1000MW二次再热机组100%容量给水泵汽轮机冷却方案研究

张黎音

摘 要：针对二次再热机组的特点，讨论了给水泵汽轮机（以下简称“小机”）配置独立凝汽器方案与直接排入主机凝汽器方案的优缺点。结论认为对于1000MW二次再热湿冷机组配置一台100%容量汽动给水泵，推荐设置独立凝汽器方案。

关键词：百万千瓦二次再热机组；100%容量；可靠性；独立凝汽器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.178

1 小机排汽冷却方式优化

在早期设计中，小机排汽一般参照湿冷机组的常规方案，直接排至主机凝汽器，该方案经过多个实际工程的检验，是可行的且稳定可靠。小机直接排汽至主机凝汽器的优点是系统简单，布置方便，但随着对机组经济性要求越来越高，单独设置小机凝汽器的方案也随之提出。

（1）设置独立凝汽器的优点。对于湿冷机组，因机组的背压较稳定，正常运行时背压变化幅度较小，从目前国内大容量机组运行的情况来看，小机排汽至主机凝汽器的方案对主机的安全性是没有影响的（通常凝汽器厂家会在内部设置导流板，对小机排汽的方向进行引导控制，优化流态提高效率）。但尽管如此，由于小机排汽与主机排汽的方向并不相同，小机排汽对主机排汽会存在干扰。另外由于要考虑小机直排主机凝汽器的排汽流量，与小机设置独立的凝汽器相比，主机凝汽器的换热面积会更大一些，但低压缸的排汽口的尺寸是一定的，凝汽器只能考虑通过增加高度来增大换热面积。在排汽量增大和凝汽器高度增加的双重影响下，由此造成增大的排汽阻力对主机背压的不利影响更加显著。因1000MW二次再热机组主机通常为双背压凝汽器，当小机排汽至主机凝汽器时，为了凝汽器两侧的进汽量趋于平衡，通常设计小机分别排汽至两侧凝汽器。对于2×50%容量小机以及双流式100%容量小机影响较小，但对于单排式100%容量小机则存在两侧凝汽器排汽不平衡的问题且比较难解决。小机设置独立凝汽器的方案，既可以避免排汽相互扰动，也可以减少排汽阻力，同时降低对主机的背压影响。由于小机和主机系统的分离，使得小机的背压不再受主机的影响，可将背压降低到与主机的背压相近甚至更低，提高小机的热效率，进一步节能降耗，同时也有利于机组分组调试，方便操作。

（2）运行经济性的分析。由于小机设置独立的凝汽器后，排汽管道阻力减少，小机的背压可达到与主机相同甚至更低，提高了机组的经濟性。经初步估算，主机THA工况下小机单独设置凝汽器比直接排汽至主机凝汽器的热耗可降低约3kJ/kWh，但需增加小机真空泵、小机凝结水泵等辅机设备，增加了电负荷，初步估算厂用电率需增加约0.0072%。机组年发电利用小时数按5500小时计算，各项指标比较如表1（单台机组，TMCR工况）。

据表1可见，小机自带凝汽方案的发电煤耗低于直排主机方案，年发电标煤耗量比直排主机方案的耗煤量少605t，年耗煤费用比直排主机方案减少42.35万元，年供电收入减少16.244万元，综合比较，小机自带凝汽方案比直排主机方案单台机组每年可增加26.11万元的经济收益。

（3）初投资的比较。小机直排主机需设置排汽蝶阀，若独立设置凝汽器，可取消排汽蝶阀，但需另外设置小机凝结水泵和小机真空泵等设备。小机单独设置凝汽后，主机凝汽器的面积可减小，造价相应会降低。经向主机和小汽机厂家询价，综合考虑各方面影响，综合比较直排主机方案与设置独立凝汽器方案的初投资，排汽蝶阀（进口）及管道多投资220万元、小机凝汽器少投资290万元、小机真空泵和凝结水泵少投资120万元、主机凝汽器多投资280万元，总计可见设置独立凝汽器比直排主机方案初投资单台机组可减少90万元。

（4）布置方案的对比。如小机排汽至主机，为减少小机排汽阻力，则100%汽动给水泵组宜布置在主机凝汽器附近，与主机平行。若独立设置凝汽器，由于取消了排汽管道，与主机的配合接口减少，小机的放置位置将不受主机位置的制约，可以充分利用汽机房的长度方向，可将小机放置于主机机头侧，可使汽机房的跨度减少2m，从而减少土建费用。

另外，为了进一步降低土建费用，可考虑降低小机凝汽器布置高度，将汽动给水泵组布置在汽机房中间层，从而降低循环水泵的扬程。另外考虑前置泵与给水泵采用同轴布置，与汽动给水泵组布置在运转层的方案相比，能够增大与除氧器的高度差，保证前置泵具有更大的汽蚀余量，更加有利给水泵的安全运行。

2 结论

小机自带凝汽方案比直排主机方案的系统略复杂，但可提高机组运行的经济性，根据估算，比直排主机方案的发电标煤耗低0.11g/kWh，每年可增加42.35万元的毛利润。而在初投资上，小机自带凝汽方案比直排主机方案每台机组可降低造价约90万元。另外，小机自带凝汽器方案还可以减少汽机房的跨度。

因此，对于1000MW二次再热湿冷机组配置一台100%容量汽动给水泵，推荐小机采用设置独立凝汽器的方案。

参考文献：

[1]DL5000-2000《火力发电厂设计技术规程》[S].北京：中国电力出版社，2001.