600 MW超临界机组热网循环水泵驱动方式分析

第35卷第5期2014年10月电力与能源617600MW超临界机组热网循环水泵驱动方式分析李强,宫书宏,郑钢(国核电力规划设计研究院,北京100095)摘要:不同的纯凝机组改造为供热机组时，有多种供热方案可供选择,通过比较分析不同供热方案的优缺点和适用范围,确定了某600MW超临界纯凝机组采用中低压连通管抽汽供热的实施方案。在此基础上,对比分析了热网循环水泵不同驱动方式的特点,并采用年费用分析方法,重点分析了工业汽轮机驱动方式和变频调速电机驱动方式的经济性,认为采用工业汽轮机驱动热网循环泵,可明显降低厂用电率,提高整个电厂的经济效益,在发电量相同的情况下前者的经济效益更好。关键词:600MW超临界机组;热网循环泵;驱动方式中图分类号:TK114文献标志码:A .文章编号:2095- 1256(2014)05 -0617- 04Drive Mode Analysis of Circulating Heat Supply Pump of600 MW Supercritical UnitLi Qiang，Gong Shuhong，Zheng Gang .(State Nuclear Electric Power Planning Design &. Research Institute, Beijing 100095 ,China)Abstract: There are several heating schemes for different condensing units changed to heating reconstruction,by comparing the advantages and disadvantages and scope of different heating schemes, the medium and lowpressure connecting pipe heat extraction is accepted as 600 M W supercritical condensing unit heating scheme.On this basis, comparatively analysis the characteristics of different driving modes of circulating heating pump,and annual cost analysis method is used to focus on the economy about industrial steam turbine-driven and fre-quency control motor driven, consider that the industrial steam turbine driven circulation heating pump cansignificantly reduce the power consumption rate， and improve economic efficiency of the power plant, bettereconomic benefits in the former case where the same amount of power.Key words: 600 MW supercritical unit; Circulating heat supply water pump; Drive mode表1不同供热方 案特点对比1供热方案概述供热方案优点缺点适用范围某电厂设有两台600MW超临界机组和两热效率和凝汽器低真空运小型机组供台600MW亚临界机组，根据城市供热发展规循环水供热系热电比高，行,轴向推力和气|热改造，且机节能效果|缸膨胀量增大。供组靠近热负划，拟对其进行供热改造，作为城市集中供热热显著热温度较低，供热荷中心|半径较小源。本次供热改造的设计供热面积为1200万 m'，热负荷中心距离电厂约15 km。