给水系统设计专题报告

武安煤矸石电厂工程专题报告河北省电力勘测设计研究院给水系统设计专题报告武安煤矸石电厂工程专题报告河北省电力勘测设计研究院批准：审核：校核：安艳琴编写：张壮武安煤矸石电厂工程专题报告河北省电力勘测设计研究院目录1工程概况........................................................................................................................................................122给水泵比选方案问题的提出.........................................................................................................................123亚临界空冷300MW机组配置汽动给水泵的可行性分析.........................................................................133.1汽动给水泵配置方案..............................................................................................................................133.2汽泵方案中电动泵功能的选择..............................................................................................................133.3取消电动泵的备用功能可行性..............................................................................................................143.4汽动给水泵推荐方案..............................................................................................................................153.5给水泵汽轮机冷却方式..........................................................................................................................154电动给水泵方案.............................................................................................................................................174.13×50%容量电动给水泵方案...................................................................................................................175汽泵、电泵两个方案的技术经济分析.........................................................................................................175.1初投资比较..............................................................................................................................................175.2运行费用比较..........................................................................................................................................216结论................................................................................................................................................................23武安煤矸石电厂工程专题报告河北省电力勘测设计研究院【内容摘要】给水泵是发电厂重要辅机之一，投资在全厂辅机之中占有较大的比例，同时电动给水泵也是最大的厂用电负荷，对电厂安全、经济运行起非常重要的作用。从设计上讲，给水泵选型直接影响热力系统设计和主厂房的布置格局。本专题对采用汽动给水泵还是电动给水泵的方案进行了专题比选。本专题报告以哈尔滨汽轮机厂提供的汽机THA工况为基础，通过对本工程给水泵的配置方案进行了综合比较。推荐采用3×50%容量的电动调速给水泵方案。1工程概况邯郸矿区2006年生产原煤542.3万吨，矿区选煤厂设计生产能力为480万吨/年。目前选煤厂年产副产品190余万吨，其中：煤泥66万吨、洗矸55万吨、中煤72万吨。根据邯郸矿业集团“十一五”发展规划，预计到2010年，邯郸矿区煤炭生产规模为851万吨/年，洗选加工能力将达到810万吨/年。届时矿区年产煤矸石、煤泥等低热值燃料380万吨，其中：煤泥94万吨、洗矸96万吨、中煤100万吨、掘进矸煤40万吨、普通矸石49万吨。