300MW燃煤机组锅炉给水泵配置方式的研究

1、300MW燃煤机组锅炉给水泵配置方式的研究摘要锅炉给水泵是火力发电厂的重要辅机， 国内给水泵常用的驱动方式有小汽轮 机驱动和液力耦合器调速电动机驱动两种。 本文把大机与小机均湿冷的大型燃煤 火力发电机作为研究对象， 通过对 300MW 火电机组汽动给水泵、 电动给水泵配 置标准的调研，提出全部为电动给水泵配置方式、全部为汽动给水泵配置方式、 电动给水泵和汽动给水泵综合配置方式 3 种方案，采用定性分析和定量计算相结 合的方法，对 3 种方案的经济性进行分析和计算得出结论。关键词 ： 燃煤机组；给水泵；小汽轮机驱动；电动机驱动；经济性300 MW COAL-FIRED UNIT BOILER F

2、EED WATERPUMP CONFIGURATION MODEABSTRACTBoiler feed pump is one of the most important auxiliary equipment in thermal power plant, the two main driving modes of feed pumps are motor-driven mode and steam-driven mode in China power stations. This paper takes large coal-fired generating unit with the b

3、ig turbine and small turbine can cool by water as the object of study, investigated the two driving modes running situation and collocation standard, all proposed for electric feed water pump configuration mode, all for the steam feed pump configuration mode and steam feed water pump, electric pump

4、is integrated configuration way three kinds of schemes, adopts the method of combining qualitative analysis and quantitative calculation, analysis and calculation of the economy of three kinds of schemes for the conclusion.Key words: feed water pump; motor-driven; steam-driven; economy目录1 绪论 . . 11.

5、1 课题背景 1.2 研究的目的和意义 1.3 国内外研究现状 1.4 课题研究内容 2 给水泵的配置方式 2.1 给水泵组的配置原则 2.2 国内 300MW机组给水泵组的配置情况调研分析 2.2.1 国内给水泵配置情况 2.2.2 国内 300MW机组给水泵组的配置方式分析 2.2.3 备用给水泵的容量配置分析 2.2.4 给水泵运行情况统计 2.3 给水泵组的驱动方案 3 热经济性比较 3.1 火力发电厂的热经济性指标 3.2 锅炉给水泵热经济性比较方法介绍 3.2.1 比较两种方式的相对效率 3.2.2 比较各自的输出净功率 4 300MW 机组不同配置方式经济性比较实例 4.1 给水

6、泵组驱动方案及配置情况 4.2 主要热力参数 4.2.1 主机的主要技术规范 4.2.2 不同工况下的数据 4.3 热力计算公式 4.3.1 给水泵组的轴功率 4.3.2 电动调速方式时主机的发电量 4.3.3 汽动方式时主机的发电量 4.3.4 泵组耗电量以及因泵组耗功而使主机少供电量4.3.5 机组净热耗4.4计算结果 技术经济比较 5.1投资费用比较 5.2热力系统比较 5.3可靠性比较 5.4运行方式的比较6 结论与展望6.1 结论6.2 展望 参考文献 致谢1 绪论1.1 课题背景电力行业实现大跨越， 改革开放功不可没。 在上个世纪八十年代， 中国的电 力装机容量还不到 6000万

7、kW，年发电量也没达到 3000亿 kWh。但到了 2013 年底，全国发电装机容量就达到了 12.5亿 kW，比20世纪 80年代翻了两倍。火 力发电在电力生产中占据着主导的地位， 由 2015 年国家能源局发布的数据显示， 2015年千我国火电装机容量为 9.2 亿千瓦。据统计，我国发电燃煤占煤总产量比例的 50%以上，这一状况预计还要持续 相当长的一段时间。 在 2013 年底，火电机组供电标准煤耗率为 321g/(kWh)，使 我国煤电机组继续达到世界先进水平， 提前达到了国家节能减排 “十二五 ”规划的 标准。根据得到的权威部门消息，计划全国在 2020 年，将现在正在投运的燃煤 发