根据与外网签订热泵供热系统能效比高，系统复杂，设备造|应用较少.节约能源价高供热协议,热网供回水温度为130C/70"C。| 采用较高品质过热适合大中型1.1改造机组供热方案汽轮机抽汽供系统简单，蒸汽，热经济性较|机组,应用广热系统造价低目前,对老机组的供热改造有多种方案,即循环水供热系统、热泵供热系统、汽轮机抽汽供热系采用两次加热方式,将热网供水温度从80C升温统等。各种供热改造方案的特点见表10-2]。至130C。但根据经济分析,该方案由于设备造根据上述分析，循环水供热系统不适合本工价高,在设计寿金期内.投咨无法收回因此 ,本中国煤化工程。在设计供热面积时,如采用热泵供热系统,需工程采用汽轮YHCNMHG618李强,等:600MW超临界机组热网循环水泵驱动方式分析1.2抽汽供 热改造方案汽轮机中低压" 连通管来汽600MW级容量的汽轮机改造为抽汽供热机工业汽车中工业汽式组,主要有两种实施方案,第-.种方案是将机组抽I轮机C警I轮机B室」轮机A电动启动日用素”汽改造成可调整抽汽;第二种方案是在汽轮机本体、抽汽管道或中低压缸连通管打孔抽汽。循环se第一种方案涉及汽轮机本体的改造,成本高、棉鲁下 水察中|水泵B水泵A施工难度大,因此不推荐采用该方案[3]。第二种木供水方案中，如在汽轮机本体打孔抽汽,受到汽缸强图2工业汽轮机驱动热网循环泵系统示意图度、通流能力等影响，抽汽流量和位置受到限制，液力耦合器是一种利用液体介质传递转速的汽轮机厂家一般也不推荐采用该方案。而从抽汽机械设备,其主动输人轴端与原传动机相联结,从管道或中低压缸连通管打孔抽汽的方案,对汽轮动输出轴端与负载轴端联结,通过调节液体介质机本体影响很小，在保证汽轮机最小冷却流量的的压力,使输出轴的转速得以改变,从而实现转速前提下,不受汽轮机结构、流速的限制,且抽汽流的无级调节。液力耦合器调速效率近似等于转速量可以很大。该方案是目前各机组抽汽供热改造比,转速比越小，调速效率越低[5。最普遍采用的方案,本.工程采用第二种方案提供变频调速是通过电力电子整流和脉宽调制逆采暖用汽。变技术改变电动机的电压和频率,从而改变同步转速来实现调速,可以在全转速范围内保持较高2热网循环水泵驱动方式效率运行0。本工程供热面积较大,所需的采暖蒸汽量很.典型的液力耦合器和变频器的效率曲线如图大,根据汽轮机厂提供的资料可知,在满足采暖抽3所示。从图3可以看出.随着输出转速的降低，汽量的情况下,仅中低压连通管抽汽就能够满足液力耦合器的效率基本成正比降低,变频器在输采暖用汽量的要求。根据相关文献[1的分析可出转速下降时效率仍能保持在较高值，而在输出知,当抽汽参数较低时，整个机组的经济性较高。转速降低时,液力耦合器的效率下降比变频器快对于超临界机组,中低压连通管抽汽参数较高,为的多。变频器调速具有高效率、宽范围和高精度利用该部分蒸汽的能量,拟采用工业汽轮机驱动的调速性能,综合经济效益好,是目前应用较为广热网循环泵对外供热。泛的调速方法。而液力偶合器是一种耗能型的机本工程热网循环水泵规划设置4台,预留1械调速装置,转速越低损耗越大,目前在热网循环台扩建位置,设置1台电动启动备用泵.循环水流水的调节中已很少采用。量为8100 t/h,循环水泵扬程为175 m。本文按1.03台泵的配置进行分析。0.8-2.1驱动方式对 比0.7-变频器热网循环水泵是热网供热首站中耗能最大的0.6-设备，常规的驱动方式为电动机驱动,并设有一定0.5-0.4. 液力耦合器的调节手段,即液力偶合器调速或高压变频调速方式;另- -种驱动方式为工业汽轮机驱动。两种0.2 I驱动方式的示意图如图1和图2所示。0.1鼎弥贽网鼎致蛰网肃桨絷四循环泵D0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0转速比甲C@图3液力耦合器调速和变频器调速效率曲线60 @中◎◎工业汽轮机驱动是近几年出现的新的驱动方染周街环<热网循环式。该驱动方式无需调速装置,运行过程中通过水供水控制小汽轮机的转法平调节执网循环水泵,调节中国煤化工图1电动机驱动热网循环泵系统示意图灵活且方便。