汽动给水泵在300MW火电机组冷态启动中的节能分析|屏蔽电泵冷态试验
摘要：计算了在300MW火电机组冷态启动过程中，单独使用电动给水泵满足锅炉上水消耗的能量和单独使用汽动给水泵满足锅炉上水消耗的能量，为比较方便，将两者消耗的能量都统一折算为电能的大小，从而得出汽动给水泵在300MW火电机组冷态启动过程中的节能效果比电动给水泵要好，在机组冷态启动过程中单独使用汽动给水泵满足锅炉上水可以提高火电机组的经济效益。
关键词：能量；锅炉上水；给水泵
作者简介：谈曜（1980-），男，青海西宁人，广州恒运企业集团公司，热动助理工程师。（广东?广州?510730）
中图分类号：TK227.8?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）24-0150-02
广州恒运热电D厂装机容量为2×300MW，汽轮机组是由东方汽轮机厂制造的N300－16.7/537/537-8型亚临界、一次中间再热、两缸两排汽、凝汽式汽轮机组，热耗Q0=7962.0kJ/kWh，高压缸效率ηgy=81.58%。锅炉是东方锅炉厂生产的DG1025/18.2-Ⅱ4型亚临界、四角切圆燃烧、自然循环汽包炉。给水泵拖动方式：采用2台50%BMCR（锅炉连续最大蒸发量）汽动给水泵，其备用泵为35%BMCR电动给水泵。为提高机组的热经济性，决定在机组冷态启动过程中单独使用汽动给水泵，电动给水泵备用的锅炉上水方式。
一、锅炉上水方式比较
常规方式启动机组，锅炉上水时采用电动给水泵，同时准备两台汽动给水泵的启动工作，直至机组负荷上升到150MW时，两台汽泵并列运行满足锅炉上水，停止电动给水泵作备用。
单独使用汽动给水泵的上水方式，即在整个启动过程中，电动给水泵全程备用不运行，汽动给水泵通过控制小汽轮机的进汽调门，避开汽动给水泵组的共振转速范围，配合锅炉上水调门和再循环门，满足机组各个阶段上水量的需求。
二、两种锅炉上水方式消耗能量分析
常规方式从锅炉上水到机组负荷至150MW，电动给水泵不间断运行，持续时间按机组冷态启动曲线约有7.5h，大功率的电动给水泵在此期间消耗大量的电能。同时机组在低负荷阶段时，电动给水泵和汽动给水泵并列运行，给水量大于锅炉蒸发量，给水泵再循环门要保持全开，浪费了大量能源。本文为计算方便，只计算单独使用电动给水泵满足锅炉上水直至机组负荷35%BMCR（115MW）时消耗的电能，此过程所需时间按机组冷态启动曲线约有7h。
单独使用汽动给水泵的上水方式，电动给水泵全程备用不消耗电能（其辅助润滑油泵功率小，能量消耗本文中忽略不计）。汽动给水泵消耗的能量有：小汽轮机冲转运行消耗的蒸汽能量，为方便比较，后文中将此蒸汽能量通过计算转化为电能；小汽轮机和主机轴封用汽消耗的蒸汽能量（汽量少且比常规方式启动时间仅多1.5h，本文中忽略不计）；汽动给水泵前置泵、小汽轮机润滑油泵和排烟风机消耗的电能，另外小汽轮机冲转需要主机凝汽器提前抽真空，所以还包括主机真空泵和轴封风机在提前抽真空阶段消耗的电能。
三、两种锅炉上水方式消耗能量计算
1.启动过程中相关设备电动机运行参数和电能计算公式
（1）启动过程中相关设备电动机运行参数如下表1。
表1?启动过程中电动机运行参数
电机设备名称 额定电压（V） 运行电流（A） 功率因数
电动给水泵 6000 280 0.917
真空泵 380 208 0.79
轴封风机 380 9 0.89
汽动给水泵前置泵 6000 16 0.9
小汽轮机润滑油泵 380 27 0.89
小汽轮机排烟风机 380 2.7 0.89
（2）电动机运行中消耗的电能按公式（1）计算：
（1）
式中：W——电动机消耗的电能，kWh；
U——电动机额定电压（线电压），V；
I——电动机运行电流，A；
cosφ——电动机功率因数；
t——电动机运行时间，h。
2.机组启动使用电动给水泵上水
电动给水泵上水主要消耗的是电能，从锅炉点火开始到机组升负荷至115MW，按照机组冷态启动曲线，时间大致为7h，电动给水泵运行平均电流为280A，电压为6000V，从而根据公式（1）和表1相关数据可以计算出电动给水泵消耗的电能W电动给水泵为：
W电动给水泵=18677.75kWh
3.机组启动使用汽动给水泵上水
机组使用汽动给水泵上水与电动给水泵不同的一点是需要提前建立整个机组的真空以便启动汽动给水泵，汽动给水泵冷态启动时间需要1.5h，也就是说汽动给水泵在冷态启动过程中比电动给水泵启动方式多用时间1.5h，即单独使用汽动给水泵上水在冷态启动过程中所用时间为8.5h。在此过程中汽动给水泵辅助电动设备：汽动给水泵前置泵、小汽轮机润滑油泵和小汽轮机排烟风机消耗的电能按公式（1）和表1相关数据计算得出为：
W汽动给水泵前置泵=1271.98kWh
W小汽轮机润滑油泵=134.43kWh
W小汽轮机烟风机=13.44kWh
小汽轮机运行需要提前启动主机轴封风机和真空泵抽真空，主机轴封风机和真空泵比电动给水泵上水方式多运行时间为1.5h，所以汽动给水泵上水时，主机轴封风机和真空泵比电动给水泵上水方式多消耗的电能按公式（1）和表1相关数据计算得出有：
W轴封风机=7.91kWh
W真空泵=162.22kWh
汽动给水泵小汽轮机消耗的蒸汽在启动时来自邻机高排汽源，蒸汽流量从小汽轮机冲转至机组负荷到达115MW，平均约为D=6.5t/h。取理想状况，在机组启动时，邻机带300MW额定负荷运行。已知机组额定工况下的汽耗为q=3.04kg/kWh，那么小汽轮机所用的蒸汽在主汽轮机内完全做功后能够发出的电能W1计算如下：
W1=1000Dt /q=1000×6.5×8.5/3.04=18174.34 kWh