300mw燃煤机组锅炉给水泵配置方式的研究毕业论文(编辑修改稿)

300mw燃煤机组锅炉给水泵配置方式的研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

结国内有关文献，归纳了前人在锅炉给水泵驱动方案热经济性研究上尚存在以下一些不足： (1)片面强调降低厂用电率，忽视了发电机组的实际能耗指标； (2)片面强调小汽轮机的额定工况下的高效率，忽视了小机变工况下的低效率； (3)管道效率及汽动方案其他耗功没有充 分考虑； (4)国内大型火电机组锅炉给水泵容量及驱动设备容量偏大，没有充分分析容量偏大对热经济性的影响。 综上所述，国内外 300 MW 燃煤机组给水泵配置方式多种多样，国际上，英、法、意、比利时等西欧国家倾向采用电动方式，美、日、前苏联等国家倾向采用汽动方式。 由于国外小汽机的内效率较高，达 86%，故国外学者认为 2 种方式的经济性相差不大。 而国内却普遍认为汽动方式较电动方式供电量大、经济性好，所以 300MW 机组几乎都采用汽动给水泵。 但由于国产小汽轮机的内效率较主机低压缸内效率低得多，所以在实际中必须根据工程的具体情 况，通过综合分析选择合理的给水泵配置方式，以提高电厂的经济效益。 第 4 页 共 25 页 课题研究内容 本文对燃煤机组给水泵不同配置方式进行研究，主要以上海汽轮机有限公司生产的300MW 机组为例，主要进行的工作如下： (1)通过进图书馆查阅文献，上网查询资料，走访电厂获取第一手资料，尽可能多角度、全面地了解本课题的发展状况。 (2)对收集的资料进行研究和分析，总结 300MW 机组给水泵不同配置方式的特点。 (3)通过对上面的分析来确定比选方案，对国内 300MW 机组的不同给水泵配置方式进行计算， 初始数据由某电厂给出的热平衡图给出。 2 给水泵的配置方式 第 5 页 共 25 页 给水泵组的配置原则 给水泵的配置方式，主要是指给水泵的类型、台数和容量的选择。 目前，在大型火电机组中，给水泵主要有汽动给水泵和电动给水泵两种类型，但是电动给水泵又有定速泵和调速泵两种，而汽动给水泵又可以配置不同容量和台数，因此给水泵的配置方式呈现出多样性。 给水泵配置方式的选择涉及到的因素很多，比如锅炉的型号，汽轮机机组和锅炉最低允许负荷；汽动泵结构特点、质量水平，两种泵的价格及其运行经济性；还要满足 单元机组的不同运行方式要求等。 单元制给水泵的选择和配置原则应该是保证给水系统运行安全可靠、投资费用最低、运行经济、调节灵活、增加供电量。 这些原则相互之间不是孤立的，是有联系的。 通常来讲，我们主要适当注意某些设计细节，不论对于哪种配置方式，都能符合上面所要求的技术条件。 国内 300MW机组给水泵组的配置情况调研分析 国内给水泵配置情况 根据国家发布的《大中型火力发电厂设计规范》中规定，对 300MW 机组的运行给水泵，宜配置 1 台容量为最大给水量 100%或 2 台容量各为最大给水量 50%的汽动给水泵。 经技术经济比较后认为合理时，也可设置 3 台容量各为最大给水量 50%的调速电动给水泵 [13]。 根据对国内外电厂的调查， 300MW 机组给水泵配置方式对国内部分电厂进行调查，得到配置情况如下表。 表 21 300MW 电厂给水泵配置情况表 序号 工程名称 给水泵配置方式 备注 汽动给水泵 电动给水泵 1 珠江电厂 250% 150% — 2 湛江电厂一期 1100% 150% — 3 沙岭子电厂一期 1100% 150% — 4 大唐鸡西Ｂ厂 250% 150% — 续表 21 序号 工程名称 给水泵配置方式 备注 汽动给水泵 电动给水泵 第 6 页 共 25 页 5 沙角 A 电厂 250% 130% — 6 元宝山 — 350% — 7 内蒙古达拉特电 厂 — 350% — 8 太一五期 — 350% — 9 张家口电厂 1100% 150% — 10 大坝 250% 150% 电动泵为定速 11 吴泾电厂 250% 130% 电动泵为定速 12 偃师电厂 1100% 150% — 国内 300MW 机组给水泵组的配置方式分析 总体来说， 300MW 机组给水泵配置方式主要有汽动加电动 (启动和备用 )和电动两种方式。 