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摘要:本文结合某工程条件，通过年费用法比较了300MW级亚临界直接空冷和间接空冷供热机组分别配置电动给水泵方案和汽动给水泵方案的经济性，主机直接空冷配电动给水泵方案年费用最低、经济性好，并且系统简单、维修工作量小，推荐采用主机直接空冷配3×50%BMCR容量电动调速给水泵方案。
中图分类号：TM62文献标识码：A 文章编号：
0 前言
国内300MW级湿冷机组除个别按ALSTOM公司典型的设计思路采用3×50%容量的电动调速给水泵外，均配置汽动给水泵，小汽轮机排汽接入主凝汽器。
直接空冷机组的运行背压高，且汽轮机背压随气温变化频繁，若采用汽动泵，排汽接入主凝汽器，则存在小汽机进汽、排汽条件和给水泵出力变化频繁、调节控制系统复杂的不利因素。若小汽轮机的排汽设置单独的凝汽器，给水泵的运行不再受主机的制约，但需为其配套单独的冷却系统，为节约用水，小汽机凝汽器的循环冷却水采用单独的闭式循环间接空冷系统进行冷却。
间接空冷机组的运行背压较直接空冷机组稍低，且其背压较为稳定，若配置汽动给水泵，则排汽可直接进入主凝汽器，与湿冷机组相同。
因此，空冷机组给水泵在选型时须结合主机空冷方式（直接空冷和间接空冷）进行比较。
1 给水泵选型的提出及比较原则
给水泵型式组合主机空冷方式可以得出以下四种方案：
方案一．主机直冷、配电泵
方案二．主机直冷、配汽泵
方案三．主机间冷、配电泵
方案四．主机间冷、配汽泵
对上述四个方案进行比较须确定以下三个基本原则：
其一、四个方案的比较基础是各主机配置容量相同，即锅炉的各种出力工况下给水流量、汽轮机的主蒸汽温度和流量参数相同、发电机容量相同。汽轮机由原湿冷亚临界汽轮机改造而来，维持高、中压缸设计基本不变，仅对低压缸和末级汽轮机叶片进行改造，各方案主机的价格基本相同。
其二、四个方案给水泵组配置相似，功能基本相同。
其三、以方案一作为基准，其他方案因主机空冷方式和给水泵配置方案不同，年发电量与方案一略有差异。
给水泵技术方案配置
2.1电动给水泵方案（以下简称电泵方案）
电动给水泵方案一般配置3×50％容量电动给水泵，2运1备。
对于方案一和方案三，电动给水泵配置相同。
2.2汽动给水泵方案（以下简称汽泵方案）
汽动给水泵方案的配置可为1×100％容量汽泵或者2×50％容量汽泵方案。
目前国内电厂这两种配置均有实施，由于该工程承担供热，考虑配置2×50％容量汽泵加1台25%容量电动启动/备用给水泵。
对于方案二，给水泵汽轮机排汽进入独立的表面式凝汽器。给水泵汽轮机凝汽器的循环冷却水采用水膜式冷却塔进行冷却。
方案四给水泵汽轮机排汽直接进入主机凝汽器。
3 给水泵配置方案对初投资影响分析
3.1 给水泵系统比较
电泵方案系统简单，运行方式灵活，检修维护工作量较汽动给水泵低，初投资較低，但厂用电耗较高。
汽泵方案系统复杂，设备较多，初投资高，厂用电耗低。
3.2 主机设备比较
四个方案配置的锅炉参数完全一样。配电泵的方案将增加约45t/h蒸汽流过低压缸，对于空冷机组而言，此变化基本没有影响。就发电机而言，四个方案均配备额定功率300MW的发电机。主机条件相同。
3.3 控制系统比较
电泵方案的给水调节在DCS中实现，控制点数较少。汽泵方案的给水调节在MEH中实现，控制点数较多，控制方案较难实现。小汽机的运行主要受到大机抽汽和背压的影响，同时又影响了给水的调节。另外，由于控制点数增加，需增加计算机电缆和有关的控制柜，两台机组约增加60万元。
3.4 电气系统比较
该工程采用循环硫化床锅炉，厂用电容量较大，给水泵方案不会造成高厂变和启备变的容量等级的变化。
无论是电泵方案还是汽泵方案，由于高压电压等级都需要采用6kV，给水泵配置方案不会对其他高压电机的投资产生影响。
在电缆和开关柜方面，电泵方案较汽泵方案的用量有所增加，两台机组约增加40万元。
3.5 供水系统比较
对于方案二，每台小汽机配置一台独立的凝汽器，两台机组的4台小凝汽器设置一套水膜式空冷塔的循环水冷却系统，该系统由于采用了风机和喷淋水，将增加部分厂用电耗。
