300MW空冷供热发电机组辅机优化配置

邓 琳 任占泉

国核电力规划设计研究院 北京 100095

0 引言

节约能源是我国的一项基本国策，也是我国今后长期的战略任务。我国电力工业所消耗的一次能源占很大比例，因此电厂节能在整个节能工作中具有非常重要的意义。

火力发电厂是耗电大户，而泵与风机是电厂中耗电量较大的辅机设备，据统计，全国火力发电厂的平均厂用电率约为7%～8%。其中，泵与风机的耗电量占厂用电的75%左右。大力开展泵与风机的节电，是节约厂用电的主要途径。

1 锅炉给水泵配置的优化

选择合理的给水系统是电厂安全、稳定、经济运行的关键所在。而给水泵是热力系统中的关键辅助设备，其性能的好坏直接影响到机组的经济可靠运行。因此根据供热负荷的条件和空冷的特性，确定一个合适的给水系统是十分必要的。

根据国内外的实践经验，300MW以上机组（包括亚临界和超临界）的给水泵已稳定地趋向于采用冷凝式汽轮机传动。其主要原因在于冷凝式汽轮机传动使主汽轮机的净热耗得到改善，使机组的综合经济技术指标为最佳。具体概括为以下三个优点：

1）与电动给水泵的电动机相比，使用小汽机可以增加电厂的净发电量；

2）在可靠性、节省厂用电和燃料、降低造价和成本等方面，具有最低的寿命周期开支；

3）锅炉给水泵汽轮机的电液调速系统所使用的自动变速控制功能，可以方便地将给水和锅炉控制结合起来。

其中，给水泵的汽轮机增加了主汽轮机的净发电量，是目前电厂使用这一技术的最重要的原因。

300MW级机组汽泵组的台数选择有两种方案，一种是采用2×50%，即由两台半容量的主给水泵并列运行。这种配制方式的优点是运行灵活，不因泵组故障或检修影响主机运行。另一种是采用1×100%的主给水泵。这种方式的优点是设备初投资少，运行维护方便，但要求其可靠性做到与大机相同，否则需要配一台50%电动调速给水泵作为备用，投资会超过2×50%的汽动给水泵。采用哪种方案，应视具体工程条件决定。

2 凝结水泵的优化

近年来，电力装机快速增长，发电设备受季节、时间段的影响较多，负荷工况变化大。加之我国大马拉小车的现象比较普遍，设备常常处于低负荷及变负荷运行状态。

常规凝结水泵采用定速运行，通过泵出口管道安装的调节阀节流的方式来控制泵流量的大小，以维持除氧器水位的稳定。然而，小容量机组通常要参加调峰，凝结水泵流量变化频繁，使调节阀频繁动作。泵长期处于定速运行、节流调节方式下，造成能量浪费。通过调整凝结水主路调整门节流运行方式不仅浪费了大量电能，而且增加了检修费用和运行人员的工作量。为降低凝结水泵单耗，降低发电成本，凝结水泵有必要采用变频调速。

根据流体力学的基本定律可知：水泵类设备属于平方转矩负荷，其转速n与流量Q、扬程H及轴功率P具有如下关系：

式中，Q1，H1，P1—水泵在 n1转速时的流量、扬程、轴功率；Q2，H2，P2—水泵在 n2转速时的流量、扬程、轴功率。

由上可知，在其他运行条件不变的情况下，通过下调电机的运行速度，其节能效果是与转速降低成立方关系的，节能效果非常好。凝结水泵采用变频后，机组在低负荷，电机的节能效果明显。

凝结水泵采用变频调速控制技术，设备和管道系统无需做大的变化，仅需设置高压变频控制装置，即可达到：

1）降低起速和运行电流，减少电机启动时的电流冲击；

2）提高系统运行可靠性，延长设备寿命；

3）降低凝结水泵噪音；

4）提高电动机的功率因子；

5）降低厂用电和煤耗，提高经济效益。

因此，采用凝结水泵带高压变频设备的配置方案，技术上是可靠的，运行上是经济的。

3 风机的节能措施

3.1 风机的调节方式

通常情况下，一次风机具有压头高、流量小、且裕量较大等特点，离心风机可以很好的满足要求。目前，国内运行的300MW级燃煤锅炉的一次风机几乎都是离心式风机。对于300MW级锅炉的一次风机，除非锅炉燃烧的煤种较差，一次风量较大时才能选出合适的动叶可调轴流式风机。

送风机可采用动调轴流式风机，引风机采用“三合一”双级动调轴流式引风机。动调风机具有调节范围广，运行效率高，经济性好等优点，可以满足机组在调峰和变负荷下运行。另外，动调风机在低负荷区域仍有较高的运行效率。

3.2 风机裕量的选择

根据 《火力发电厂设计技术规程》（DL 5000-2000），各风机流量、压头裕量选择如下：

一次风机：流量：35%（按夏季通风温度），压头：30%。

送风机：流量：5%（按夏季通风温度），压头：10%。

引风机：流量：10%（另加10℃温度裕量），压头：20%。

各风机裕量均可取规定值的下限，提高风机效率，降低厂用电。

4 其它辅机的优化

4.1 闭式水泵扬程优化

闭式水泵扬程计算通常采用汽水管规要求的阻力进行计算，结果比较保守，泵的扬程通常比实际运行需要的高；利用AFT Fathom软件，可以较准确的模拟出系统阻力状况，其结果比常规手动计算低，这样可以更准确的确定泵的扬程，节约能源。

4.2 暖风器疏水泵优化

为避免空预器在机组低负荷时冷端腐蚀，需在一次风机、送风机入口风道上设暖风器以提高空预器进口风温，同时设有暖风器疏水泵及疏水箱。为提高疏水泵效率，降低厂用电，适应暖风器疏水系统随负荷变化的运行特点，暖风器疏水泵可采用变频电机。

5 小结

综上所述，泵与风机作为火力发电厂的主要耗能辅机，通过优化配置，合理选择裕量等措施，可以有效的降低厂用电率，进而提高电厂的经济效益。

［1］葛蕾.某660MW超超临界火力发电厂初步设计汽机专业节能优化方案［J］.科技创新导报，2010，（27）.

［2］周怀春.汽轮机设备及系统节能［M］.北京：中国电力出版社，2008.