目前我国主要采用采用第一种方式，其中汽动泵作为主运行泵，电动泵作为启动或事故备用泵。 这是由于我国上网调度的特点决定的，而前一种方式比后一种方式的所消耗的厂用电量低，能输出更多的电量，故我国几乎全部采用第一种方式。 汽动加电动的配置按泵的容量又可以分 2 种配置： 1100%容量汽动给水泵 +150%容量启动电动给水泵； 250%容量汽动给水泵 +150%容量汽动给水泵。 这两种方式相比， 250%容量汽动给水泵中如果有一台汽动给水泵出现问题，那么备用的 50％容量电动泵能够自动投入运行，跟另外一台 50％容量的汽动泵并联运行，这时候，机组能够正常满负荷运行。 但是如果是 1100%容量汽动给水泵遇到这种情况，只能依赖 50％容量的用于备用的电动给水泵，却不能满足机组在带 60％负荷时的给水需要。 故 250%配置方式具有运行方式灵活，可靠性高的特点。 这也是影响我国以往喜欢采用 250%容量汽动给水泵这种配置 的主要因素，比如我国的珠江电厂、青岛电厂等。 在国外 300 MW及更大容量机组采用 1100%容量汽动给水泵已经很普遍，在国内使用 1100%容量汽动给水泵的电厂虽然数量少，但也积累了足够多的运行经验，这得益于我国大量引进外国先进技术，使得 1100%容量汽动给水泵质量上升，可靠性提高。 1100%容量汽动泵比250%汽动泵一般节省投资大约 20%，而且 1100%容量汽动泵比 250%汽动泵的效率更高，降低了机组热耗大约 8～ 16kJ/(kWh)，故 1100%容量汽动给水泵的经济性强于250%汽动给水泵。 而且在机组 40%~100%负荷范围内，给水泵能够与主机的负荷变化相对应，这就没有双泵并联运行的麻烦。 正是由于 1100%容量 汽动给水泵具有这么突出的优点，所以北美和欧洲大力推荐使用 1100%容量汽动给水泵。 美国的汤姆斯电厂 第 7 页 共 25 页 和盖文电厂 公司产 130 万千瓦机是 100%容量汽动给水泵，甚至一些公司取消了电动备用泵，比如托马斯 克里克厂 60 万千瓦的 4 号机、卡特尔厂 万千瓦的 2号机。 欧洲的英国电气公司 30 万千瓦机组，英国的韦斯特 伯顿电厂法国拉托公司 25万千瓦机组为 100%容量汽动给水泵加 250%电动给水泵，法国阿尔斯通 60 万千瓦机组和西德 60 万千瓦机组则为 100%容量汽动给水泵加 225%电动给水泵，英国新 66 万千瓦机组则变成了为 100%容量汽动给水泵加 150%电动给水泵，只有一半备用量，向美国靠近。 在我国， 湛江发电厂一期 2 号机组和沙岭子电厂一期 2 号机组是国产 300MW 机组，采用了 1100%容量汽动给水泵。 但是运行了几年 ，成绩不理想。 原因是多次发生事故，即汽动给水泵故障跳闸引起锅炉汽包水位低，机组跳闸，甚至锅炉干锅，这样造成了电厂不能安全运行。 所以后面湛江发电厂二期工程 2300 MW 机组及沙岭子电厂二期工程 2300 MW 机组 (已投产 )的给水泵都采用 250%容量，提高了可靠性。 但是随着给水泵技术的进步，我国又有使用 1100%容量给水泵的趋势，这与国际上给水泵配置方式现状相吻合。 备用给水泵的容量配置分析 目前国内 300MW 机组电厂的备用泵大多为 150%容量的电动给水泵，但也有使用130%容量的电动给水泵。 两者比较采用 30%容量的电动泵可以降低投资。 因此，对于250%容量的给水泵配置方式时使用备用泵建议采取 130%容量的电动给水泵， 国内的吴泾电厂 300MW 机组给水泵就是采纳的这种方式。 但是使用 50%容量的备用电泵也有好处，因为给水泵的型号一样，有利于维护和备品备件管理。 当 300MW机组使用 1100%容量汽动给水泵时，应该保持备用电泵的容量为 50%，这样是为了当汽泵发生故障时，电泵能够快速启用，承担约 60%的机组出力，避免机组停机等事故。 