大型火力发电机组锅炉给水泵驱动的热经济性研究

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当前,我国装机容量越来越大,其中火力发电机组是主力,而且还将长期是电网中的主力机组。在火力发电机组中,锅炉给水泵驱动着工质的循环流动,随着火电厂机组容量的增加,给水泵驱动功率也在增加,其耗功也达到了主机功率的2-4%左右。比如某1000MW先进机组100%容量的给水泵轴功率是3.0670万kW,给水泵功率占主机功率3%左右,供电煤耗以300g/kW·h计算,若新的驱动方案下泵组效率平均可提高10%,那么整个机组效率提高约是0.3%,降低供电煤耗约0.9g/kW·h,按年利用小时5000h来计算可节约4500t标煤,按800元/t标煤来计算,年节省的煤碳成本是360万元。我国传统大型火电机组的给水泵以小汽轮机驱动居多(简称汽动方案),但也有少量由电机通过液力偶合器调速驱动(简称电动方案),这两者驱动的热经济性,虽有一定的表述,但内容已相对老化,特别随着现代火力发电技术的发展,尤其是汽轮机主机、高效的电机、高效液力偶合器、大型变频技术的发展,给水泵的驱动将变得更加多样化。本文以大机与小机均湿冷的大型燃煤火力发电机组为研究对象,首先分析前人在给水泵驱动的热经济性研究上存在的不足。主要有:片面强调降低厂用电率,忽视了发电机组的实际能耗指标;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;管道效率及汽动方案其他耗功没有充分考虑;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。因此本文较为完善地考虑了给水泵驱动链中各环节的实际情况,结合现代驱动技术,建立了锅炉给水泵的传统电泵方案、汽泵方案、高效液力偶合器方案、现代大型变频方案、主轴驱动方案等五种驱动方案的物理模型,并进一步采用定流量分析法,建立上述五种驱动方案的数学模型,可计算出各驱动方案的上网净功率,通过比较各驱动方案的上网净功率大小就能比较各种驱动方案的优劣。根据锅炉给水泵五种驱动方案的物理模型与数学模型,设计了以计算程序为核心的计算软件。接着各选取了典型300MW、600MW1000MW等级机组,进行了具体案例计算。对上述五种锅炉给水泵驱动方案对厂用电率及机组整体热经济性的影响进行了讨论,如果仅从降低厂用电率角度出发,可能会出现节电不节能的现象。最后进行了锅炉给水泵容量及驱动设备容量偏大问题的讨论,这是目前两者容量选择上普遍存在的问题。
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