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一、給水泵汽輪機排汽方案技術(shù)分析

1.兩種排汽方案的系統(tǒng)配置情況

目*0MW機組配套的100%容量小機一般型式為雙分流結(jié)構(gòu)，有兩個獨立的排汽口，如上述*種小機型式能適應(yīng)直排主機雙殼體凝汽器的方案和自帶凝汽器的方案，而第二種型式較適合自帶凝汽器的方案。

對于2臺50%容量汽泵配置方案，小機排汽管道上需設(shè)置真空蝶閥，主要用于故障時隔離小機。對于1臺100%容量汽泵配置方案，且無備用功能電動給水泵時，可取消排汽管道上的真空蝶閥。

當(dāng)小機自帶凝汽器時，與主機凝汽器類似，需要配套循環(huán)水管道系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)和膠球清洗系統(tǒng)。

2.兩種排汽方案的應(yīng)用情況

1997~2002年德國共投產(chǎn)了6臺874~1027MW的超臨界和超超臨界機組，其中4臺機組的汽機島由SIEMENS供貨，2臺則為ALSTOM-ABB供貨。這幾個廠的給水系統(tǒng)配置幾乎相同，均為1x100%汽泵+2x40%電泵，小機都自帶凝汽器。

日本1000MW級超超臨界機組的給水泵配置幾乎都是2汽+1電模式，小機排汽至主機凝汽器，尚無100%汽泵的案例。

美國的1000MW級超臨界機組采用100%或2x50°%汽動給水泵配置的都有，一般100°%汽泵都自帶小凝汽器。

我國早期的1000MW級機組給水泵配置都是2x50%。容量汽泵+1x25-30%。容量啟動或備用電泵，小機排汽至主機凝汽器。從外高橋三期工程開始100%容量汽泵*應(yīng)用于1000MW機組，到近兩年，各大集團也陸續(xù)有1000MW機組按100%容量汽泵向廣一水泵廠訂貨，這些均為自帶小凝汽器。

3.兩種排汽方案的技術(shù)特點對比

（1）直排主機凝汽器方案

本方案系統(tǒng)簡單，對于100%容量汽泵配置方案，設(shè)置2根排汽管道即可，無須真空蝶閥，投資省，工程量小，基本不需要相關(guān)的運行和維護工作。

但這種方案在工程基建調(diào)試階段存在不利因素。調(diào)試汽泵困難大，小機排汽直接進入主機凝汽器，這就要求在調(diào)試汽泵之前，主汽輪機本體及相應(yīng)系統(tǒng)（如軸封系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、頂軸油系統(tǒng)、盤車、循環(huán)水系統(tǒng)）全部具備投運條件，主凝汽器具備接收小機排汽條件，此后機組吹管才能進行，才能滿足汽動給水泵調(diào)整試驗要求，否則會影響機組調(diào)試周期和整個基建工期，通過調(diào)整施工進度網(wǎng)絡(luò)圖可解決部分問題，但不能*解決。只有給水系統(tǒng)設(shè)置足夠容量的電動給水泵，汽動給水泵組的調(diào)試才可與機組吹管同時進行。

由于排汽管道存在流動阻力，小機排汽壓力會高于主機凝汽器背壓，以蒲圻二期1000MW機組為例，額定工況下小機排汽背壓高于主機平均背壓0.6kPa左右。

（2）自帶凝汽器方案

本方案系統(tǒng)較為復(fù)雜，需要配套小凝汽器、循環(huán)水管道系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、膠球清洗系統(tǒng)。設(shè)備投資費用、安裝工程量、運行和維護工作均相應(yīng)增加。

但采用自帶小凝汽器的汽動給水泵可形成獨立模塊單獨啟動。在機組施工調(diào)試期間和停運檢修期間，主汽輪機不用提前具備軸封供汽、抽真空的條件，鍋爐點火、清洗、吹管在汽泵、小汽機、小機冷卻水系統(tǒng)具備條件的情況下即可進行，不受主汽輪機、主凝汽器安裝調(diào)試限制。

本方案循環(huán)水進水溫度與主機凝汽器進水溫度相同，通過適當(dāng)提高小凝汽器循環(huán)倍率，控制小凝汽器內(nèi)循環(huán)水溫升，有利于降低小機背壓。

4.兩種排汽方案對主廠房布置的影響

為降低工程費用，節(jié)約用地，主廠房布置方案趨于緊湊。目前廣一水泵廠*1000MW機組較為流行的主廠房布置格局有兩種：側(cè)煤倉配合兩列式或者三列式布置方式，設(shè)大汽機房或汽機房+除氧間。給水泵汽輪機兩種排汽方案在主廠房布置方面各有優(yōu)勢。