8、电机组经过技术改造后平均供电煤耗率低于 310g/(kWh)。但是由于雾霾等环 境问题的日益突出， 环保标准日益严苛， 水电、核电、风电等清洁能源迅猛发展， 倒逼电厂在保证发电量的情况下降低能耗。1.2 研究的目的和意义在发电厂中，给水泵的作用是向锅炉供给一定压力和温度的给水，因此它是 电厂中最重要的辅助设备， 同时又是电厂辅机设备中耗能最大的设备， 其安全而 经济地运行对火电机组关系重大。 如果能把给水泵的耗功降低， 不但对提高机组 运行经济性的贡献巨大， 而且符合国家节能降耗政策。 给水泵的配置方式不但影 响到热力系统的安全性及经济性，而且不同的配置方式对电厂的投资影响较大， 不同配置所带

9、来的布置上的变化会导致土建、管道材料、电缆等投资上的变化 1-3 。因此，本论文是根据 300MW 燃煤机组的特点，通过对给水泵组的选择提 出比选方案，定性和定量地分析和比较，从而达到使电厂能够安全与经济运行、 实用以及降低设备投资的目的。1.3 国内外研究现状国内常用的给水泵驱动方式主要有小汽轮机驱动（简称汽动 ）和电动机驱动（简称电动 ）两种 （见图 1.1）。凝汽式小汽轮机驱动背压式给水泵驱动方式 液力耦合器变速变频调速电动机驱动 无转向器电机调速 交流变频调速 串级调速国内很大一部分人认为汽动方式优于电动方式， 比如张春发等就认为汽动给 水泵方案与电动方案相比增大了主机的出力， 降低了

10、发电净热耗率和综合成本煤 耗率，小汽轮机驱动给水泵节约了厂用电， 提高了机组运行效率， 且运行稳定性 较好，调节性能良好，故应该选取汽动方式 5。然而国内的另一些观点却认为从 表面上看，汽动方式可增加供电量，电动方式能量转换的环节多，消耗电量多， 厂用电率高。 但实际上由于国产小汽机的内效率较主机低压缸的效率低得多， 导 致汽动方式消耗的能量更多， 由于其消耗的热能未计入厂用电， 造成其厂用电率 低、经济性好的假象，并对 300MW 机组给水泵电动和汽动驱动方式的经济性进 行比较，指出电动驱动方式的运行费用低， 投资省，经济性明显优于汽动方式 16 。大型机组运行多年后， 根据机组运行的实际情

11、况， 一种新的选型思路逐渐清 晰：采用 100%全容量汽泵配置，新建电厂取消电泵备用功能，条件合适的扩建 电厂直接取消电泵。 对300 MW 机组，采用全容量汽泵， 不设电泵或只设满足机 组启动功能要求的启动电动泵具有节约投资、节省占用空间和简化系统的优点 10-11。目前国内已有部分电厂成功实现了上述方案， 而国外 300 MW 及更大容量 机组配置全容量汽泵已很普遍， 从实际应用上也验证了这一方案的可行性。 全容 量汽泵在机组低负荷时运行的经济性好于 2 台半容量汽泵。从长远发展的观点出 发，对 300MW 机组设置 100%全容量汽泵，不设电动泵或只设满足机组启动功 能要求的启动电动泵是

12、给水泵配置的发展趋势。随着现代先进科技技术的发展， 出现了新型的电厂给水泵驱动技术。 新发明 的高效液力耦合器， 它不仅在高负荷时效率高， 而且其在机组较低负荷时还有很 高的效率， 这就对以往认为选择汽泵方案更好提出了异议。 赵恩婵将调速之星与 传统液力耦合器进行比较， 每年节省电量获得的收益达到 400多万元。 因此，应 用高效液力耦合器技术对提高电厂经济性无疑是一种好方法。 国内外有很多种变 频技术，但被广泛应用在火电厂锅炉给水泵上的只有无换向器电机的变频技术。 由于它具有热经济性好和热力系统不复杂的优点， 所以随着电力电子技术的不断 发展，从长远观点看， 无换向器电机调速方式在市场上一定

