浅议大型火力发电机组汽动给水泵的热经济性

工作，对大型火力发电机组中汽动给水泵的热经济性进行了分析，从而有效地提高整个机组的经济性，对节能降耗具有十分重要的意义。

关键词：大型火力发电厂；汽动给水泵；热经济性

1 引言

近年来，我国装机容量不断增大，大型火力发电机组作为电网中的主力军，直接关系着我国社会生产生活用电。在火力发电机组中，给水泵驱动着工质的循环流动，给水泵功率随着机组容量增大而增大，其消耗的资源逐年增加，影响着火力发电厂的健康发展。给水泵常用驱动方式有两种，即电动与汽动。与电动给水泵相比，汽动给水泵刚度大、转速高，运行效率快，节流损失小且容量不受限制，能节约用电3%～5%，有利于整个机组热经济性的提高。因此在大型火力发电厂中，充分利用汽动给水泵加以辅助，在提高机组运行安全性和可靠性的同时，避免因厂用电中断而给锅炉带来缺水危险。

2 大型火力发电机组汽动给水泵热经济性分析

目前世界各地煤炭价格持续上涨，热电行业竞争力日益激烈，迫使热电企业必须在节能降耗上下功夫。在这样的背景下，大多数火力发电厂对热力系统进行改造和优化，以实现最大化经济效益。下文就火力发电机组汽动给水泵的热经济性进行分析，从而确保做功后排出蒸汽得到全部利用，实现节能降耗的发展目标。

（1）给水泵效率变化对机组热经济性影响分析。在分析汽动给水泵对整个机组热经济性影响时，应根据实际情况，采用定性与定量结合方式，确保数据计算和分析的便捷性与准确性。以小汽轮机使用低压汽源为例，一旦汽动给水泵运行效率出现变化，那么给水泵焓升和小汽轮机进汽系数也会发生相应的变化。按照等效热降理论，与设计工况相比给水泵效率变化引起的等效热降变化增加量为：

若吸热量保持不变，机组实际循环效率会发生一定的变化，机组消耗煤炭率为：△bb=δηib。

（2）小汽轮机效率变化对机组热经济性的影响分析。以小汽轮机采用低压汽源为例，与设计工况相比小汽轮机效率变化情况的等效热降变化增加量为：△H=αf（hf-hn），kJ/kg。若吸热量保持不变，机组实际循环效率会发生一定的变化，机组消耗煤炭率为：△bt=δηib。

（3）通过等效热降法进行局部定量分析可知，在给水泵对机组热经济性影响分析中，汽动给水泵和给水泵汽轮机的效率发生变化时，均会对整个机组的热经济性产生一定的影响。给予两者运行效率相同的下降幅度时，给水泵汽轮机会造成更大的装置循环效率下降幅度，主要原因是：在相同的流量下，给水泵的效率一旦下降，就会消耗更多的机械能，造成更多的能量损失，一些损失的能量被工质吸收而温度上升，给水泵后的第一个高压加热器会受此温升的影响将部分抽汽排挤出去，这部分抽汽则需要在汽轮机中做更多的功，从而降低了汽轮机的效率：如果给水泵汽轮机的运行效率下降，没有被利用的能量会转变成热能，使给水泵汽轮机温度升高，部分热量被蒸汽吸收，使小机排汽温度升高，实际做功量减少，从而使抽汽量增加，主汽轮机效率下降增大。

综上所述，给水泵汽轮机的运行特性对机组热经济性的影响比汽动给水泵的影响大。

（4）小机与主机一样，都是以蒸汽的热能为动力的，其工作原理与主机类似，但小机是一种变参数，变转速，变功率的原动机。由变工况特性可知，主机功率基本与蒸汽流量成正比，由此，小机功率也基本上与主机流量成正比变化。主机功率变化，要保持汽泵的平稳运行，需要对小机进汽进行喷嘴配汽调节。随着主机负荷下降，调节汽门逐个关闭，关到一定程度负荷继续下降，调节汽门又逐个开启。随着主机负荷继续下降，小机功率已不能满足给水需要，小机汽源由低压切至高压带。因此汽动给水泵在机组负荷变化时，其变参数，变转速，变功率的汽动调节方式通过对机组的抽汽量的改变，相比不使用电泵而节省的厂用电，更有利于机组的经济运行。