和工业汽.TYHCNMHG李强,等:600MW超临界机组热网循环水泵驱动方式分析619轮机驱动两种驱动方式进行比较。表3两种驱动方式运行经济性对 比表2.2驱动方 式经济性比较汽轮机驱动T电动机驱动在火力发电厂中,电动机驱动和工业汽轮机机组发电功率)/kW451274| 451274驱动都是常规的驱动辅机方式，每种驱动方式都运行时间/h28802 880发电量/kWh1. 299X10°| 1. 299X 10°有自身的特点。无论采用那种方式都能达到使用供热量/(GJ.h-1)19441 944目的,在设备的安全可靠性上都能满足要求。工中低压连通管抽汽量/(t.h-1)70业驱动汽轮机采用背压式汽轮机，进汽参数为主蒸汽进汽量)/(t.h-1)1 522.8| 1 515. 60.9MPa,进汽温度为350.1C,排汽温度约为发电标准煤耗率/(g.kWh-1)286.2283. 3230C ,额定功率为3 500 kW。发电标煤耗量/10*t .37.1836. 81标煤耗量差值/t3 700基准2.2.1投资 比较.泵组消耗电量/kWh1. 468X105| 1. 143X 107通过咨询相关的设备生产厂家并参考《火电供电量差值/kWh+1.128X107 基准工程限额设计参考造价指标(2011年水平)》等资上网电价(不含税)/(元.kWh-1)0. 303料,两种驱动方案设备投资对比如表2所示。表标煤价格/(元.t1)2中,电泵方案考虑1台备用,汽动方案考虑1台供电效益差值/万元+341.8标煤耗量差价/万元+ 251.6基?电动定速备用泵。表2设备投资对 比表万元经济收益差值/万元+90.2 .基注:1)采用汽轮机驱动方案后,由于从汽轮机中低压连通管抽项目电动机驱动汽轮机驱动出的蒸汽多于电泵方案,为使两种方案的发电量- -致,需减少电水泵投资3X 603X60泵方案的主蒸汽进汽量。驱动装置投资3X902X200+1X90变频设备投资2X 200I)*/((1+1)"- 1),年费用值计算公式如下:开关柜及电缆投资2X 2929C。= PN+U(1)加热器增加投资基{19式中:C。为年费用值;P为工程设备投资费用;U为可变疏水泵增加投资28费用值。管道增加投资150总投资9081067年费用对比表如表4所示。投资差额+ 159表4年费用对比表2.2.2运行经 济性比较工程设备投资费用P/万元-1067-908两种驱动方式运行经济性比较的原则是:不可变费用值U/万元90.2考虑非采暖期发电量及厂用电率等方面的变化，年固定费率N/%10. 67并首先假定主蒸汽参数和发电量相同,并且凝结年费用C./万元- 19.97一96.88水全部回收。以汽机厂提供的汽轮机主蒸汽进汽由表4可知，虽然汽轮机驱动方案比电动机量1522.8 t/h、额定采暖抽汽701 t/h的电动机驱动方案设备投资费用多,但由于前者经济性好，驱动方式为基准进行比较,具体比较结果如表3在年固定费率不变的情况下,年费用比后者低很所示。多。因此,从投资角度分析,汽轮机驱动方案比电由表3可知,每个采暖期,在同样供热量的情动机驱动方案也具有优势。况下,汽轮机驱动方案比电动机驱动方案厂用电3结论量少,可多供电1.128X107kWh,但汽轮机驱动方案比电动机驱动方案多耗标煤量为3 700 t。本工程600MW超临界机组改造为供热机综合.上述分析可知,每个采暖季,汽轮机驱动方案组,采用中低压连通管抽汽供热方式。为尽可能可多获得90.2万元的收益.经济性较好。另外，利用该级抽汽的能量,将部分蒸汽用于驱动工业当煤价下调时,该方案的经济效益将更加显著。汽轮机代替变频调速装置,整个机组的厂用电量2.2.3综合经济分析将下降,供电经济效益较好。因此,在超临界纯凝本工程上述两种不同驱动方式的经济分析采机组改造为供热机组时,从经济效益方面考虑,工用年费用分析方法口,贷款利率I=6. 55%,偿还业汽轮机驱动执风循环水磊目有宁优势。中国煤化工”年限n=15年。