各方案主机空冷方式和凝汽量不同，因而空冷系统投资各不相同。
对于直接空冷方案，汽泵较电泵方案凝汽量少约6%，空冷凝汽器的容量相应减少，因此空冷岛投资相对较少。
对于间接空冷方案，汽泵方案排汽直接进入大机凝汽器，因而方案三和方案四间接空冷塔散热器数量相同，投资相同。
3.6 主厂房设备布置及安装比较
给水泵的配置方案对主厂房的布置格局和主厂房容积将产生影响。采用汽动给水泵布置方案的主厂房跨度比电泵方案的主厂房跨度多2m。汽泵方案增加了较多设备，将增加设备基础的投资，同时增加了安装工作量和安装工作的难度。汽泵方案的汽机房土建费用较电泵方案将增加约450万元。
3.7给水泵配置和主机空冷组合方案的投资比较
表3-1 单位：万元
4 给水泵选型对运行及检修费用影响分析
运行的经济性主要体现在耗煤量、厂用电耗量、耗水量和检修维护费。
4.1 煤耗比较
各方案的给水、主蒸汽、再热蒸汽的流量、温度及压力均相等，故四个方案的标煤耗量相等。
4.2 供电量比较
以下仅列出因主机空冷型式、给水泵配置、凝汽量、背压不同而产生的发电量和厂用电耗的差异。
方案一：
1）年发电量为：33×108kWh。
2）电动给水泵年消耗厂用电量为：122.408×106kWh
3）空冷岛风机全年电耗为：51.48×106kWh。
方案二：
1）年发电量为：31.95×108kWh。
2）汽泵方案较电泵方案在下列方面增加了电耗：
a采用汽动给水泵时，采用了小汽机凝汽器，2台机组循环水泵需耗电600kW。
b给水泵汽轮机的真空泵（2×100％配置，一运一备）电机功率为75kW，轴功率约65kW，2台机组增加耗电量约140kW。
c4台汽泵前置泵耗电量约644kW。
d12组水膜式空冷塔风扇耗电量约222kW。
e12组水膜式空冷塔喷水电机年耗电10000kWh。
因此采用汽泵方案每年增加的厂用电量为：10.449×106kWh。
3）由于汽泵方案较电泵方案的凝汽量小，方案二空冷岛风机总功率比方案一小约480kW，全年少耗电量：3.12×106kWh。
方案三：
1）年发电量为：33.194×108kWh。
2）电动给水泵组功耗与方案一相同。
3）混凝式间接空冷系统中水力机械组驱动电机总功率为：1600×4＝6400kW，全年电耗即为41.6×106kWh。
方案四：
1）年发电量为：32.148×108kWh。
2）小汽机排汽直接进入大机凝汽器，因此采用汽泵方案增加的电耗仅为4台汽泵前置泵的功耗为644kW，全年电耗即为4.186×106kWh。
3）水力机械组驱动电机全年电耗与方案三相同。
4.3 水耗比较
方案二小机凝汽器循环冷却水系统中水膜式空冷塔需要在外部环境温度较高时通过喷淋水辅助散热，这部分喷淋水每年的水耗费用约为60万元。
其他水耗各方案基本相同。
4.4 检修费用比较
由于汽泵方案系统复杂，汽泵方案检修维护费要稍高于电泵方案，据相关资料统计，每年两台机组，汽泵方案增加检修维护费用为30万元。
4.5 综合运行检修费用比较
根据上述分析，综合运行检修费用比较如下：
表4-1 单位：万元/年
5 技术经济比较
采用年费用法对汽动给水泵方案和电动给水泵方案进行经济性比较，年固定费用率取16.42%，各方案年费用比较如下：
表5-1 单位：万元/年
可见，虽然方案一的年运行费用最高，但因其初投资最低，按年费用法进行比较方案一最为经济。
6 结论
虽然给水泵汽轮机通过采用单独的给水泵凝汽器及其冷却系统降低了凝汽器的背压，使得汽泵系统机组的总体效率要稍微高一些，但是由于进入给水泵汽轮机的蒸汽流量比较有限，提高的效率与增加大量设备的初投资相比是得不偿失的。且汽动给水泵靠蒸汽进入给水泵汽轮机做功，在锅炉蒸发量相同的条件下，也减小了发电机端功率。
间接空冷方案虽然能降低运行背压，但其代价是高昂的初期投资，且背压降幅与投资成正比。虽然降低背压可以提高电厂运行的经济性，可以多发电或者少耗煤，但不足以平衡较高的初投资带来的不利影响。