13、会有美好前景。 对于 新型的主机同轴驱动给水泵， 能充分利用能量， 降低电厂的厂用电率， 简化工艺 系统较简化， 减少了设备的费用， 增加了效益。虽然它在过去在美国应用中遇到 困难而被淘汰， 但是它减少了能量传递环节， 提高了能量转换效率， 所以它也是 给水泵配置方式中重要的发展方向。作为电厂最重要的辅助设备， 国内对给水泵配置方式的研究早已不是新鲜话 题。总结国内有关文献， 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)过份重视机组输出， 却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

14、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， 从分布范围 看，西欧国家青睐的是电动方式，北美和亚洲大多数国家则喜欢应用汽动方式。 国外的研究其实认为这两种方式的经济性差别很少， 造成这种情况是因为这些国 家研发的小汽机的内效率很高， 可以达到 85%。国内却普遍认为电动方式需要消 耗掉更多的厂用电，那么输出电量就减少，所以 300MW 机组几乎都采用汽动给 水泵。但由于机组的低压缸内效率高出我们自己生产的小汽轮机的内效率很多， 所以在实际中必须根

15、据工程的具体情况， 通过多方面多角度分析来选择合理的给 水泵配置方式，从而提高电厂的效益。1.4 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) 对收集到的资料进行研究，并进行统计，总结归纳出机组给水泵不同配置方 式下的特点。(3) 确定比选对象， 对国内 300MW 机组的不同给水泵配置方式进行计算， 热力数 据由某电厂给出的热平衡图给出。2 给水泵的配置方式2.1 给水泵组的配置原则 给水

16、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。 给水 泵的选择和配置原则应该是保证给水系统运行要安全和可靠、 设备费用最低、 经 济性好、操作灵活、添加供电量。这些原则相互之间不是孤立的，是有联系的。 通常来讲，

17、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。2.2 国内 300MW机组给水泵组的配置情况调研分析2.2.1 国内给水泵配置情况 根据对相关文献的统计和对国内部分电力公司进行调查， 得到配置情况如下表 2 1 300MW 电厂配置情况表序号工程名称单机容量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大唐鸡西厂250%150%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、 石横潍坊电厂1100%150%10大坝

18、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%2.2.2 国内 300MW机组给水泵组的配置方式分析总体来说， 300MW 机组配置方式主要有汽动加电动 (启动/ 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； 2 50%容量汽动给水泵

19、 +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 1 100%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 2 50%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

20、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。1 100% 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 816kJ/(kWh)，故 1100% 容量汽动给水泵的经济性强于 2 50%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

21、推 荐使用 1 100%容量汽动给水泵。美国的汤姆斯电厂和盖文电厂B.B.C 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 61.5万千瓦的 1、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

22、。在我国，湛江发电厂一期 1、2 号机组和沙岭子电厂一期 1、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 2 300 MW 机组及沙岭子电厂二期工程 23OO 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。2.2.3 备用给水泵的容量配置分析目前国内 300MW 机组电厂

23、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

24、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。2.2.4 给水泵运行情况统计根据 2014 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 93.23%。根据 2004年 2009年大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。2-2 给水泵非计划

25、停运时间统计表运行系数 %可用系数 %非计划停运 率%非计划停运 时间 (小时 /台 年)2004电泵31.0394.20.7219.71300MW汽泵83.6593.740.2316.892005电泵32.594.930.7120.36300MW汽泵85.0794.530.2216.432006电泵35.6795.080.6219.49300MW汽泵84.0794.590.1611.802009电泵31.8994.030.719.69300MW汽泵75.5393.50.138.61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

26、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。2.3 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控制给水量， 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， 来达到给水泵的转速发生变化从而调节 给水量，也可以使用其它变速装置控制电机转速以驱动给水泵。 它的特点是系统 不复杂、运行可靠性高、 投资设备费用相对于小汽轮机少。 但是当机组的功率变 大后，因为电动机和变压器启动的控制设备容量要求也同步变大， 使得整个装置 的费用也随之变大，需要消耗更多电量。所

27、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式 ( 即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，让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。 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，所以主汽轮机驱动能够充分利用能量。 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) 小汽轮机驱动小汽轮机驱动时通过单独设