通过对国外机组运行情况的了解，给水泵和小汽轮机运行可靠性较高，电动给水泵的备用功能极少使用。 GE 公司 250%汽动给水泵和 1100%汽动给水泵的两种方案也一般不设备用泵，这是因为该公司在 20 世纪八十 年代对给水泵运行情况进行了统计，发现强迫停机的次数极低，得出给水泵可靠性高可以不设备用泵的结论。 因为取消电泵备用，减少了投资费用，简化了系统，降低了厂用电率，提高了经济性，所以建议新建电厂进行试点推广。 给水泵运行情况统计 根据 2020 年电力可靠性指标主要情况知道，参与可靠性统计的 20 万千瓦及以上容量给火电机组的水泵组台数为 3036 台，可用系数为 %。 根据 2020 年～ 2020 年大 第 8 页 共 25 页 型火电机组主要辅机运行可靠性指标对电泵和汽泵进行汇总见下表。 表 22 300MW 机组给水泵非计划停 运时间统计表 年 给水泵型式 运行系数 (%) 可用系数 (%) 非计划停运率 (%) 非计划停运时间 (小时 /台年 ) 2020 电泵 汽泵 2020 电泵 汽泵 2020 电泵 汽泵 2020 电泵 汽泵 从上面的统计可以看出，电动给水泵的平均非停运时间明显高于汽动给水泵，且给水泵的可靠性逐年提高。 据统计造成给水泵停运的主要原因是密封装置漏水，其它原因有振动大、磨损等。 给水泵组的驱动方案 (1)电动机驱动 电动机驱动是通过给水泵的给水调节阀来调节给水流量，也可以在电动机和给水泵之间设置液力耦合器。 液力耦合器是一种利用液体来传递转矩的变速装置，电动机转速不改变，通过改变耦合器的转矩，来达到改变给水泵的转速调 节给水量或采用其它变速装置控制电机转速以驱动给水泵。 电动机驱动方式的特点是系统简单、运行可靠性高、投资设备费用较低。 但是随着机组功率增大后，因为电动机、变压器启动的控制设备容量要求也同时增大，整个装置的成本费用也同时增大，增加了厂用电率。 所以，目前国内 300MW 火电机组通常使用小汽轮机驱动，只有启动或备用泵采用电动机驱动。 (2)主汽轮机驱动 主汽轮机驱动方案 ( 给水泵汽轮机和 主汽轮机同轴 ) 就是给水泵直接采用主汽机驱动的方式，即在运转层汽轮机机头侧，由汽机主轴通过联轴器、减速箱、液力偶合器等传动装置带动给水泵运行 [14]。 相对于电动机驱动和小汽机驱动，它减少了能量的传递环节，而不是和其它两种方式一样仅仅提高了能量在传递上的效率，所以主汽轮机驱动提高了能量利用水平。 在 20 世纪 60 年代初期，美国有比较多的电厂采用了这种方式，但后来在应用中由于技术方面等原因逐渐被淘汰。 (3)小汽轮机驱动 第 9 页 共 25 页 在当代随着汽轮机发电机组单机容量和蒸汽参数的不断提高，由与主汽轮机分离的汽轮机 (即给水泵汽轮机 )驱动给水泵逐渐成为大容量机组中广泛应用的驱动方式。 为确保给水系统的安全，通常小汽轮机至少必须准备两路供汽的汽源，即高压汽源和低压汽源，以便满足小汽轮机调节性能的要求。 高压汽源主要是主蒸汽来汽，低压汽源一般是高、中压缸排汽 (即主机四段抽汽 )，一般正常工作时，小汽轮机的汽源是低压汽，当主机负荷下降至一定功率时，可由低压汽源自动切换至高压汽源。 3 热经济性比较 火力发电厂的热经济性指标 第 10 页 共 25 页 对发电厂热力设备不同设置或系统的连接方式进行热经济性分析或 技术经济比较时，都要用到热经济性指标。 评价电站火力发电厂的热经济性指标主要有汽耗率、煤耗率、热耗率和全厂效率四类 [1516]。 (1)汽耗率 汽耗率 d 是指汽轮机组每生产 1kWh 电能的耗汽量，单位为 kg/(kWh)，即 gmie wPDd 36000  (31) 式中 0D ——汽轮机的进汽量， kg/h； eP——发电机输出功率， kW； iw——1kg 新汽比内功 ， kJ/kg； m ——机械效率； g ——发电效率。 汽耗率与热效率没有直接的关系，它主要由汽轮机实际比内。