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電廠大型機組鍋爐給水泵系統(tǒng)配置選型分析

2017-03-30 17:41:55何啟宏黃城王躍騰
中國科技博覽 2017年2期
關(guān)鍵詞:給水系統(tǒng)

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)計優(yōu)化,采用兩臺機組給水系統(tǒng)配置一套30%BMCR容量純啟動用電動給水泵,大大節(jié)省了初始投資,減少了運行、維護工作,具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。本項目獲得了國家發(fā)明專利,可供新建電廠借鑒參考。

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

中圖分類號:TK262 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)02-0143-01

1 項目簡介

廣東粵電大埔發(fā)電有限公司(以下簡稱本公司)1、2號機組為異地新建機組,容量為600MW。三大主機均采用上海電氣集團產(chǎn)品。經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計,本公司兩臺機組給水系統(tǒng)配置一套30%BMCR容量純啟動用電動給水泵,每臺機組配1臺100%容量汽動給水泵,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 電動給水泵的功能選擇

2.1 鍋爐啟動要求

電動給水泵的容量與鍋爐最小直流負荷有關(guān),而鍋爐最小直流負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荷均為25~30%BMCR。對于沒有啟動循環(huán)泵的鍋爐,電動給水泵的容量需滿足鍋爐最小直流負荷的要求。根據(jù)上述要求,對應(yīng)鍋爐最小直流負荷,配置的電動給水泵應(yīng)選擇25~30%的容量,以滿足鍋爐啟動要求。

2.2 汽動給水泵組切換要求

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

2.3 電動給水泵電動機功率要求

由于電動機的容量大小和電動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)大容量機組均采用定-滑-定運行方式,600MW等級機組采用30%BMCR容量的電泵時,僅具有啟動功能和同時具備啟動/備用功能的電機功率分別是~3000kW和~8500kW。

2.4 電動給水泵電動機電壓等級要求

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

3 電動給水泵采用啟動與備用的比較

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

通過對給水泵生產(chǎn)廠家和有關(guān)電廠的調(diào)研,給水泵汽輪機的可靠性可以與主汽輪機相當(dāng),而給水泵的事故率也很低。所以啟動/備用功能的電動給水泵,備用功能極少投用,啟動時也可用汽泵直接啟動。根據(jù)有關(guān)文獻,GE公司2×50%汽動給水泵和1×100%汽動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其的快速修復(fù)能力,該公司1979~1993年對給水泵組的統(tǒng)計強迫停機率僅為0.16%。因此,按進口機組的故障率,完全可以只設(shè)啟動用電動給水泵或不設(shè)電泵。

隨著汽動給水泵可靠性的不斷提高,電動給水泵的備用功能已越來越弱化。目前日本的1000MW超超臨界機組在電動給水泵的選型時已基本不考慮備用功能,而僅考慮啟動功能。實際上一臺汽動給水泵事故退出后,電動給水泵要立即投入并聯(lián)運行,備用條件復(fù)雜,電泵的油系統(tǒng)須經(jīng)常運行,泵始終處于熱備用,泵出口電動閘閥常開,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)置電泵的自動投入等,如此多的條件如有一項不能滿足則不能實現(xiàn)。一般情況下,當(dāng)一臺汽泵故障時,只能先降負荷運行,然后再啟動電動給水泵。

從目前我國實際情況看,600MW超(超)臨界機組汽動給水泵組的運行可靠性已達到很高水平,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機組30%容量電動定速啟動泵和30%容量電動調(diào)速(偶合器進口)備用泵的初投資價差高達1472萬元。因此,取消電動給水泵的備用功能可以明顯降低電廠的初投資。

4 電動給水泵配置選擇

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

當(dāng)兩臺機組配一套啟動泵時,啟動給水系統(tǒng)將按擴大單元制設(shè)計,見下圖1。

擴大單元制比單元制系統(tǒng)節(jié)約一臺啟動給水泵,但系統(tǒng)連接相對比較復(fù)雜。采用擴大單元制方案電氣系統(tǒng)需增加一面隔離開關(guān)切換柜,從每臺機組的6kV分別設(shè)置一個斷路器柜,經(jīng)電纜分別引接至隔離開關(guān)切換柜(設(shè)置兩臺隔離開關(guān)),再由隔離開關(guān)切換柜引接至電動給水泵。隔離開關(guān)切換柜與相應(yīng)的6kV柜進行電氣閉鎖,確保與運行機組的對應(yīng),避免電氣回路的合環(huán)運行。此方案可確保運行的可靠性,但相對與單元制接線而言,增加了一臺隔離開關(guān)切換柜及相應(yīng)控制回路的復(fù)雜性。控制方面將給水泵及閥門直接納入單元機組DCS公用網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)二臺機組在DCS系統(tǒng)統(tǒng)一監(jiān)控,并確保任何時候僅有一臺機組能發(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,本公司兩臺機組采用配置一套30%BMCR容量、啟動用電動給水泵的方案,創(chuàng)新性地解決了新建機組必須要配置電動給水泵的要求,又節(jié)省了初始投資。為此,我司申請了本設(shè)計的發(fā)明專利,并獲得了國家實用新型專利(一種電廠大型機組鍋爐給水泵系統(tǒng) ZL 2015 2 1058502.6 )。

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