根据河北省煤炭工业办公室文件冀煤办[2007]13号“关于河北金牛能源邯郸矿业集团煤矸石综合利用方案的批复”（2007年05月16日），预计到2010年邯郸矿区剩余煤矸石、煤泥等劣质燃料214万吨/年。为此，邯矿集团计划投资建设2×300MW亚临界中间再热纯凝空冷式机组，考虑燃料供应量及场地条件等因素，本期2×300MW机组不考虑原地扩建。本期工程装设2×300MW亚临界空冷机组，汽轮机参数推荐采用16.67MPa/538℃/538℃，锅炉采用循环流化床锅炉。2给水泵比选方案问题的提出给水泵的驱动形式有汽动和电动两种，这两种方式的优劣取决于两个主要因素，其一，采用不同驱动方式会影响到整台机组的净出力。其二，两种驱动方式对电厂初投资的影响及运行维护（灵活性、可靠性、经济性）等的差异。本期工程拟建设安装两台亚临界300MW空冷机组。由于国外已经投运的300MW等级的空冷机组，无论采用直接空冷机组或间接空冷机组，全部采用电动给水泵，在我国300MW等级的空冷机组参照国外设计大都采用了电动给水泵方案。因为空冷机组受环境气温、大气压力、风向风速和机组成熟程度等影响因素较多，给水系统配置电动给水泵，其系统简单、可靠性高，为整个机组的安全可靠运行提供了可靠的条件。但是鉴于目前国内大部分电网的调度特点是按发电机端的输出功率(铭牌功率)进行调度，发电武安煤矸石电厂工程专题报告河北省电力勘测设计研究院企业为减少厂用电耗能，增加机组的净供电量提高电厂的收益，对采用汽动泵方案的可行性提出了要求。由此出现了托克托电厂三、四期工程、华能铜川电厂、华能上安电厂三期等工程中都采用了汽动给水泵设计方案（其均为600MW机组）。由于给水泵是发电厂最重要的辅机之一，投资在全厂辅机之中占有较大的比例，同时电动给水泵也是最大的厂用电负荷，对电厂安全、稳定和经济运行起非常重要的作用。从设计上讲，给水泵的选型直接影响到热力系统设计和主厂房布置格局，因此需要对两种给水泵方式进行探讨，选择对本工程最有利的设计方案。3亚临界空冷300MW机组配置汽动给水泵的可行性分析如果空冷机组采用汽动给水泵，由于汽动给水泵增加了小汽轮机抽汽，在保证发电机端发满负荷的前提下，需要增加汽轮机的进汽量。三大主机厂目前都有亚临界空冷330MW~350MW机组的制造业绩，各厂的设计方案无论是高中压模块还是低压模块均为成熟技术。如果采用汽动给水泵在夏季仍要满发，必需增加高中压缸的通流能力，并对低压缸通流部分的末级和次末级叶片进行改造。根据主机厂目前的产品系列及设计制造能力，从技术层面上讲制造厂已能提供更大容量的（600MW，1000MW）空冷机组，因此采用汽动给水泵在技术上也是可行的。3.1汽动给水泵配置方案采用汽动泵方案，一般配置方案有两种：（1）2×50%容量；（2）1×100%容量。2×50%容量汽动泵方案，类同于国内常规300MW机组的设计，其优点是采用已成熟的国产设备，运行灵活，可以适应机组各种负荷，是国内300MW机组的典型配置，为国内多数电厂所采用，也为大火规推荐方案。1×100%容量汽动泵方案相当于600MW机组的半容量汽动泵，也是国内可批量生产的成熟产品，优点是运行经济性更高，系统简单、易于布置，节省了布置空间和设备投资，在国外被较多采用；该方案的缺点是机组运行灵活性较差，特别是机组投运初期，国产机组的运行实践证明：一旦给水泵组个别部套发生故障会造成整个机组的停运，因此对给水泵组可靠性要求极高。3.2汽泵方案中电动泵功能的选择为了满足机组启动灵活的要求，电厂中通常配有电动给水泵。根据电动给水泵在机组中的功能区分，分为启动泵和启动/备用泵的两种。1)启动泵：其作用仅在机组启动过程，满足机组启动时流量和压力要求。在一定负荷下切换到汽泵后，即切除退出给水系统。2)启动/备用泵：其作用不仅要满足机组启动时流量和压力的要求。同时，在机组武安煤矸石电厂工程专题报告河北省电力勘测设计研究院运行过程中，处于热备用，当一台汽动给水泵发生故障时，能与另一台汽动给水泵并列运行，维持机组在尽量高的负荷下运行。作为启动功能，电动给水泵的选择必须满足以下两个要求：(1)满足锅炉最小负荷的要求。(2)满足机组达到某一负荷后，产生的蒸汽能通过旁路供给小汽机高压进汽，并足以驱动小汽机带动给水泵供给锅炉所需的给水流量和压力。从而达到切除电泵的目的。而对于启动/备用功能，电动给水泵除必须考虑上述两个要求外，还要求具有足够高的扬程，以实现与一台汽动给水泵并联运行时，保证机组能在尽量高的负荷下运行。而机组运行方式不同，配置的电动给水泵容量不同，两泵并列运行时所能维持的机组负荷就不同。给水泵扬程的确定是根据省煤器入口给水压力、除氧器水箱压力、锅炉省煤器入口与除氧器水箱水位间的水柱净压差和给水管道的总流动阻力计算。作为启动/备用的电动给水泵，由于要实现与汽动泵并联来维持机组的高负荷运行，要求其扬程和汽动给水泵的扬程接近。而仅具有启动功能的电动泵，其扬程仅考虑保证满足机组从启动到与汽动泵完成切换的过程即可。通常汽动泵在机组负荷约25％～30％时投入运行，在此负荷范围内，省煤器所需的进口压力较低，因此，仅启动用的电动给水泵扬程比同时具有备用功能的电动给水泵低的多，泵的轴功率和电动机功率也较小，因此投资方面也比启动/备用泵低。3.3取消电动泵的备用功能可行性国内300MW等级机组采用汽动泵方案时，通常还设有一台30%~50%容量的电动给水泵作为启动、备用之用。近来随着汽动给水泵组设备可靠性的不断提高以及优化系统、降低工程投资的要求更加迫切，对大型机组是否必须设电动备用泵甚至取消电动泵问题的讨论已日见增多，电动泵的功能确定为作备用泵的最大优点是不因汽动泵的故障而影响汽轮机组的满发，但缺点是增加了初投资。其核心问题是：要用多大的初投资来换取汽动泵可能出现的故障。本工程为常规300MW亚临界机组，给水泵取消电动泵的备用功能只不过节省了一个很便宜可国产的液偶，带来的却是对机组稳定运行的巨大影响：本工程为300MW亚临界空冷机组，空冷机