第35卷第5期2014年10月電力與能源617600MW超臨界機組熱網(wǎng)循環(huán)水泵驅(qū)動方式分析李強,宮書宏,鄭鋼(國核電力規(guī)劃設計研究院,北京100095)摘要:不同的純凝機組改造為供熱機組時，有多種供熱方案可供選擇,通過比較分析不同供熱方案的優(yōu)缺點和適用范圍,確定了某600MW超臨界純凝機組采用中低壓連通管抽汽供熱的實施方案。在此基礎上,對比分析了熱網(wǎng)循環(huán)水泵不同驅(qū)動方式的特點,并采用年費用分析方法,重點分析了工業(yè)汽輪機驅(qū)動方式和變頻調(diào)速電機驅(qū)動方式的經(jīng)濟性,認為采用工業(yè)汽輪機驅(qū)動熱網(wǎng)循環(huán)泵,可明顯降低廠用電率,提高整個電廠的經(jīng)濟效益,在發(fā)電量相同的情況下前者的經(jīng)濟效益更好。關鍵詞:600MW超臨界機組;熱網(wǎng)循環(huán)泵;驅(qū)動方式中圖分類號:TK114文獻標志碼:A .文章編號: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不同供熱方 案特點對比1供熱方案概述供熱方案優(yōu)點缺點適用范圍某電廠設有兩臺600MW超臨界機組和兩熱效率和凝汽器低真空運小型機組供臺600MW亞臨界機組，根據(jù)城市供熱發(fā)展規(guī)循環(huán)水供熱系熱電比高，行,軸向推力和氣|熱改造，且機節(jié)能效果|缸膨脹量增大。供組靠近熱負劃，擬對其進行供熱改造，作為城市集中供熱熱顯著熱溫度較低，供熱荷中心|半徑較小源。本次供熱改造的設計供熱面積為1200萬 m'，熱負荷中心距離電廠約15 km。根據(jù)與外網(wǎng)簽訂熱泵供熱系統(tǒng)能效比高，系統(tǒng)復雜，設備造|應用較少.節(jié)約能源價高供熱協(xié)議,熱網(wǎng)供回水溫度為130C/70"C。| 采用較高品質(zhì)過熱適合大中型1.1改造機組供熱方案汽輪機抽汽供系統(tǒng)簡單，蒸汽，熱經(jīng)濟性較|機組,應用廣熱系統(tǒng)造價低目前,對老機組的供熱改造有多種方案,即循環(huán)水供熱系統(tǒng)、熱泵供熱系統(tǒng)、汽輪機抽汽供熱系采用兩次加熱方式,將熱網(wǎng)供水溫度從80C升溫統(tǒng)等。各種供熱改造方案的特點見表10-2]。至130C。但根據(jù)經(jīng)濟分析,該方案由于設備造根據(jù)上述分析，循環(huán)水供熱系統(tǒng)不適合本工價高,在設計壽金期內(nèi).投咨無法收回因此 ,本中國煤化工程。在設計供熱面積時,如采用熱泵供熱系統(tǒng),需工程采用汽輪YHCNMHG618李強,等:600MW超臨界機組熱網(wǎng)循環(huán)水泵驅(qū)動方式分析1.2抽汽供 熱改造方案汽輪機中低壓" 連通管來汽600MW級容量的汽輪機改造為抽汽供熱機工業(yè)汽車中工業(yè)汽式組,主要有兩種實施方案,第-.種方案是將機組抽I輪機C警I輪機B室」輪機A電動啟動日用素”汽改造成可調(diào)整抽汽;第二種方案是在汽輪機本體、抽汽管道或中低壓缸連通管打孔抽汽。循環(huán)se第一種方案涉及汽輪機本體的改造,成本高、棉魯下 水察中|水泵B水泵A施工難度大,因此不推薦采用該方案[3]。第二種木供水方案中，如在汽輪機本體打孔抽汽,受到汽缸強圖2工業(yè)汽輪機驅(qū)動熱網(wǎng)循環(huán)泵系統(tǒng)示意圖度、通流能力等影響，抽汽流量和位置受到限制，液力耦合器是一種利用液體介質(zhì)傳遞轉(zhuǎn)速的汽輪機廠家一般也不推薦采用該方案。而從抽汽機械設備,其主動輸人軸端與原傳動機相聯(lián)結(jié),從管道或中低壓缸連通管打孔抽汽的方案,對汽輪動輸出軸端與負載軸端聯(lián)結(jié),通過調(diào)節(jié)液體介質(zhì)機本體影響很小，在保證汽輪機最小冷卻流量的的壓力,使輸出軸的轉(zhuǎn)速得以改變,從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速前提下,不受汽輪機結(jié)構、流速的限制,且抽汽流的無級調(diào)節(jié)。