28、置小机来驱动给水泵。为确保给水系统的安全， 那么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， 这样 才能达到小汽轮机的要求。 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 )，在额定工况时，小汽轮机抽取低压汽，当机组负荷 改变到一定的时候，小汽机能通过自动切换的手段把汽源从低压转到高压。3 热经济性比较3.1 火力发电厂的热经济性指标 热经济性指标能够评估发电厂热力设备不同配置或系统的联接方式的性能。 当需要热经济性分析和技术经济对比的时候， 都要用到热经济性指标。 衡量发电 厂的热经济性指标主要有汽耗率、煤耗率、热耗率与全厂效率四类。A

29、汽耗率汽耗率 d 为汽轮机组每生产一度电的耗汽量。kg/(kW h)(31)kg/h；kW；kJ/kg；D0 3600dPe wi m g式中： D0 为汽轮机的进汽量，Pe 为发电机输出功率，wi 为 1kg 新汽比内功，m为机械效率；g 为发电效率。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功wi 的大小决 定，故它不能单独作为热经济性指标。B 热耗率热耗是评价汽轮发电机组热力循环和运行情况的主要指标， 热耗率是指汽轮机每小时生产一千瓦电能所消耗的热量 而扣除泵功则是净热耗。当为电动机驱动时时的公式：毛热耗率：它有两种形式，当考虑泵功时为毛热耗，q=D0(h0 hfw ) Drh

30、 (hrohut hrinh )NenkJ/(kWh)(32)净热耗率：q=D0(h0 hfw ) Drh (hrohut hrihn )Nen PzkJ/(kWh)(33)当为小汽轮机驱动时的公式如式：毛热耗率：q= D0(h0 hfw) Drh(hrohut hrinh)kJ/(kWh)Nep(34)净热耗率：(35)式中：q 为热耗率， kJ/(kW h)；D0，Drh 分别为汽轮机耗汽量和再热蒸汽量， kg/h； h0，hfw 分别为新蒸汽焓和给水焓， kJ/kg；q=D0(h0 hfw) Drh(hrohut hrinh) kJ/(kWh)Nep P1 ( m1 l )hrohu ，

31、t hrihn 分别为中压缸进汽比焓和高压缸排汽汽比焓， kJ/kg；Nen 为电动及驱动方式时机组的发电量， kWNep 为小汽轮机驱动时机组的发电量， kWPz 为泵组耗电量， kWP1 为前置泵轴功率， kW 通过上面的分析了解到，热耗率 q 反映了发电厂的热经济性。C 全厂效率凝汽式发电厂的全厂效率是发电机的输出功率(以热量计 )和燃料所供给的热量的比值，它能分为全厂发电效率 (毛效率)和全厂供电效率 (净效率 )两种。(1)全厂发电效率 cp ：3600N cpQcp(36)Qcp ：为全厂热耗量；(2)全厂供电效率 cnp ：cnp3600(N Nc ) 3600N (1 e)Qc

32、pQcp(37)式中： N c为厂用电功率， kW；e 为厂用电率。D 煤耗率煤耗率同样叫标准煤耗率， 它表现出电厂或机组在相同条件下技术获益的程 度，也能表现出了它工作水平的高低， 同时它也成为了现实中经济评比和能源规 划中的重要指标之一。 它也有发电标准煤耗率和供电标准煤耗率之分。 全厂供电 标准煤耗率由于能全面地评价机组的工作能力的高低， 已经成为评价机组经济必 不可少的一种能量指标。机组供电煤耗率 bcnp的定义为机组每向外输出 1kWh 电能平均耗用的标准煤耗，它由公式 ( 3 8)可得：nbcp=0.123 = 0.123cnp = b p el(1 e)kg/kW h( 3 8)

