摘要：介紹了火力發電廠600 MW汽輪發電機組中鍋爐給水泵小汽輪機拖動技術，其意義相當于主機增容改造，節約了大量的廠用電，新增了發電量，增加售電主營收入。

根據以往工程經驗，鍋爐點火、煮爐、吹管時，主汽機尚在安裝，凝汽器系統無法正常投運，如果不設電動給水泵組，就只能等主機凝汽器及循環水系統可投用后才能使用汽動給水泵向鍋爐上水。因此，目前國內600 MW機組給水泵的配置模式大多為2臺50%汽動給水泵和1臺25%～30%調速電動給水泵。

鑒于省內一些大型電廠例如兆光、瑞光、軒崗電廠等都有了直接用汽動給水泵啟動獲得成功的經驗，考慮到單元制機組相鄰機組供應輔助蒸汽，可由輔助蒸汽向給水泵汽輪機供汽，來驅動給水泵汽輪機啟動。由此，可進一步省去30%電動啟動給水泵。山西兆光電廠二期1號、2號汽輪機均由上海汽輪機廠設計出廠，機組額定容量為600 MW，鍋爐給

水系統配置為2臺50%額定容量汽動給水泵(以下簡稱汽泵)和1臺50%額定容量的電動給水泵(以下簡稱電泵)。機組正常運行時，2臺汽泵保持連續運行，電泵只在機組啟停或者汽泵故障時使用，正常時作為備用。

給水泵汽輪機汽源設計有3路：主蒸汽、4段抽汽和低壓輔助蒸汽，輔助蒸汽只在機組調試期間使用，其余時間不使用。給水泵汽輪機在機組負荷小于40%額定負荷時使用主蒸汽供汽，而機組負荷大于40%額定負荷時自動內切換到4段抽汽供汽。

為了實現安全、穩定、節能的運行方式，結合本人的工作經歷現將600 MW發電機組采用汽動給水泵的優化運行的優勢作如下介紹。

1 采用汽動給水泵和電動給水泵的特點

無論是哪種類型的給水泵都必須保證其出口壓力。給水泵的出口壓力主要決定于鍋爐的工作壓力，此外給水泵的出水還必須克服以下阻力：給水管道以及閥門的阻力，各級

加熱器的阻力，給水調門的阻力，各級省煤器的阻力，鍋爐進水口和給水泵出水口間的靜給水高度，給水泵出口壓力最小值應為鍋爐最大壓力的1.25倍。拖動方式常見的有電動機拖動和小汽輪機拖動兩種。

1.1 電動調速給水泵

電動給水泵為適應負荷變化，一般采用變速調節方式。變速調節需要設置液力偶合器來進行，液力偶合器是利用工作油傳遞轉矩，泵輪與渦輪不直接接觸，無磨損，可隔離電動機和泵的振動，減小沖擊，利用快速充、排油能做到空載離合，降低起動電流，無級調速，調速范圍25%～100%，適應汽輪發電機組的啟、停和大范圍負荷變化及滑參數運行的需要，控制方便，可通過手動、遙控及自動進行控制。300 MW以上機組的電動調速給水泵，其啟動電流大，耗用的廠用電多，(目前大機組所用給水泵多為國外進口)故其經濟性差。與汽動給水泵相比，其優點是系統簡單。

1.2 汽動給水泵

汽動給水泵，是通過一臺單獨的小汽輪機驅動的給水泵。該汽機從抽汽管道上抽取蒸汽，通過小汽輪機的轉動來帶動給水泵，泵的轉速是通過調節小汽輪機的進氣量來實現

的。小汽輪機可采用凝汽式、背壓式。小汽輪機的正常運行，需要相應的汽、水管道系統，調速系統，備用汽源等。

2 采用小型汽動給水泵的優勢及必要性

2.1 用小型汽動給水泵有如下優勢

1)小型汽泵可根據給水泵需要采用高轉速(轉速可從2 800 r/min提高到6 000 r/min)變速調節，高轉速可使給水泵的級數減少，重量減輕，轉動部分剛度增大，效率提高，可靠性增加，改變給水泵轉速來調節給水流量比節流調節經濟性更高，消除了閥門因長期節流而造成的磨損，同時簡化了給水調節系統，調節方便;

2)大型機組電動給水泵耗電量約占全部廠用電量的40%左右，采用汽動給水泵后，可以減少廠用電，使整個機組向外多供5%～6%的電量;

3)大型機組采用小汽輪機帶動給水泵后，可提高機組的熱效率0.3%～0.7%。從投資和運行角度看，大型電動機加上升速齒輪液力耦合聯軸器及電氣控制設備的投資比小型汽輪機還貴，而且大型電動機起動電流大，對廠用電系統運行安全十分不利。

2.2 汽泵代替電泵的必要性

電泵一般是火電廠中功率最大的輔機，在機組啟動、停機過程中消耗了大量的廠用電。冷態啟動過程中一般需要運行電泵8 h～10 h以上，機組停機過程中需要運行長達5 h以上。如果考慮到鍋爐加藥保養、大小修前燒空原煤倉和粉倉，則運行時間更長，一般為8 h以上。電泵功率高，啟動電流大，啟動瞬間將對廠用電系統產生較大的沖擊，易造成