液力耦合器調(diào)速效率近似等于轉(zhuǎn)速量可以很大。該方案是目前各機組抽汽供熱改造比,轉(zhuǎn)速比越小，調(diào)速效率越低[5。最普遍采用的方案,本.工程采用第二種方案提供變頻調(diào)速是通過電力電子整流和脈寬調(diào)制逆采暖用汽。變技術改變電動機的電壓和頻率,從而改變同步轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)調(diào)速,可以在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)保持較高2熱網(wǎng)循環(huán)水泵驅(qū)動方式效率運行0。本工程供熱面積較大,所需的采暖蒸汽量很.典型的液力耦合器和變頻器的效率曲線如圖大,根據(jù)汽輪機廠提供的資料可知,在滿足采暖抽3所示。從圖3可以看出.隨著輸出轉(zhuǎn)速的降低，汽量的情況下,僅中低壓連通管抽汽就能夠滿足液力耦合器的效率基本成正比降低,變頻器在輸采暖用汽量的要求。根據(jù)相關文獻[1的分析可出轉(zhuǎn)速下降時效率仍能保持在較高值，而在輸出知,當抽汽參數(shù)較低時，整個機組的經(jīng)濟性較高。轉(zhuǎn)速降低時,液力耦合器的效率下降比變頻器快對于超臨界機組,中低壓連通管抽汽參數(shù)較高,為的多。變頻器調(diào)速具有高效率、寬范圍和高精度利用該部分蒸汽的能量,擬采用工業(yè)汽輪機驅(qū)動的調(diào)速性能,綜合經(jīng)濟效益好,是目前應用較為廣熱網(wǎng)循環(huán)泵對外供熱。泛的調(diào)速方法。而液力偶合器是一種耗能型的機本工程熱網(wǎng)循環(huán)水泵規(guī)劃設置4臺,預留1械調(diào)速裝置,轉(zhuǎn)速越低損耗越大,目前在熱網(wǎng)循環(huán)臺擴建位置,設置1臺電動啟動備用泵.循環(huán)水流水的調(diào)節(jié)中已很少采用。量為8100 t/h,循環(huán)水泵揚程為175 m。本文按1.03臺泵的配置進行分析。0.8-2.1驅(qū)動方式對 比0.7-變頻器熱網(wǎng)循環(huán)水泵是熱網(wǎng)供熱首站中耗能最大的0.6-設備，常規(guī)的驅(qū)動方式為電動機驅(qū)動,并設有一定0.5-0.4. 液力耦合器的調(diào)節(jié)手段,即液力偶合器調(diào)速或高壓變頻調(diào)速方式;另- -種驅(qū)動方式為工業(yè)汽輪機驅(qū)動。兩種0.2 I驅(qū)動方式的示意圖如圖1和圖2所示。0.1鼎彌贄網(wǎng)鼎致蟄網(wǎng)肅槳縶四循環(huán)泵D0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0轉(zhuǎn)速比甲C@圖3液力耦合器調(diào)速和變頻器調(diào)速效率曲線60 @中◎◎工業(yè)汽輪機驅(qū)動是近幾年出現(xiàn)的新的驅(qū)動方染周街環(huán)<熱網(wǎng)循環(huán)式。該驅(qū)動方式無需調(diào)速裝置,運行過程中通過水供水控制小汽輪機的轉(zhuǎn)法平調(diào)節(jié)執(zhí)網(wǎng)循環(huán)水泵,調(diào)節(jié)中國煤化工圖1電動機驅(qū)動熱網(wǎng)循環(huán)泵系統(tǒng)示意圖靈活且方便。和工業(yè)汽.TYHCNMHG李強,等:600MW超臨界機組熱網(wǎng)循環(huán)水泵驅(qū)動方式分析619輪機驅(qū)動兩種驅(qū)動方式進行比較。表3兩種驅(qū)動方式運行經(jīng)濟性對 比表2.2驅(qū)動方 式經(jīng)濟性比較汽輪機驅(qū)動T電動機驅(qū)動在火力發(fā)電廠中,電動機驅(qū)動和工業(yè)汽輪機機組發(fā)電功率)/kW451274| 451274驅(qū)動都是常規(guī)的驅(qū)動輔機方式，每種驅(qū)動方式都運行時間/h28802 880發(fā)電量/kWh1. 