33、式中： b 为锅炉的效率， b =0.90.94；p为管道效率是比较汽轮机发电机组工作完善程度的重要指标， 一般 p = 0.980.99；el 为汽轮机效率 (汽轮机绝对电效率 )。电厂的主要设备跟辅助设备的性能与运行影响着火电厂的经济性。 给水泵作 为火电厂中消耗厂用电最大的辅助设备， 那么对于不同的驱动方式则它的热经济 性不同。3.2 锅炉给水泵不同配置热经济性比较方法介绍目前计算的方法主要有两种。 定功率分析计算是假设机组的功率不变或主变 出口功率不变时， 反过来追本溯源， 来求不同给水泵配置方案的给水流量、 主蒸 汽流量，可一直倒推算出锅炉消耗的用煤量。 但是这种方法在用在给水泵配置

34、的 经济性研究上存在缺陷， 这是因为实际计算不好操作。 无论是定流量计算还是定 功率计算，其结果应该是一样的， 本文采用定流量计算。 假定机组的耗汽量相同， 在机组的主蒸汽、再热蒸汽和各级回热抽汽的流量、 参数相同的前提下进行计算。3.2.1 比较两种方式的相对效率把用于驱动小汽机的抽汽的相对效率和在相同抽汽量状况下， 电动机驱动方 式的能量转换的相对效率来较量，看哪种驱动方式的相对效率高。 当驱动方式是小汽轮机驱动时，相对效率的公式见下式 ( 39)：( 3 9)式中： ip 为小汽机内效率， 82%；ep 为小汽机机械效率， 98%；=hex/Hex； hex为蒸汽从小汽机抽汽口到小机排汽

35、口的焓降； Hex为抽汽口到机组排汽口的焓降； 当驱动方式为电动调速时，相对效率的公式见下式 ( 310)：( 3 10)式中： i 为主机低压缸内效率， 90.1%； g 为发电机效率， 99%；l 为变压器及输电效率， 98%； m 为电动机效率， 97%；v 为升速齿轮效率， 96% ；fe 为液力耦合器效率， 95%；e 为发电机组机械效率， 97%；以湖南创元电厂 300MW 机组为例，机组处于 THA 工况时，根据某公司提 供的热力数据， 此时抽汽口处压力为 0.7514MPa，焓为 3120.3kJ/kg，同时小汽机 进口处压力为 0.7138MPa，排汽压力为 7.18kPa，

36、焓为 2456.1kJ/kg，主机排汽焓 为 2363.3kJ/kg，计算得 =87.7%，则 汽=70.5%， 电 =75%，可以得出电动方式热经济性高于汽动方式。 但是上面的计算所得出的结论很片面， 因为实际运行中机组不 可能一直处于同一工况， 而实际上不同工况机组效率不一样， 所以我们不能简单 的把某种工况下的效率进行比较。3.2.2 比较各自的输出净功率假如采用小汽机驱动的方式能够比电动机驱动的方式的机组输出净功率N净 大，则表明采用小汽机驱动给水泵方案的经济性好，与此相反，当电动机驱 动的方式机组输出净功率 N净 大，则说明电动机驱动的经济性好。 当用小汽轮机驱动时，机组输出的净功率

37、为：汽N净汽 N总 N( 311)N DexHex e g /36 00( 312)式中： N总 为发电机组额定输出功率， kW；N 为小汽机所消耗的蒸汽量在抽汽口后可发出的功率， kW ；Dex 为小汽机抽汽量， t/h；当用电动机驱动时，机组输出净功率为：电N 汽泵N净电 N总 N电泵 N总 汽泵( 313)tN汽泵 hexDex ep g /3600( 314)式中： N电泵 是电泵的电动机发出的功率， kW ；N汽泵 为小汽轮机发出的功率， kW；t 为电能传递效率 ( t e l m v fe g ) ；N总 相同的条件下净功率的差值N净汽电N净 N 净由某火电电厂提供的水率为 0%

38、，排汽压力为15)300MW 机组热平衡图：在热耗保证工况 (THA ) 下，补5.80kPa，机组的热耗为 7940.1kJ/(kW h)，机组输出功 率为 300148kW ， 小汽 机输 出功率为 6357kW ， 对两 种方 式进 行比较：1 757.0 90.1% 97%6357 1 757.0 90.1% 97% 239 ，所得的结果说明采用电动驱动方 0.832 664.2 82% 98%式可使机组净输出功率多出 239kW，故电动驱动方式热经济性高于汽动方式。 上面的算法也没有变工况的情况，而且小汽机的蒸汽管道存在5% 8%的压损和一定量的散热损失都没有计算进去， 还有小汽轮机

