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摘 要 ： 针对超临界机组的低压加热器疏水泵的设置，本文从技术经济角度对其必要性和可行性进行了分析论证。
关键词：600MW超临界机组；低加疏水泵
以往国内亚临界或超（超）临界发电机组低压加热器疏水通常逐级自流至凝汽器，但也有不少工程通过设置低加疏水泵，将部分低加疏水注入凝结水系统。本文结合宁夏某工程，对设置低加疏水泵进行了理论分析，以工程技术数据为依据，论证了设置低加疏水泵对电厂经济性的影响。
1 工程概况
宁夏回族自治区某电厂一期和二期均为2×300MW燃煤湿冷机组，现预扩建2×600MW超临界燃煤间接空冷机组，同步配套建设脱硫和脱硝设施。
2 理论概述
国内以往的亚临界或超（超）临界机组工程，通常将汽轮机抽汽回热系统的疏水，采用逐级自流回到除氧器或凝汽器或直接空冷排汽装置，这种连接系统简单，安全可靠，投资小。但各级低加的疏水通过逐级自流最终都回到凝汽器或直接空冷排汽装置，疏水的热量通过循环水或空气带走，从而产生了冷端损失，不利于机组的热经济性。为了减少冷端损失，最大限度地回收利用低加的疏水热能，提高机组效率，可以考虑设置低加疏水泵将低压加热器的疏水直接送入主凝结水系统，这种连接既可以减少低压加热器疏水流入凝汽器的冷源热损失，又可以减少凝结水泵的流量。
3 低加疏水泵在热力系统中的位置
本工程现阶段与主机厂配合的热平衡图，将6号低加出口的疏水通过疏水泵打至6号低加出口的凝结水管道上，在这个汇合点上温差幅度最小，当疏水和凝结水汇合时，混合产生的附加冷源损失也小；并且混合后提高了5号低加的入口凝结水温度，减小了高压抽汽的抽汽量，有利于提高热经济性。
若将疏水泵设置在7号低加疏水出口，由于7号低加疏水温度较低，其焓值与凝结水焓值之间差值较小，回收的热量非常有限，且如果将7号低加出口疏水打入到7号或以后的低加凝结水出口，由于其疏水温度低于凝结水温度20℃以上，其混合所产生的附加冷源损失加大，而混合后凝结水温度降低，需要增加高压抽汽的抽汽量，不利于提高热经济性，因此不推荐将疏水泵设置在7号低加疏水出口。
4 疏水泵设置前后的系统比较
4.1 系统配置的差异
低加疏水系统和凝结水系统与低加逐级自流的系统相比略有差异。
二者流程上的主要差别在于6号低加的正常疏水管路上。对于常规的逐级自流低加疏水系统，6号低加的正常疏水经过正常疏水调节阀，依靠6号低加与7号低加之间的运行压差流入7号低加，换热后经7号低加正常疏水管路流至凝汽器；而在6号低加疏水出口设置低加疏水泵后，6号低加的正常疏水首先汇集在6号低加腹部的集水罐内以保证一定的储水容积以利于低加疏水泵的安全运行，集水罐内疏水经滤网流入低加疏水泵，升压后经正常疏水调节站送入凝结水系统，而为了满足低加疏水泵启泵及低负荷运行的需要，还需要为其设置再循环管路。对于凝结水系统，设置低加疏水泵后除了需要多设置一个三通以便低加疏水汇入凝结水以外，二者并无其他差别。
4.2 系统控制的差异
设置低加疏水泵前后系统控制的差异也主要集中在低加疏水系统，凝结水系统除了需要在凝结水流量的控制设定值考虑低加疏水汇入的因素外，基本没有变化。
对于逐级自流的系统，正常运行时6号低加的水位由6号低加至7号低加正常疏水管路上的调节阀控制，当6号低加事故解列或7号低加超高水位时，关闭此调节阀。
对于设置低加疏水泵的系统，正常运行时6号低加的水位由低加疏水泵出口的调节阀控制；当6号低加水位低时，该调节阀自动关闭，疏水经再循环管路调节阀返回6号低加，再循环调节阀自动开启；当6号低加水位超低或解列时，低加疏水泵为了避免汽蚀，保护停泵。
对于6号低加水位高的保护，二者没有区别，均为打开6号低加事故疏水阀参与辅助调节；当6号低加水位超高时，由于采用了低加大旁路，二者的保护均为5、6号低加同时解列。
综上所述，设置低加疏水泵后，6号低加的正常疏水系统相对于逐级自流系统略为复杂，但对疏水的处理更灵活，对6号低加水位控制手段更丰富，可以满足防止《火力发电厂汽轮机防进水和冷蒸汽导则》DL/T834-2003的相关要求。
4.3 主要设备选型差异