299X10°| 1. 299X 10°有自身的特點。無論采用那種方式都能達到使用供熱量/(GJ.h-1)19441 944目的,在設備的安全可靠性上都能滿足要求。工中低壓連通管抽汽量/(t.h-1)70業(yè)驅(qū)動汽輪機采用背壓式汽輪機，進汽參數(shù)為主蒸汽進汽量)/(t.h-1)1 522.8| 1 515. 60.9MPa,進汽溫度為350.1C,排汽溫度約為發(fā)電標準煤耗率/(g.kWh-1)286.2283. 3230C ,額定功率為3 500 kW。發(fā)電標煤耗量/10*t .37.1836. 81標煤耗量差值/t3 700基準2.2.1投資 比較.泵組消耗電量/kWh1. 468X105| 1. 143X 107通過咨詢相關的設備生產(chǎn)廠家并參考《火電供電量差值/kWh+1.128X107 基準工程限額設計參考造價指標(2011年水平)》等資上網(wǎng)電價(不含稅)/(元.kWh-1)0. 303料,兩種驅(qū)動方案設備投資對比如表2所示。表標煤價格/(元.t1)2中,電泵方案考慮1臺備用,汽動方案考慮1臺供電效益差值/萬元+341.8標煤耗量差價/萬元+ 251.6基?電動定速備用泵。表2設備投資對 比表萬元經(jīng)濟收益差值/萬元+90.2 .基注:1)采用汽輪機驅(qū)動方案后,由于從汽輪機中低壓連通管抽項目電動機驅(qū)動汽輪機驅(qū)動出的蒸汽多于電泵方案,為使兩種方案的發(fā)電量- -致,需減少電水泵投資3X 603X60泵方案的主蒸汽進汽量。驅(qū)動裝置投資3X902X200+1X90變頻設備投資2X 200I)*/((1+1)"- 1),年費用值計算公式如下:開關柜及電纜投資2X 2929C。= PN+U(1)加熱器增加投資基{19式中:C。為年費用值;P為工程設備投資費用;U為可變疏水泵增加投資28費用值。管道增加投資150總投資9081067年費用對比表如表4所示。投資差額+ 159表4年費用對比表2.2.2運行經(jīng) 濟性比較工程設備投資費用P/萬元-1067-908兩種驅(qū)動方式運行經(jīng)濟性比較的原則是:不可變費用值U/萬元90.2考慮非采暖期發(fā)電量及廠用電率等方面的變化，年固定費率N/%10. 67并首先假定主蒸汽參數(shù)和發(fā)電量相同,并且凝結(jié)年費用C./萬元- 19.97一96.88水全部回收。以汽機廠提供的汽輪機主蒸汽進汽由表4可知，雖然汽輪機驅(qū)動方案比電動機量1522.8 t/h、額定采暖抽汽701 t/h的電動機驅(qū)動方案設備投資費用多,但由于前者經(jīng)濟性好，驅(qū)動方式為基準進行比較,具體比較結(jié)果如表3在年固定費率不變的情況下,年費用比后者低很所示。多。因此,從投資角度分析,汽輪機驅(qū)動方案比電由表3可知,每個采暖期,在同樣供熱量的情動機驅(qū)動方案也具有優(yōu)勢。況下,汽輪機驅(qū)動方案比電動機驅(qū)動方案廠用電3結(jié)論量少,可多供電1.128X107kWh,但汽輪機驅(qū)動方案比電動機驅(qū)動方案多耗標煤量為3 700 t。本工程600MW超臨界機組改造為供熱機綜合.上述分析可知,每個采暖季,汽輪機驅(qū)動方案組,采用中低壓連通管抽汽供熱方式。為盡可能可多獲得90.2萬元的收益.經(jīng)濟性較好。另外，利用該級抽汽的能量,將部分蒸汽用于驅(qū)動工業(yè)當煤價下調(diào)時,該方案的經(jīng)濟效益將更加顯著。汽輪機代替變頻調(diào)速裝置,整個機組的廠用電量2.2.3綜合經(jīng)濟分析將下降,供電經(jīng)濟效益較好。因此,在超臨界純凝本工程上述兩種不同驅(qū)動方式的經(jīng)濟分析采機組改造為供熱機組時,從經(jīng)濟效益方面考慮,工用年費用分析方法口,貸款利率I=6. 55%,償還業(yè)汽輪機驅(qū)動執(zhí)風循環(huán)水磊目有寧優(yōu)勢。中國煤化工”年限n=15年。年固定費率N=IX(1+L 623頁)YHCNMHG金建華,等:封閉式大儲量圓形煤場儲煤自燃分析及處理623側(cè)的煤堆整形,大部分煤炭自燃從此處開始。