如果按等供电量的原则进行方案比较，则决定因素在于耗煤量，空冷机组一般位于煤炭资源丰富的北方，煤价相对较低，在这种比较前提下汽泵方案或者间接空冷方案因为少耗煤所带来的经济效益相应较低，低于汽泵方案和间接空冷方案较大的初投资产生的影响，仍然是直接空冷电泵方案更经济。
中图分类号：TM62文献标识码：A 文章编号：
0 前言
国内300MW级湿冷机组除个别按ALSTOM公司典型的设计思路采用3×50%容量的电动调速给水泵外，均配置汽动给水泵，小汽轮机排汽接入主凝汽器。
直接空冷机组的运行背压高，且汽轮机背压随气温变化频繁，若采用汽动泵，排汽接入主凝汽器，则存在小汽机进汽、排汽条件和给水泵出力变化频繁、调节控制系统复杂的不利因素。若小汽轮机的排汽设置单独的凝汽器，给水泵的运行不再受主机的制约，但需为其配套单独的冷却系统，为节约用水，小汽机凝汽器的循环冷却水采用单独的闭式循环间接空冷系统进行冷却。
间接空冷机组的运行背压较直接空冷机组稍低，且其背压较为稳定，若配置汽动给水泵，则排汽可直接进入主凝汽器，与湿冷机组相同。
因此，空冷机组给水泵在选型时须结合主机空冷方式（直接空冷和间接空冷）进行比较。
1 给水泵选型的提出及比较原则
给水泵型式组合主机空冷方式可以得出以下四种方案：
方案一．主机直冷、配电泵
方案二．主机直冷、配汽泵
方案三．主机间冷、配电泵
方案四．主机间冷、配汽泵
对上述四个方案进行比较须确定以下三个基本原则：
其一、四个方案的比较基础是各主机配置容量相同，即锅炉的各种出力工况下给水流量、汽轮机的主蒸汽温度和流量参数相同、发电机容量相同。汽轮机由原湿冷亚临界汽轮机改造而来，维持高、中压缸设计基本不变，仅对低压缸和末级汽轮机叶片进行改造，各方案主机的价格基本相同。
其二、四个方案给水泵组配置相似，功能基本相同。
其三、以方案一作为基准，其他方案因主机空冷方式和给水泵配置方案不同，年发电量与方案一略有差异。
给水泵技术方案配置
2.1电动给水泵方案（以下简称电泵方案）
电动给水泵方案一般配置3×50％容量电动给水泵，2运1备。
对于方案一和方案三，电动给水泵配置相同。
2.2汽动给水泵方案（以下简称汽泵方案）
汽动给水泵方案的配置可为1×100％容量汽泵或者2×50％容量汽泵方案。
目前国内电厂这两种配置均有实施，由于该工程承担供热，考虑配置2×50％容量汽泵加1台25%容量电动启动/备用给水泵。
对于方案二，给水泵汽轮机排汽进入独立的表面式凝汽器。给水泵汽轮机凝汽器的循环冷却水采用水膜式冷却塔进行冷却。
方案四给水泵汽轮机排汽直接进入主机凝汽器。
3 给水泵配置方案对初投资影响分析
3.1 给水泵系统比较
电泵方案系统简单，运行方式灵活，检修维护工作量较汽动给水泵低，初投资較低，但厂用电耗较高。
汽泵方案系统复杂，设备较多，初投资高，厂用电耗低。
3.2 主机设备比较
四个方案配置的锅炉参数完全一样。配电泵的方案将增加约45t/h蒸汽流过低压缸，对于空冷机组而言，此变化基本没有影响。就发电机而言，四个方案均配备额定功率300MW的发电机。主机条件相同。
3.3 控制系统比较
电泵方案的给水调节在DCS中实现，控制点数较少。汽泵方案的给水调节在MEH中实现，控制点数较多，控制方案较难实现。小汽机的运行主要受到大机抽汽和背压的影响，同时又影响了给水的调节。另外，由于控制点数增加，需增加计算机电缆和有关的控制柜，两台机组约增加60万元。
3.4 电气系统比较
该工程采用循环硫化床锅炉，厂用电容量较大，给水泵方案不会造成高厂变和启备变的容量等级的变化。
无论是电泵方案还是汽泵方案，由于高压电压等级都需要采用6kV，给水泵配置方案不会对其他高压电机的投资产生影响。
在电缆和开关柜方面，电泵方案较汽泵方案的用量有所增加，两台机组约增加40万元。
3.5 供水系统比较
对于方案二，每台小汽机配置一台独立的凝汽器，两台机组的4台小凝汽器设置一套水膜式空冷塔的循环水冷却系统，该系统由于采用了风机和喷淋水，将增加部分厂用电耗。
各方案主机空冷方式和凝汽量不同，因而空冷系统投资各不相同。
对于直接空冷方案，汽泵较电泵方案凝汽量少约6%，空冷凝汽器的容量相应减少，因此空冷岛投资相对较少。