（1）直排主機凝汽器方案

這種方案一般要求100%容量小機為雙流式，兩個排汽口分布于兩側(cè)，小機軸向中心線與主機中心線平行。因此布置方式比較固定，小機可布置在汽機房或者除氧間的運轉(zhuǎn)層或者零米層，由于排汽管道所占空間不大，排汽管道所在的中間層區(qū)域還可布置其他管道，當(dāng)小機布置于零米層時可以適當(dāng)降低除氧器標(biāo)高。

（2）自帶凝汽器方案

100%容量小機自帶凝汽器的方案不受布置位置限制，可布置在汽機房、除氧間或者鍋爐區(qū)域。

小機布置在汽機房內(nèi)時1般可縱向布置在B列側(cè)或者橫向布置在汽輪機頭部，小機和廣一管道泵可利用汽機房行車進行檢修。當(dāng)小機布置在除氧間時則需要在上方設(shè)置單獨的小行車以利檢修。當(dāng)給水泵與小機縱向布置在汽機房或除氧間內(nèi)時，由于自帶凝汽器需要增加配套輔助系統(tǒng)及設(shè)備，而且小凝汽器所占立體空間較大，因此一般所需要的汽機房、除氧間尺寸略大。若給水泵與小機橫向布置于汽輪機頭部側(cè)，每臺機組需要額外增加1個10-llm柱距，導(dǎo)致汽機房長度方向尺寸增加較多。如果將給水泵布置在鍋爐區(qū)域，可以考慮配合大汽機房布置格局，將除氧器和部分高壓加熱器_起布置到鍋爐構(gòu)架內(nèi)，雖然這種布置形式較為新穎，但鍋爐構(gòu)架加強的代價較大，并且加熱器設(shè)備、給水管道在鍋爐構(gòu)架內(nèi)與鍋爐本體管道、吹灰器、平臺存在布置上的影響，加熱器設(shè)備訂貨進度與鍋爐構(gòu)架施工進度需要很好的協(xié)調(diào)，這種布置方案一般未予采用。

因此，小機*布置在汽機房運轉(zhuǎn)層發(fā)電機尾部靠B列側(cè)，小凝汽器布置在小機下方的中間層對應(yīng)位置。

二、給水泵汽輪機排汽方案經(jīng)濟性

1.排汽方案對小機背壓的影響

小機設(shè)置小凝汽器后，系統(tǒng)設(shè)計為小機循環(huán)水與主機循環(huán)水系統(tǒng)并聯(lián)，小機循環(huán)水進水溫度與主機凝汽器進水溫度相同，當(dāng)主機平均背壓為4.9kPa,小機循環(huán)倍率與主機循環(huán)倍率同為55倍時，小機凝汽器面積按5500m2,小機背壓為4.75kPa。

對于小機排汽至主機凝汽器，有關(guān)研究資料結(jié)論見表1。

注：1)上表對應(yīng)的排汽管道長度不詳；2)排汽管道管徑為DN2800;3)排汽管道含真空蝶閥。

采用表1數(shù)據(jù)，按標(biāo)準(zhǔn)負荷模式計算，自帶小凝汽器方案汽輪機熱耗低于直排主機凝汽器方案約2.1kJ/kWh。

2.排汽方案對工程初投資的影響

對于排汽至主機凝汽器的方案，由于采用單臺全容量給水泵設(shè)置，可取消排汽管道上的真空蝶閥。

對于小機自帶凝汽器的方案，與排汽至主機凝汽器的方案相比所需凝汽器管換熱面積相同，但需要設(shè)計單獨的循環(huán)水管道，小凝汽器循環(huán)水管道與主機凝汽器循環(huán)水管道并聯(lián)設(shè)計，不單設(shè)廣一水泵。此外，小凝汽器還需要配套抽真空管道系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、膠球清洗系統(tǒng)。其中，抽真空系統(tǒng)考慮設(shè)置2臺真空泵，

1臺運行1臺背壓。小凝汽器布置在汽機房中間層，凝結(jié)水自流入主機低背壓側(cè)凝汽器，因此小機凝結(jié)水系統(tǒng)僅設(shè)置1臺凝結(jié)水泵用于主機凝汽器真空建立之前。每臺機組的小機凝汽器設(shè)1套膠球清洗裝置獨立運行。兩種排汽方案初投資的比較數(shù)據(jù)見表2。