根据节中的系统比较来看，设置低加疏水泵与否对系统设备的影响主要在于低加疏水泵的容量、凝结水泵的容量以及低压加热器换热面积的变化。其中低压加热器由于大多为随汽轮机配供，其面积的变化在汽轮机采购合同中所占比例几乎可以忽略不計，因此主要的差异还是低加疏水泵和凝结水泵的选型。
4.3.1 低加疏水泵的选型参数
根据《大中型火力发电厂设计规范》，该工程每台机组按设置两台100%容量的低加疏水泵考虑，一台运行，一台备用，国内采用低加疏水泵的机组均按此配置。按汽轮机厂的热平衡图经过计算，低加疏水泵的选型参数如下：
4.3.2 凝结水泵的选型参数
根据参考工程凝结水泵选型，每台机组考虑设置两台100%容量的凝结水泵加变频装置。按汽轮机厂的热平衡图经过计算，两个方案的凝结水泵的选型参数如下：
5 设低加疏水泵的经济性分析
5.1 设置低加疏水泵前后的运行费用比较
对设置低加疏水泵和不设低加疏水泵两种工况进行了热平衡图计算， 根据汽轮机厂TMCR工况数据，抽汽回热系统中有无低加疏水泵的能耗比较见下表：
注： 1） 标煤价格：429元/吨。
2） 上网电价：0.323元/kW.h。
5.2 设置低加疏水泵前后的初投资比较
1） 低加疏水泵增加的初投资
根据目前厂家的报价，每台机组增加低加疏水泵带来初投资增加约为～80万元。
2） 凝结水泵减少的初投资
根据目前厂家的报价，设置低加疏水泵时，单台凝结水泵的价格要比不设低加疏水泵时少约～15万元，每台机组共计30万元。
抽汽回热系统中有无低加疏水泵的初投资比较见下表：
6.3 总体经济性比较
根据前面比较的设置低加疏水泵前后的运行费用和初投资的差异，采用费用现值法将设置低加疏水泵后的运行费用折算到电厂寿命周期内每台机组的总体收益比较如下表所示：
综上所述，设置低加疏水泵后，每台机组增加初投资约58万元，每年减少运行费用38.2万元，两年多即可收回投资，如果煤价上涨，收益将更加可观。
6 结束语
在汽轮机的抽汽回热系统中设置低加疏水泵在国内已有相当多的工程应用业绩，可以减少疏水流入凝汽器的冷源热损失，提高机组热经济性，在低加的水位控制上也可以更灵活。设置低加疏水泵后，每台机组增加初投资约58万元，每年减少运行费用38.2万元，两年多即可收回投资，如果煤价上涨，收益将更加可观。因此建议本工程设置低压加热器疏水泵。
（作者单位：河北省电力勘测设计研究院）
关键词：600MW超临界机组；低加疏水泵
以往国内亚临界或超（超）临界发电机组低压加热器疏水通常逐级自流至凝汽器，但也有不少工程通过设置低加疏水泵，将部分低加疏水注入凝结水系统。本文结合宁夏某工程，对设置低加疏水泵进行了理论分析，以工程技术数据为依据，论证了设置低加疏水泵对电厂经济性的影响。
1 工程概况
宁夏回族自治区某电厂一期和二期均为2×300MW燃煤湿冷机组，现预扩建2×600MW超临界燃煤间接空冷机组，同步配套建设脱硫和脱硝设施。
2 理论概述
国内以往的亚临界或超（超）临界机组工程，通常将汽轮机抽汽回热系统的疏水，采用逐级自流回到除氧器或凝汽器或直接空冷排汽装置，这种连接系统简单，安全可靠，投资小。但各级低加的疏水通过逐级自流最终都回到凝汽器或直接空冷排汽装置，疏水的热量通过循环水或空气带走，从而产生了冷端损失，不利于机组的热经济性。为了减少冷端损失，最大限度地回收利用低加的疏水热能，提高机组效率，可以考虑设置低加疏水泵将低压加热器的疏水直接送入主凝结水系统，这种连接既可以减少低压加热器疏水流入凝汽器的冷源热损失，又可以减少凝结水泵的流量。
3 低加疏水泵在热力系统中的位置
本工程现阶段与主机厂配合的热平衡图，将6号低加出口的疏水通过疏水泵打至6号低加出口的凝结水管道上，在这个汇合点上温差幅度最小，当疏水和凝结水汇合时，混合产生的附加冷源损失也小；并且混合后提高了5号低加的入口凝结水温度，减小了高压抽汽的抽汽量，有利于提高热经济性。
若将疏水泵设置在7号低加疏水出口，由于7号低加疏水温度较低，其焓值与凝结水焓值之间差值较小，回收的热量非常有限，且如果将7号低加出口疏水打入到7号或以后的低加凝结水出口，由于其疏水温度低于凝结水温度20℃以上，其混合所产生的附加冷源损失加大，而混合后凝结水温度降低，需要增加高压抽汽的抽汽量，不利于提高热经济性，因此不推荐将疏水泵设置在7号低加疏水出口。
4 疏水泵设置前后的系统比较
4.1 系统配置的差异
