主给水泵移至高加出口后小机供汽分析

裴丹　吕风臣　唐明鹏

摘 要：针对超超临界机组主给水泵移至高加出口的研究，本文分析了在主给水泵移至高加出口后，前置泵与主泵同轴采用小机驱动方式对效率的影响，提出了采用与主泵同轴方式驱动前置泵的优势。

关键词：高压加热器；主给水泵；超超临界机组

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.037

0 前言

超超临界机组高加汽水两侧的压差大，同时管束和管板承受着热应力和内压应力的双重作用，在内压应力和热应力叠加作用下，容易发生变形造成高加泄露。为了降低汽水两侧压差的方法，有学者专家提出了将主给水泵的位置由除氧器出口移至高加出口处以降低高加内部的给水压力的设想。本文针对主给水泵移至高加出口后，对主给水泵小汽机汽源选择和前置泵驱动方式进行了分析，提出了继续使用四段抽汽为小汽机供汽和前置泵采用与主泵同轴驱动的运行方式，并对经济性进行了分析。

1 主给水泵位置改变后对小机汽源的影响

根据火电机组回热系统的分析，小机选用低压侧汽源更符合能量梯级利用的原则，有利于减少冷源损失，所以小机应当适当选用低压汽源。主给水泵位置改变后，主给水泵的入口压力增加，主给水泵所需功率减小，这样如果小汽机汽源与主泵位置改变前同样选择四段抽汽，小汽机需要的抽汽量也会减少，因此主泵位置改变后从经济学角度考虑更适合选择低压汽源。

2 主泵位置改变后前置泵功耗的影响

主给水泵移至高加出口后由于进口水温变为高加出口温度，温度提高，为保证主泵不发生汽蚀必须提高前置泵的出口压力，这样前置泵的功率增加。1000MW机组前置泵的出口压力由原来的1.87MPa提高到9.5MPa才能保证主泵不发生汽蚀[1]，前置泵功率由原来的0.96MW增加到9.41MW，如果采用电动驱动方式，前置泵耗电率由0.096%增加到0.941%，厂用电率由4.656%增加至5.501%[2]。为了降低厂用电率，前置泵可以采用与主泵同轴的布置方式通过小机驱动。

3 前置泵利用小机驱动优势分析

（1）系统布置情况，前置泵与主泵同为小机供汽驱动的连结方式如下：给水泵—小机—齿轮箱—前置泵。这种方式的优点是通过提高小机的盘车转速解决了给水泵的盘车转速要求，减小了汽动给水泵组轴系长度，降低了轴系振动的可能性，同时也很大程度上降低了泵组安装和检修的工作量。

（2）在节省耗电方面，因驱动前置泵增加的小机功率对小机价格几乎无影响，同时取消两台前置泵电机，以1000MW机组为例，给水泵移至高加出口如果采用电动方式驱动前置泵，两台前置泵电机30年累计耗电约1×1010kW·h[3]，可以看出利用小机驱动前置泵机组的运行经济性提高较为显著。

（3）在热经济性方面，主给水泵移至高加出口后，为了保证主泵不发生汽蚀，主泵入口压力即前置泵出口压力与之前相比大幅度提高，如果前置泵不使用小机驱动方式的话，小机需要的抽汽焓与位置改变前相比减小，如果继续使用四段抽汽为小机供汽明显不经济[4]。在安全稳定运行方面，小机使用四段抽汽的技术最为成熟，是目前安全稳定的运行方式。如果前置泵采用小机驱动，四段抽汽焓将增加，将前置泵与主泵作为一个整体泵组考虑的话，如果前置泵采用小机驱动，主给水泵移至高加出口后对四段抽汽焓的影响不大，这样即保证了运行的安全稳定，也提高了机组的经济性。

（4）小机供汽方式分析。小汽机供汽一般设计为高低压两路汽源，低压汽源为四段抽汽，高压汽源为冷再，在低调门接近全开仍无法满足小机运行时切入高压汽源。机组带正常负荷运行时，如果冷再至小机汽源始终保持热备用状态就需要将此管道疏水处于常开，直接造成热量损失和真空下降，对机组经济性造成影响。按照目前制造厂家的设计标准，给水泵小汽机汽源切换无论采用内部切换还是外切换，均可以实现低负荷时给水泵汽輪机高低压汽源的勿扰切换。给水泵小汽机高低压汽源无扰切换时，冷端再热蒸汽压力很大，如果调控不好高压汽源至小机的高压管道调门开度，就会很容易造成高低压调阀重叠度大，发生给水泵汽轮机高低调阀频繁抖动现象，甚至进汽超压，造成小汽轮机超速事故。此外，切换方式切换至冷段再热蒸汽高压汽源后，给水泵小汽轮机高压管道调门前压力比低压汽源压力高。此时低压调节汽阀处于全开位置，若低压汽源管道逆止阀不严，蒸汽将通过抽汽管道返回至主机汽缸，不但影响主机效率，对主机来说也是一个重大危险因素。通过多台火电机组调试及运行，冷再至小机汽源平时不直接在保持热备用状态，而是将冷再至辅汽联箱管道保持热备用状态，这样通过辅汽联箱间接形成对小机供汽的可靠保障。小机供汽优化运行方式如下：四抽至小机电动门处于开状态，辅汽至小机电动门处于开状态，保证辅汽对小机的汽源热备用状态，一旦发生低负荷情况四抽压力降低，通过冷再至辅汽供汽的调节，辅汽能直接保障小汽机的供汽。

4 结论

（1）主给水泵移至高加出口后，前置泵采用小机驱动节约设备投资 。

（2）主给水泵移至高加出口后，前置泵采用小机驱动可节约厂用电率。

（3）继续使用四段抽汽作为小机汽源，仍然保持较高的热经济性，同时将冷再不再直接给小汽机热备用而是作为辅汽备用汽源，将四段抽汽与辅汽至小汽机供汽并列运行，采用这种小汽机供汽方式提高了机组的安全稳定性。

参考文献：

[1]周兰欣，陈龙.超超临界机组主给水泵移至高加出口方法研究[J] .汽轮机技术，2015（10）：363-364.

[2]周兰欣，陈龙，周二奇.主给水泵移至高加出口方法及热经济性研究[J].电站系统工程，2016（01）：35-37.

[3]陈建县，陶磊.超超临界1000MW机组汽动给水前置泵的优化配置[J].电力建设，2007（12）：67-69.

[4]付文峰，李飞，王蓝婧.除氧器和给水泵汽轮机汽源与汽轮机抽气口的协同优化[J].华北电力大学学报，2014（05）：94-100.

作者简介：裴丹（1980-），男，辽宁沈阳人，硕士研究生，工程师，主要从事汽轮机调试和试验工作。