（5）不同负荷工况下，给水泵汽轮机和汽动给水泵效率下降所引起的装置效率的相对变化将逐渐增大。因为随着机组负荷的降低，当汽动给水泵和给水泵汽轮机效率下降幅度相同时，其效率变化所引起的等效热降变化增大，又由于负荷降低时装置循环效率降低，新蒸汽的做功能量降低，新蒸汽的等效热降减少，而导致装置效率的相对变化增大。

综上所述，当机组负荷越低时，汽泵和小机效率下降幅度相同时所引起的汽轮机装置效率相对变化越大，对机组的经济性影响也越大。

3 给水泵系统优化设计

3.1 汽动给水泵

近年来，我国装机容量、设备质量逐渐提高，汽动给水泵的台数与容量也逐渐增加，对整个机组的作用越来越大。比如对600MW及以上机组运行的给水泵，需要设置两台容量各为最大给水量50%的汽动给水泵。目前我国大型火力发电厂机组多采用2台、50%容量汽动给水泵方案，个别采用1台、100%容量汽动给水泵方案。采用2台、50%容量汽动给水泵方案，若一台汽动给水泵出现故障无法运行时，另外一台给水泵能以65%左右的额定负荷运行，不会对整个机组负荷造成太大的影响，具有安全性、可靠性及运行灵活性等。采用1台、100%容量汽动给水泵方案，主机与泵负荷匹配，系统具有操作简单、调节方便等优势。但机组负荷下降至40%时，需要切换至备用汽源，确保整个机组正常运行。因此热电企业在设计给水泵方案时，应根据生产实际情况，尽可能实现降低煤耗、提高热经济性的目标。

3.2 汽泵前置泵布置方式

汽动给水泵前置泵布置方式包括两种，即同轴与不同轴布置。同轴汽动给水泵组是前置泵和主泵同层布置，充分利用给水泵汽轮机驱动作用。不同轴汽动给水泵组是给水泵前置泵布置在零米层，需要采用单独电动机驱动。汽动给水泵采用同轴与不同轴布置，主要有以下区别：

（1）同轴设置在运转层，直接利用给水泵汽轮机驱动，而不同轴前置泵在零米层，需要单独设置电动机驱动，多了电动机及相关配置，中、低压给水管管道增长。

（2）采用电动机驱动能减少给水泵汽轮机进汽量，进入主汽轮机低压缸进汽量增加，主汽轮机低压缸效率明显大于给水泵汽轮机的效率。给水泵汽轮机省略了电动机，用电量明显减少，但总体来看，不同轴布置方式的全厂效率显著大于同轴布置方式效率。

（3）前置泵布置在零米层，需要采用专门的单轨吊，低压力、结构简单，电动机检修和维护工作量比给水泵汽轮机少。前置泵在运转层，采用汽轮机房行车进行检修，方便可靠；但给水泵汽轮机采用一带主泵和前置泵布置形式，往往需要拆卸前置泵，导致检修维护工作量增大。

因此在大型火力发电厂中，为确保整个热力系统的热经济性，应根据系统具体配置，采用汽动给水泵辅助设备，并不断优化给水泵系统设计，降低能耗，有效地提高火力发电机组汽动给水泵的热经济性。

4 结束语

近年来，我国社会经济发展迅猛，能源资源不断增加，火力机组建设为我国社会生产生活供电作出了巨大的贡献。目前我国大型火力发电机组蒸汽参数不断提高，给水泵作为整体热力系统中重要的辅助设备，其机组额定功率比值相应增大，给火力发电厂发展带来了一系列的挑战。汽动给水泵具有转速高、轴较短、刚度大等特点，不仅能提高机组运行的可靠性，还能节约全厂用电，实现节能降耗的目的。因此在火力发电厂中，企业应根据自身生产与发展情况，采用科学合理地汽动给水泵方案，尽可能提高机组的热经济性，实现最大化经济效益和社会效益。

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