為煤炭自燃時,可以采用水噴淋降溫撲滅。此,采取在擋煤墻根部側(cè),堆放- - 圈煤渣,阻止氧2)灌注用水噴淋煤堆較深處的煤炭 自燃氣從排水管進入煤堆的內(nèi)部,避免推煤機或推杷后又死灰復燃時,可用鍍鋅管直接插入煤層深部，機在清場時鏟壞擋煤墻上鋪設的耐火磚和內(nèi)壁安連接水源灌注,達到降溫目的。裝的測溫傳感線,取得了一-定的治理效果。3)翻堆當煤堆自 燃區(qū)域較大,用噴淋、灌3.4發(fā)現(xiàn)煤炭自燃征兆及時處理注無法消除隱患時,可以邊噴淋邊用推土機翻堆，嚴格執(zhí)行巡查制度,發(fā)現(xiàn)煤堆局部溫度升高、消除大面積煤堆自燃。冒熱氣、冒煙、- -氧化碳濃度升高等現(xiàn)象，即可判4)隔離當煤堆貯存時間過長,產(chǎn)生大面積斷該處氧化層已經(jīng)發(fā)生自燃。當煤堆內(nèi)部溫度小自燃時,果斷采取隔離措施。用推土機把煤堆自于或等于45C時,煤炭尚可繼續(xù)儲存;當煤堆內(nèi)燃區(qū)斷開一道4~5 m寬的“壕溝”，防止火勢蔓部溫度大于或等于60C時,必須優(yōu)先安排取用，延,在優(yōu)先取用的同時，配合做翻堆處理。因為取用需要花費時間,而且煤炭自燃,幾乎都是4結(jié)語從煤的內(nèi)部,距表層1~1.5 m處發(fā)生。1)每班定時測量發(fā)熱煤堆溫度,標明發(fā)熱煤對于封閉式圓形煤場貯煤自燃,必須堅持“預堆區(qū)域，做好《煤場巡查測溫記錄表》記錄。防為主、安全第-”的治理原則。預防貯煤自燃將2)針對夏季煤極易自燃這- -特性，安排堆取從卸煤開始抓起,靈活進行煤場調(diào)度。嚴格遵守料機司機或推煤機司機每日白班早上測量煤堆兩“取舊存新”策略，盡可能加快貯煤周轉(zhuǎn)速度,在貯側(cè)底部0.5~2 m部位溫度,并進行比較。依據(jù)煤沒有發(fā)生自燃之前就周轉(zhuǎn)燒完。當然,煤場調(diào)經(jīng)驗,此處是煤極易自燃的部位。度員加強與外部燃料采購人員的溝通,合理安排3)燃料運行專業(yè)依據(jù)測量記錄,修訂堆取料進船來煤和煤種結(jié)構，使每個封閉式圓形煤場日方式,防止燃煤自燃。均貯煤量合理地保持在60%.上下，從而達到煤場3.5嚴控自燃煤的入場堆存時間貯煤“先進先出”供需平衡、快速良性周轉(zhuǎn)。卸煤船作業(yè)開始前或過程中發(fā)現(xiàn)船艙中載煤實施以上措施后,從2013年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，溫度大于或等于60C或者已經(jīng)有自燃煤,必須立煤場的自燃現(xiàn)象有所好轉(zhuǎn)。全年發(fā)生自燃的月數(shù)即通知船方采取降溫滅火措施，經(jīng)過燃料運行主從6個減為3個，自燃的時間跨度也從最長的4管同意后,方可進行卸船作業(yè)或繼續(xù)作業(yè)。該船個月降為1~2個月,使電廠的安全運行和經(jīng)濟效煤人場后,必須單獨堆放,嚴禁與相鄰煤堆疊放，益都有了極大的提高。并且做好堆放場地、堆放區(qū)域的記錄。為了防止收稿日期:2014-02-20底層煤堆積時間過長,溫升加快,應該盡快取用并作者簡介:金建華(1977-),男,助理工程師，本科,從事燃及時使用推杷機徹底清除底層煤。料管理工作;龔福(1978-),男,技師,本科,從事 燃料管3.6處理煤炭自燃的策略理和燃煤采制化工作。1)噴淋當局部或表層深度小于1 m發(fā)生(責任編輯:杜建軍)(上接第619頁)[5]徐甫榮，朱修春.風機水泵變頻調(diào)試和液力耦合器調(diào)速節(jié)能比較[J].變頻器世界.2008(2):65-74.參考文獻:[1]張秀琨,鄭剛,劉傳威,等.抽凝機組低真空循環(huán)水供熱技術6]曾岳南.變頻器對電機性能的影響及其對策[J].電氣傳動自動化,00022):9-12. .分析與應用[].上海電力學院學報. 2009(25):543-546.[2]金樹梅.吸收式熱泵供熱系統(tǒng)的應用及經(jīng)濟性分析[J].煤7] 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