对于间接空冷方案，汽泵方案排汽直接进入大机凝汽器，因而方案三和方案四间接空冷塔散热器数量相同，投资相同。
3.6 主厂房设备布置及安装比较
给水泵的配置方案对主厂房的布置格局和主厂房容积将产生影响。采用汽动给水泵布置方案的主厂房跨度比电泵方案的主厂房跨度多2m。汽泵方案增加了较多设备，将增加设备基础的投资，同时增加了安装工作量和安装工作的难度。汽泵方案的汽机房土建费用较电泵方案将增加约450万元。
3.7给水泵配置和主机空冷组合方案的投资比较
表3-1 单位：万元
4 给水泵选型对运行及检修费用影响分析
运行的经济性主要体现在耗煤量、厂用电耗量、耗水量和检修维护费。
4.1 煤耗比较
各方案的给水、主蒸汽、再热蒸汽的流量、温度及压力均相等，故四个方案的标煤耗量相等。
4.2 供电量比较
以下仅列出因主机空冷型式、给水泵配置、凝汽量、背压不同而产生的发电量和厂用电耗的差异。
方案一：
1）年发电量为：33×108kWh。
2）电动给水泵年消耗厂用电量为：122.408×106kWh
3）空冷岛风机全年电耗为：51.48×106kWh。
方案二：
1）年发电量为：31.95×108kWh。
2）汽泵方案较电泵方案在下列方面增加了电耗：
a采用汽动给水泵时，采用了小汽机凝汽器，2台机组循环水泵需耗电600kW。
b给水泵汽轮机的真空泵（2×100％配置，一运一备）电机功率为75kW，轴功率约65kW，2台机组增加耗电量约140kW。
c4台汽泵前置泵耗电量约644kW。
d12组水膜式空冷塔风扇耗电量约222kW。
e12组水膜式空冷塔喷水电机年耗电10000kWh。
因此采用汽泵方案每年增加的厂用电量为：10.449×106kWh。
3）由于汽泵方案较电泵方案的凝汽量小，方案二空冷岛风机总功率比方案一小约480kW，全年少耗电量：3.12×106kWh。
方案三：
1）年发电量为：33.194×108kWh。
2）电动给水泵组功耗与方案一相同。
3）混凝式间接空冷系统中水力机械组驱动电机总功率为：1600×4＝6400kW，全年电耗即为41.6×106kWh。
方案四：
1）年发电量为：32.148×108kWh。
2）小汽机排汽直接进入大机凝汽器，因此采用汽泵方案增加的电耗仅为4台汽泵前置泵的功耗为644kW，全年电耗即为4.186×106kWh。
3）水力机械组驱动电机全年电耗与方案三相同。
4.3 水耗比较
方案二小机凝汽器循环冷却水系统中水膜式空冷塔需要在外部环境温度较高时通过喷淋水辅助散热，这部分喷淋水每年的水耗费用约为60万元。
其他水耗各方案基本相同。
4.4 检修费用比较
由于汽泵方案系统复杂，汽泵方案检修维护费要稍高于电泵方案，据相关资料统计，每年两台机组，汽泵方案增加检修维护费用为30万元。
4.5 综合运行检修费用比较
根据上述分析，综合运行检修费用比较如下：
表4-1 单位：万元/年
5 技术经济比较
采用年费用法对汽动给水泵方案和电动给水泵方案进行经济性比较，年固定费用率取16.42%，各方案年费用比较如下：
表5-1 单位：万元/年
可见，虽然方案一的年运行费用最高，但因其初投资最低，按年费用法进行比较方案一最为经济。
6 结论
虽然给水泵汽轮机通过采用单独的给水泵凝汽器及其冷却系统降低了凝汽器的背压，使得汽泵系统机组的总体效率要稍微高一些，但是由于进入给水泵汽轮机的蒸汽流量比较有限，提高的效率与增加大量设备的初投资相比是得不偿失的。且汽动给水泵靠蒸汽进入给水泵汽轮机做功，在锅炉蒸发量相同的条件下，也减小了发电机端功率。
间接空冷方案虽然能降低运行背压，但其代价是高昂的初期投资，且背压降幅与投资成正比。虽然降低背压可以提高电厂运行的经济性，可以多发电或者少耗煤，但不足以平衡较高的初投资带来的不利影响。
如果按等供电量的原则进行方案比较，则决定因素在于耗煤量，空冷机组一般位于煤炭资源丰富的北方，煤价相对较低，在这种比较前提下汽泵方案或者间接空冷方案因为少耗煤所带来的经济效益相应较低，低于汽泵方案和间接空冷方案较大的初投资产生的影响，仍然是直接空冷电泵方案更经济。