6 kV廠用電母線電壓降低，對全廠電氣設備的安全運行造成一定影響，甚至造成低電壓保護動作。兆光電廠就曾發生因啟動電泵時造成6 kV段母線電壓過低、廠用電自動切換的事故，在切換過程中部分磨煤機變頻器失電，磨煤機跳閘，送風機、引風機發生擺動，負壓波動以至鍋爐滅火。使用電動給水泵，在機組啟動、停機過程中，如果電泵發生故障，將造成鍋爐給水中斷，對機組運行安全可靠性來說是一種隱患。由于電泵本身設備復雜，一旦發生電源故障或者設備故障，短時間很難恢復，這將造成機組啟動時間大幅度延長或者無法正常運行，影響機組帶負荷能力或者影響機組的安全穩定運行，機組的可靠性評分將大大降低。

但是汽輪機存在啟動時間長，有暖機沖轉等過程，汽水管路復雜，還需要備用汽源等，因此針對汽輪機驅動給水泵的不足之處做了如下改進：

1)獨立供油系統

大型機組配套的給水泵一般都有獨立的供油系統，主要由主油泵、輔助油泵、油濾網、冷油器、油箱及其管道、閥門組成。正常運行時由主油泵供油，啟動和停泵時由輔助油泵供油。2)設置中間抽頭現代大功率機組，為了提高經濟性，減少輔助水泵，往往采取從給水泵的中間級抽取一部分水量作為鍋爐的減溫水(主要是再熱器的減溫水)。

3)設置前置泵

大型機組汽動給水泵的流量很大，而受廠房布置限制，除氧器和給水泵進口的位差很大不能保證必要的汽蝕余量，所以增加前置泵提高給水泵進口壓力防止汽蝕。

3 電動給水泵與汽動給水前置泵比較

比較電動給水泵與汽動給水前置泵所耗電量對機組啟動經濟性的影響(以一天為例)。

1)電動給水泵耗電量計算：

Q1=UI×1.732×0.85=6 kV×968 A×1.732×0.85=8 550.537 6 kW

Q總=Q1×h=8 550.537 6×24=205 212.902 4 kW·h。

(其中Q1為電動給水泵每小時功率，U為電壓，I為電動給水泵電流;以額定電流為968 A計算Q總為24 h電量)

2)汽動給水泵前置泵耗電量計算：

Q2=UI×1.732×0.85=6 kV×65.1 A×1.732×0.85=575.041 32 kW

Q3=Q2×h=575.041 32 kW×24 h=13 800.99 kW·h。

(其中U為電壓，I為前置泵電流，以額定電流為65.1 A計算，Q2為前置泵每小時功率，Q3為前置泵24 h總電量)

電動給水泵與前置泵耗電量差值計算：

Q差=Q總-Q3=205 212.902 4-13 800.99=191 411.912 4 kW·h

Q差為電動給水泵與B前置泵比較后消耗電量差值;以目前電廠供電標煤煤耗平均360g/kW·h計算減少標煤耗煤量。

D=Q差×360/1 000=×360/1 000=68 908.288 kg=68.908 t。

D為電動給水泵多消耗電量折合為標煤煤量。

4 汽動給水泵系統應用及制造水平現狀

國內火電機組中，各等級火力發電機組的汽動給水泵系統和工業汽輪機的應用已經十分成熟：

1)300 MW以上等級的發電機組，一般都采用2臺50%容量的小汽輪機拖動鍋爐給水泵。汽源采用汽輪機本體汽缸第四段抽汽，并且有高壓汽源補充和切換功能以實現低負荷穩定供汽。

2)200 MW以下等級的發電機組，原設計鍋爐給水泵采用電動機拖動，往往帶液力偶合器調速。但在近階段的200 MW機組增容改造中，已采用1×100%汽輪機拖動鍋爐給水泵的案例(如國電大同第二發電廠)，小汽輪機汽源用汽缸第四級抽汽，并有高壓蒸汽作為低負荷時補充。

近年來，各大工業用汽輪機制造廠如杭州汽輪機廠、青島汽輪機廠在引進、消化國外先進技術的基礎上，在小汽輪機制造方面有了進步，安全可靠性、效率和純電調節的品質等日漸成熟和提高。

5 結論

通過一系列的討論和方案優化，給水泵采用小汽輪機驅動是合理的，熱力系統是安全穩定的，節約的廠用電等于新增了發電量，而且全部能上網獲得主營收入，其意義相當于主機增容改造，節約了大量廠用電的同時創造更多的效益。

歸納主要有以下優點：

1)可提高機組熱效率。

2)不耗廠用電，因而可增加對外的供電量。

3)當電力系統故障或全廠停電時，可保證鍋爐供水不間斷，提高了電廠的可靠性。

4)從投資和運行角度看，大型電動機加上升速齒輪液力聯軸器及電氣控制設備比小型汽輪機還貴，且大型電動機起動電流大，對廠用電系統運行不利。

5)在條件具備的情況下，采用汽動給水泵能節約大量電能，提高全廠的熱經濟性和效益，值得推廣。