低加疏水系统和凝结水系统与低加逐级自流的系统相比略有差异。
二者流程上的主要差别在于6号低加的正常疏水管路上。对于常规的逐级自流低加疏水系统，6号低加的正常疏水经过正常疏水调节阀，依靠6号低加与7号低加之间的运行压差流入7号低加，换热后经7号低加正常疏水管路流至凝汽器；而在6号低加疏水出口设置低加疏水泵后，6号低加的正常疏水首先汇集在6号低加腹部的集水罐内以保证一定的储水容积以利于低加疏水泵的安全运行，集水罐内疏水经滤网流入低加疏水泵，升压后经正常疏水调节站送入凝结水系统，而为了满足低加疏水泵启泵及低负荷运行的需要，还需要为其设置再循环管路。对于凝结水系统，设置低加疏水泵后除了需要多设置一个三通以便低加疏水汇入凝结水以外，二者并无其他差别。
4.2 系统控制的差异
设置低加疏水泵前后系统控制的差异也主要集中在低加疏水系统，凝结水系统除了需要在凝结水流量的控制设定值考虑低加疏水汇入的因素外，基本没有变化。
对于逐级自流的系统，正常运行时6号低加的水位由6号低加至7号低加正常疏水管路上的调节阀控制，当6号低加事故解列或7号低加超高水位时，关闭此调节阀。
对于设置低加疏水泵的系统，正常运行时6号低加的水位由低加疏水泵出口的调节阀控制；当6号低加水位低时，该调节阀自动关闭，疏水经再循环管路调节阀返回6号低加，再循环调节阀自动开启；当6号低加水位超低或解列时，低加疏水泵为了避免汽蚀，保护停泵。
对于6号低加水位高的保护，二者没有区别，均为打开6号低加事故疏水阀参与辅助调节；当6号低加水位超高时，由于采用了低加大旁路，二者的保护均为5、6号低加同时解列。
综上所述，设置低加疏水泵后，6号低加的正常疏水系统相对于逐级自流系统略为复杂，但对疏水的处理更灵活，对6号低加水位控制手段更丰富，可以满足防止《火力发电厂汽轮机防进水和冷蒸汽导则》DL/T834-2003的相关要求。
4.3 主要设备选型差异
根据节中的系统比较来看，设置低加疏水泵与否对系统设备的影响主要在于低加疏水泵的容量、凝结水泵的容量以及低压加热器换热面积的变化。其中低压加热器由于大多为随汽轮机配供，其面积的变化在汽轮机采购合同中所占比例几乎可以忽略不計，因此主要的差异还是低加疏水泵和凝结水泵的选型。
4.3.1 低加疏水泵的选型参数
根据《大中型火力发电厂设计规范》，该工程每台机组按设置两台100%容量的低加疏水泵考虑，一台运行，一台备用，国内采用低加疏水泵的机组均按此配置。按汽轮机厂的热平衡图经过计算，低加疏水泵的选型参数如下：
4.3.2 凝结水泵的选型参数
根据参考工程凝结水泵选型，每台机组考虑设置两台100%容量的凝结水泵加变频装置。按汽轮机厂的热平衡图经过计算，两个方案的凝结水泵的选型参数如下：
5 设低加疏水泵的经济性分析
5.1 设置低加疏水泵前后的运行费用比较
对设置低加疏水泵和不设低加疏水泵两种工况进行了热平衡图计算， 根据汽轮机厂TMCR工况数据，抽汽回热系统中有无低加疏水泵的能耗比较见下表：
注： 1） 标煤价格：429元/吨。
2） 上网电价：0.323元/kW.h。
5.2 设置低加疏水泵前后的初投资比较
1） 低加疏水泵增加的初投资
根据目前厂家的报价，每台机组增加低加疏水泵带来初投资增加约为～80万元。
2） 凝结水泵减少的初投资
根据目前厂家的报价，设置低加疏水泵时，单台凝结水泵的价格要比不设低加疏水泵时少约～15万元，每台机组共计30万元。
抽汽回热系统中有无低加疏水泵的初投资比较见下表：
6.3 总体经济性比较
根据前面比较的设置低加疏水泵前后的运行费用和初投资的差异，采用费用现值法将设置低加疏水泵后的运行费用折算到电厂寿命周期内每台机组的总体收益比较如下表所示：
综上所述，设置低加疏水泵后，每台机组增加初投资约58万元，每年减少运行费用38.2万元，两年多即可收回投资，如果煤价上涨，收益将更加可观。
6 结束语
在汽轮机的抽汽回热系统中设置低加疏水泵在国内已有相当多的工程应用业绩，可以减少疏水流入凝汽器的冷源热损失，提高机组热经济性，在低加的水位控制上也可以更灵活。设置低加疏水泵后，每台机组增加初投资约58万元，每年减少运行费用38.2万元，两年多即可收回投资，如果煤价上涨，收益将更加可观。因此建议本工程设置低压加热器疏水泵。
（作者单位：河北省电力勘测设计研究院）