39、驱动方案中所需要的电动前 置泵，还有小汽机油系统中的电动设备， 它们所用的电量都没有减去， 倘若考虑 到这些条件，则对汽动方式更加没有好处。4 300MW 机组不同配置方式经济性计算实例4.1 给水泵组各方案及其配置情况通过对前文的归纳，选择给水泵的配置： 方案一：电动给水泵和汽动给水泵综合配置方式： 250%汽动泵 （运行泵） + 150%容量的电动泵 （启动/备用泵 ）；方案二：全部为汽动给水泵配置方式： 250%容量的汽动泵，不设备用泵； 方案三：全部为电动给水泵配置方式： 350%电动泵 （2 台作为主运行泵 +1 台作为备用泵 ）。4.2 主要热力参数4.2.1主机的主要技术规范湖南

40、创元电厂的 300MW 机组是由上海汽轮机有限公司生产的亚临界、 一次 中间再热、两缸、两排汽、反动、八级回热抽汽、凝汽式汽轮机N300-16.70/538/538。蒸汽初参数： p0 =16.70MPa， t0 =538.0；再热蒸汽参数： 冷段压力 prinh =3.5740MPa，冷段温度 tirnh =320.4，热段压力 （中压 缸进汽） prohut =3.217MPa， trohut =538.0；排汽压力： pc =5.80kPa。4.2.2 不同工况下的数据由湖南创元电厂给出的数据，收集数据见下表。表 4-1 300MW 火电机组给水泵不同工况的数据项目单位THA75%50%

41、40%30%主汽压 力MPa16.7016.7012.3110.007.93主汽温 度538.0538.0538.0538.0538.0给水流 量kg/h915470662428438971353442278103凝汽 器压力kPa5.805.805.805.805.80再热蒸 汽出口 压力MPa3.2172.3871.6291.3291.029再热蒸 汽出口 温度538.0538.0538.0538.0500.0再热蒸 汽流量kg/h743121548550371748302059239542再热蒸 汽出口 焓kJ/kg3539.13547.23554.73557.63478.0再热蒸 汽进

42、口 压力MPa3.57402.65201.80981.47641.1433再热蒸 汽进口 温度320.4297.1299.1303.3304.3再热蒸 汽进口 焓kJ/kg3030.82998.73028.33046.93057.8小汽机 抽汽点 温 度329.5331.4334.2336.1303.8小汽机 抽汽点 压 力MPa0.71380.53620.36970.30400.2289小汽机 抽汽点 焓kJ/kg3120.33128.23137.83143.03078.8小汽机 抽汽流 量kg/h3445324168165301259115864小汽机 排汽焓kJ/kg2456.12493

43、.92542.82568.72759.8小汽机 轴功率kW63574258273120081406主机输 出功率kW30014822513515006712004990018凝结水温度35.5735.5735.5735.5735.57凝结水焓kJ/kg148.9148.9148.9148.9148.9排汽流 量kg/h542825415314292499242970191249排汽焓kJ/kg2363.32395.12450.92483.12483.4热耗kJ/(kW h)7940.18063.48436.68684.89122.2汽耗kJ/(kW h)3.052.942.922.943.08

44、4.3 热力计算公式各方案的对照是在初参数相同的情况下进行的。 在此条件下， 各方案所花费 的原煤量是一样的， 但是却会因为配置方式不同而造成机组的发电量和供电量的 结果不一样。4.3.1 给水泵组的轴功率可以通过实际运行中各工况点的扬程和主泵的效率求出主给水泵的轴功率， 由公式 (41)得到：GmgH3600 pkW(41)式中： Gm 为给水流量， t/h；G 为重力加速度；H 为主给水泵的扬程， m ；p 为主给水泵的效率， % ；前置泵为定速泵，它的轴功率能通过性能曲线图 (qv- p曲线)或由上面的公 式求出。4.3.2 电动机驱动方式时机组的发电量对于给水泵电动机驱动方式，当机组经