年固定费率N=IX(1+L 623页)YHCNMHG金建华,等:封闭式大储量圆形煤场储煤自燃分析及处理623侧的煤堆整形,大部分煤炭自燃从此处开始。为煤炭自燃时,可以采用水喷淋降温扑灭。此,采取在挡煤墙根部侧,堆放- - 圈煤渣,阻止氧2)灌注用水喷淋煤堆较深处的煤炭 自燃气从排水管进入煤堆的内部,避免推煤机或推杷后又死灰复燃时,可用镀锌管直接插入煤层深部，机在清场时铲坏挡煤墙上铺设的耐火砖和内壁安连接水源灌注,达到降温目的。装的测温传感线,取得了一-定的治理效果。3)翻堆当煤堆自 燃区域较大,用喷淋、灌3.4发现煤炭自燃征兆及时处理注无法消除隐患时,可以边喷淋边用推土机翻堆，严格执行巡查制度,发现煤堆局部温度升高、消除大面积煤堆自燃。冒热气、冒烟、- -氧化碳浓度升高等现象，即可判4)隔离当煤堆贮存时间过长,产生大面积断该处氧化层已经发生自燃。当煤堆内部温度小自燃时,果断采取隔离措施。用推土机把煤堆自于或等于45C时,煤炭尚可继续储存;当煤堆内燃区断开一道4~5 m宽的“壕沟”，防止火势蔓部温度大于或等于60C时,必须优先安排取用，延,在优先取用的同时，配合做翻堆处理。因为取用需要花费时间,而且煤炭自燃,几乎都是4结语从煤的内部,距表层1~1.5 m处发生。1)每班定时测量发热煤堆温度,标明发热煤对于封闭式圆形煤场贮煤自燃,必须坚持“预堆区域，做好《煤场巡查测温记录表》记录。防为主、安全第-”的治理原则。预防贮煤自燃将2)针对夏季煤极易自燃这- -特性，安排堆取从卸煤开始抓起,灵活进行煤场调度。严格遵守料机司机或推煤机司机每日白班早上测量煤堆两“取旧存新”策略，尽可能加快贮煤周转速度,在贮侧底部0.5~2 m部位温度,并进行比较。依据煤没有发生自燃之前就周转烧完。当然,煤场调经验,此处是煤极易自燃的部位。度员加强与外部燃料采购人员的沟通,合理安排3)燃料运行专业依据测量记录,修订堆取料进船来煤和煤种结构，使每个封闭式圆形煤场日方式,防止燃煤自燃。均贮煤量合理地保持在60%.上下，从而达到煤场3.5严控自燃煤的入场堆存时间贮煤“先进先出”供需平衡、快速良性周转。卸煤船作业开始前或过程中发现船舱中载煤实施以上措施后,从2013年的统计数据看，温度大于或等于60C或者已经有自燃煤,必须立煤场的自燃现象有所好转。全年发生自燃的月数即通知船方采取降温灭火措施，经过燃料运行主从6个减为3个，自燃的时间跨度也从最长的4管同意后,方可进行卸船作业或继续作业。该船个月降为1~2个月,使电厂的安全运行和经济效煤人场后,必须单独堆放,严禁与相邻煤堆叠放，益都有了极大的提高。并且做好堆放场地、堆放区域的记录。为了防止收稿日期:2014-02-20底层煤堆积时间过长,温升加快,应该尽快取用并作者简介:金建华(1977-),男,助理工程师，本科,从事燃及时使用推杷机彻底清除底层煤。料管理工作;龚福(1978-),男,技师,本科,从事 燃料管3.6处理煤炭自燃的策略理和燃煤采制化工作。1)喷淋当局部或表层深度小于1 m发生(责任编辑:杜建军)(上接第619页)[5]徐甫荣，朱修春.风机水泵变频调试和液力耦合器调速节能比较[J].变频器世界.2008(2):65-74.参考文献:[1]张秀琨,郑刚,刘传威,等.抽凝机组低真空循环水供热技术6]曾岳南.变频器对电机性能的影响及其对策[J].电气传动自动化,00022):9-12. .分析与应用[].上海电力学院学报. 2009(25):543-546.[2]金树梅.吸收式热泵供热系统的应用及经济性分析[J].煤7] 阳隆富.工程设计方案的经济比较[J].广西电力工程,1996(3):28-34.气与热力,2010(30):4-6.收稿日期:2014-06-04[3]周琳,谭锐，卫栋梁.东汽纯凝600MW级火电机组供热改作者简介:李强(1976-),男，工程师，硕士研究生,从事造探讨[J].东方电气评论,2012(26):8-13.[4]邹平华,赵耀.热电厂不同采暖抽汽压力对经济性的影响电厂热力系统设计工作。[J].节能技术,2010(5):474-477.中国煤化工”:赵艳粉)MHCNM HG