參數(shù)和終參數(shù)一樣， 給水溫度與其蒸汽流量均相等，如果采用小汽機比帶有液力耦合器的電動機能夠使機組輸出凈功率有所增加，則表明采用小汽機驅(qū)動給水泵方案是經(jīng)濟的，反之，則表明采用電動機驅(qū)動給水泵方案是經(jīng)濟的5。 當用汽動泵時，輸出的凈功率為： ( 3-11) ( 3-12)式中 發(fā)電機組額定輸出功率，kW；小汽機所用蒸汽在主機抽汽點后可發(fā)出的功率，kW；小汽機抽汽量，t/h。 當用電動泵時，輸出凈功率為： ( 3-13) ( 3-14)式中 電泵電動機發(fā)出的功率，kW；小汽輪機發(fā)出的功率，kW； 電能傳遞效率()。 相等的條件下凈功率之差： (