1000MW二次再热机组凝泵深度变频优化改造

周 骋，许 尧，石 磊

(国电泰州发电有限公司，江苏 泰州 225327)

1 概况

某电厂2×1000MW超超临界二次再热机组采用苏尔寿公司BDC500-570d3+s 型立式凝结水泵，电机功率2900kW/台。每台机组配2台100 %容量的调速凝结水泵，一运一备。2台凝结水泵电动机共用1套电气变频装置。凝结水泵采用立式、抽芯式结构，泵的部件可拆装更换。凝结水泵在高度真空的条件下将凝汽器的热井中的凝结水抽出，输送接近于凝汽器压力的饱和温度的水。凝泵相关参数性能如表1所示。

表1 凝泵参数性能

项 目设计工况THA工况流量/m3·h-120001657扬程/m390367转速/r·min-114851404泵的效率/%84.082.1运行水温/℃32.332.3最小流量/m3·h-1630590最小流量下的扬程/m461413关闭压头/m480430

该电厂给水系统采用上海KSB泵厂CHTD7/6型汽动给水泵，每台机组设置2台50%容量的汽动给水泵组，汽动给水泵组的给水前置泵由汽泵主泵通过齿轮箱驱动。给水泵小汽轮机正常工作汽源采用五段抽汽，低负荷汽源采用二次冷再热蒸汽，调试和启动用汽源采用辅助蒸汽。CHTD7/6型汽动给水泵采用的是卧式、水平、六级筒体式离心泵，主要由泵的芯包、内外泵壳、水力部件、中间抽头、平衡装置、轴承、轴封以及泵座等部件组成。采用双抽头设计，为再热器事故减温装置提供减温水。

以该型泵为例，在100%THA工况下，2台给水泵组密封水流量为27t/h，密封水压力为3.2MPa。在50%THA工况下，2台给水泵组密封水流量为15t/h，密封水压力为2.0MPa。密封水来源为凝结水母管来至杂用户母管，通过滤网后分别进入2台汽泵共4个密封水腔室。

2 机组运行存在的问题

机组运行时，随着负荷变化，凝泵通过变频装置调整转速及流量压力来适应负荷变化，理论上随着负荷变化，凝泵的出力和和负荷呈现线性变化以保证凝泵始终处于最佳经济工况点。但由于要为给水泵组提供足够压力的密封水水源，不得不在50%负荷至100%负荷区间仍然维持凝泵较高转速及出力来保证凝结水母管压力达到2.0MPa及以上，加之凝泵出口至汽泵密封水处的管道压力损失(总压损约为0.3MPa)，导致凝泵在该负荷区间时经济性较差。原密封水系统如图1所示。

图1 原密封水系统

考察了原系统运行参数，从运行参数可以看出，当机组负荷降至590MW时，凝泵仍需维持在1155kW功率，出口压力需维持在2.31MPa以上，来保证密封水压力在2.0MPa以上。在机组负荷在950MW时，凝泵仍需维持在2200kW功率，出口压力在3.29MPa以上，来保证密封水压力在2.9MPa以上。由此可见凝泵仍有较大深度变频空间。

3 改造方案

从凝泵的经济运行及汽泵的密封水压力要求上看两者之间始终存在着矛盾关系，为解决上述矛盾，该电厂研究决定在原凝结水至给水泵密封水管道上增加增压泵组以满足在该负荷区间时汽泵密封水压力要求，减少对凝结水压力的依赖。密封水增压泵设置为每台机组2台，一运一备，泵出口压增压值为1.6MPa～17MPa，2台增压泵具备联动保护，泵的设计流量考虑10%裕量。为保护增压泵组安全运行，增压泵设计了再循环系统，再循环采用节流孔板及电动隔离阀。改造后相关系统流程如图2所示。

图2 改造后系统

泵的型式为单级、卧式离心泵。泵壳能分开以便于维修，叶轮和泵轴能从泵壳内退出来，并且不影响泵的主要管件和阀门使用。泵的容量留有适量裕度，并考虑磨损引起的流量、扬程下降。正常运行时, 距离泵体外壁1m处的噪声不大于85dB(A)。

4 改造后运行方式

在没有增加密封水增压泵前，机组正常运行时凝泵运行时随负荷变化及除氧器水位调节进行转速变频，但受制于密封水供水压力要求，凝泵出力不得低于40%，即功率不得低于1000kW，在增加了密封水增压泵组后，机组正常运行时凝泵运行方式变更为出力完全跟随机组负荷及除氧器水位进行变频调整，在机组负荷为550MW时，凝泵出力可维持在700kW(不考虑对外供热影响)，凝泵出口压力降至1.43MPa，密封水增压泵出口压力2.85MPa，满足密封水供水压力要求。2台增压泵在运行时一运一备，联锁启动。在2台泵均故障情况下可通过原密封水供水管路为给水泵提供密封水，确保给水泵组运行稳定可靠。

5 结语

以单台机组计算，凝泵在进行增压泵优化改造后，凝泵出口压力在同负荷区间内较原系统下降了约1MPa，单台凝泵功率较改造前下降了约400kW，以上网电价0.43元/(kW·h)，年利用小时数4500h计算，凝泵此负荷区间内增加的电耗为77.4万元。按增压泵每日100%功率计算，单台机组增压泵全年电耗14.5万元，单台机组密封水增压泵改造费用约为30万元。单台机组每年节省费用为62.9万元，1年即可收回改造成本。

此项百万机组凝泵深度变频改造方案具有切实可行的实施方案、成熟可靠地的设备支持、安全灵活的运行方式及回收周期短的投资收益，为同类型的百万等级超超临界火电机组相关改造提供参考。