45、过与原设计汽动方案相同的进汽量 时，主要的增发电量可以由下式计算：N DexHex e g /3.6 kW(42)那么电动机驱动方式时机组的发电量为：Nen NeN(4 3)式中： Ne 为原设计 250%汽动方案时机组的发电量， kW；Dex 为原设计 250%容量小汽轮机驱动方案中小汽轮机的耗汽量， t/h； g 为发电机效率； e为主机的机械效率；4.3.3 汽动方式时主机的发电量对于锅炉给水泵小汽轮机驱动方案，它的小汽轮机的抽汽量为：Dex13.6Pex1 ip(t/h)(44)则主机发电量为：Dex Dex1 H ex g eNep Ne3.6(kW )(45)式中： ip 为小汽轮

46、机的内效率4.3.4泵组耗电量以及因泵组耗功而使主机少供电量对于电动机驱动方式， 如果主运行泵与前置泵由 1 台电动机通过同轴串联来驱动，那么泵组的消耗的电量：(46)式中： P1 为前置泵轴功率， kW；fe 为液力耦合器效率 ；m为电动机的效率；v 为升速齿轮效率；l 为厂用输变电效率；m1为前置泵电机的效率；在电动调速方式时， 泵组耗电量等于因泵组消耗电功导致机组少供的电量， 表达 式是：Nen Pz(47)因为电动机驱动方式时机组的增发电量与原设计中因为小汽轮机抽汽造成 机组少发的电量， 所以在锅炉给水泵小汽轮机驱动方案中， 由于泵组耗功造成的 机组少供电量即为：Nep Nen Nep

47、 P1 / m l kW(48)4.3.5 机组净热耗当采用电动机驱动时方式，机组的净热耗由下式(49)得出：q=D0(h0 hfw) Drh (hrohut hrinh )Nen PzkJ/(kW h)(49)当采用小汽轮机驱动方式，机组的净热耗由下式 (4 10)得出：q=D0(h0 hfw ) Drh (hrohut hrinh )Nep P1 ( m1 l )kJ/(kW h)(410)式中： q为热耗率， kJ/(kWh)；D0，Drh 分别为汽轮机抽汽量和再热蒸汽量， kg/h； h0，hfw 分别为新蒸汽焓和给水焓， kJ/kg；hrohu ，t hrihn 分别为中压缸进汽比焓

48、和高压缸排汽比焓， kJ/kg；Nen 为电动机驱动方式时机组的发电量， kW ；Nep 为小汽轮机驱动方式时机组的发电量， kW；Pz 为泵组耗电量， kW ；P1 为前置泵轴功率， kW4.4 计算结果根据热平衡图了解到本机组的锅炉给水泵组配置是 250%容量汽动方式 因此，在进行不同配置方式热经济性对照时，能够使用本机组的原设计的数据。 通过对不同工况来计算，其结果如下表所示。表 4-2 300MW 火电机组锅炉给水泵不同配置方式的热力计算结果THA75504030方案方案方案方案方案方案方案方案方案方案一（方三一（方三一（方三一（方三一（方三案二）案二）案二）案二）案二）主泵6631.

49、6627.5783.5780.5103.5100.4557.4554.4118.4115.轴功0731335657泵组222. 89234.209. 78460.196. 37810.183. 07266.169. 96809.耗电02605量(kW)机组30014307102251322986150061530912004122269001892537发电85517595量(kW)抽汽 少发 电 量 （kW）6957.0856770. 04726.1593430. 03028.8014050. 02216.372640. 02519.5672790. 0机组7354.8234.4913.5460.3295.3810.2479.3266.2859.3809.少供6032868075电量 (kW)机组8030.8054.8026.8058.8089.8127.8222.8265.8361.8405.净热 耗 (kJ/k Wh)5292985417计算结果表明： 当把净热耗率作为电厂评价热经济性的标准， 净热耗率越低 经济性越好，从表中可以看出使用方案一 （电动给水泵和汽动给水泵综合配置方 式 ）和方案二 （全部为汽