注：1)凝汽器費用基于淡水循環(huán)；2)給水泵汽輪機布置位置基于1.4所述。

3.排汽方案對輔助系統(tǒng)運行維護費用的影響

（1）輔助系統(tǒng)運行費用

①小機自帶凝汽器的方案在系統(tǒng)設(shè)計上為其循環(huán)水系統(tǒng)與主機循環(huán)水系統(tǒng)并聯(lián)設(shè)置，且循環(huán)倍率相同，兩種排汽方案循環(huán)水系統(tǒng)電耗相同。

②小凝汽器設(shè)置2x100%容量水環(huán)真空泵，運行軸功率約30kW，年消耗電功率30x7000=210000kWh,按成本電價0.308元/kWh計，年運行電費為6.5萬元。

③小機布置在汽輪機運轉(zhuǎn)層，小凝汽器布置在中間層，正常運行時小凝汽器凝結(jié)水自流即可進入主機低背壓側(cè)凝汽器，因此小機凝結(jié)水系統(tǒng)未增加運行電耗。

④小凝汽器配套的膠球清洗系統(tǒng)電功率約7.5kW，年消耗電功率7.5x7000=52500kWh，按成本電價0.308元/kWh計，年運行電費為1.6萬元。

（2）輔助系統(tǒng)維護費用

小機自帶凝汽器的方案系統(tǒng)較為復(fù)雜，較直排主機凝汽器的方案每年增加的維護費用按10萬元考慮。

4.兩種排汽方案的經(jīng)濟性分析

兩種排汽方案（針對單臺機組）的經(jīng)濟性比較采用費用現(xiàn)值法。

由前文比較得知，C0=320萬元。令PV=0，n=20,則C=32.6，即為兩種方案的臨界C值。扣除運行電耗差異后，兩種排汽方案年燃料費用差為32.6+6.5+1.6+10=50.7萬元。

當(dāng)邊界條件為額定功率1050MW，發(fā)電年利用小時5000h,標(biāo)煤價950元/t時，兩種排汽方案經(jīng)濟性比較的臨界熱耗差值為2.79kJ/kWh。根據(jù)廣一水泵廠前文所述，兩種排汽方案熱耗差值為2.1kJ/kWh，直排主機凝汽器方案的經(jīng)濟性優(yōu)于自帶小凝汽器方案。

三、結(jié)論

小機排汽至主機凝汽器的方案在系統(tǒng)設(shè)計上較為簡單，投資省，安裝工程量小，運行維護工作量少。對主廠房布置空間要求較低，有利于壓縮汽機房尺寸，小機還可采取向上排汽的方式布置在汽機房或者除氧間零米，從而降低除氧器層高度。

小機自帶凝汽器的方案可使得整個給水泵系統(tǒng)獨立運行，便于合理安排主機及有關(guān)輔機的安裝調(diào)試進度。但配套系統(tǒng)較多，廣一管道泵運行維護工作量相對更多。小汽輪機布置位置比較靈活，不會受限于與主機凝汽器之間的距離。并且自帶凝汽器有利于降低小機排汽背壓。

若以經(jīng)濟性衡量方案，結(jié)論與建議如下：

(1)當(dāng)額定功率為1050MW、發(fā)電年利用小時5000h、標(biāo)煤價950元/t、成本電價0.308元/kWh、機組為淡水循環(huán)、小汽輪機與主汽輪機循環(huán)倍率同為55倍、小汽輪機縱向布置在汽機房B列側(cè)或者除氧間時，自帶小凝汽器方案平均熱耗低于直排主機凝汽器方案2.1kJ/kWh，初投資增加320萬元，投資回收年限超過20年，直排主機凝汽器方案經(jīng)濟性優(yōu)于自帶小凝汽器萬案。

(2)通過敏感性分析，基于上述（1)之邊界條件，當(dāng)自帶小凝汽器方案較直排主機凝汽器方案平均熱耗降低值大于2.79kJ/kWh時，自帶小凝汽器方案經(jīng)濟性優(yōu)于直排主機凝汽器方案。

(3)當(dāng)標(biāo)煤價或年利用小時數(shù)下降，或機組采用海水循環(huán)，或小機采用其他布置方式，自帶小凝汽器方案的經(jīng)濟性減弱。

(4)100%容量小機排汽管道可不設(shè)置真空蝶閥，當(dāng)兩種排汽方案的經(jīng)濟性相當(dāng)時，建議考慮蝶閥對小機背壓的影響。

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