大型空冷电站给水泵汽轮机排汽新型冷却方式研究及工程示范

☆项目概况

大唐国际发电股份有限公司在山西临汾新建的2X300MW 空冷热电联产项目，响应国家节水要求，大胆出新，在国际上首次采用全容量给水泵汽轮机排汽与主机排汽合并直接空冷的冷却新技术。在保持汽动给水泵较低的厂用电消耗、较高的运行经济性的同时，取消了常规的给水泵汽轮机凝汽器和湿冷塔等冷却系统，简化了系统和总平面布置，大大降低了占地、基建和维护成本。同时超前满足了国家对空冷机组耗水指标（0.12M3/s.GW）要求。

由于直接空冷机组背压受外界环境影响大，特别是夏季大风的影响，担心背压的大幅度变化会影响给水泵小汽轮机的安全稳定运行，或影响主机锅炉的稳定运行，故空冷电站机组采用汽动给水泵时均采用湿冷方式，极少有采用间接空冷方式。采用全容量汽动给水泵排汽与主机排汽合并进行直排空冷的方式，面临给水泵汽轮机背压升高、可能的背压大幅波动造成给水泵跳闸、主机与给水泵之间调节紊乱、可能引起的锅炉汽包水位不稳和灭火。故目前国际国内尚未有敢于尝试的先例，该项目成果填补了国际国内的研究和应用空白。

☆主要技术创新点

给水泵汽轮机排汽与主机排汽合并后，给水泵背压将比常规湿冷升高，同时主机排汽背压也会有一定提高，需对给水泵汽轮机末级进行调整，同时与主机共同协调设计。

异常气候造成的背压的异常升高，很容易造成给水泵掉闸，特别是当机组配置的是全容量单台汽动给水泵时，更有可能严重威胁机组的安全稳定运行。

异常气候造成的背压的异常升高或机组甩负荷，会造成给水泵汽轮机与主汽轮机互争抢汽源，可能出现主机调节滞后、空冷协调控制紊乱或者给水泵出力不足导致的锅炉水位大幅波动等问题，严重时可能造成停炉停机等事故。

☆项目详细内容

按照DL 5000-2000《火力发电厂设计技术规程》，对于300MW 及以上容量机组，当采用抽汽供热机组或者采用空冷系统的机组时，可设置三台容量各为最大给水量50%的调速电动给水泵，其目的是为保证机组的安全稳定性。本工程建设2 台300MW 空冷供热机组并向临汾市供热，设置三台50%容量调速电动给水泵符合技术规范。空冷机组采用电泵，给水系统与主机排汽系统是两个独立的系统，不受主机背压变化的影响，电动给水泵由液力偶合器进行调速，以满足机组启动和各种工况的需要。电泵方案，系统简单，运行灵活可靠，但厂用电增加，直接影响电厂的运行经济效益。

根据空冷机组机炉电匹配、铭牌功率标定的原则，空冷机组的铭牌功率未扣除给水泵功率，使厂用电较大。然而，当前我国电网的调度特点是按照发电机端的输出功率进行调度，当发电功率相同时，采用汽泵比采用电泵的可比输出功率要大，由此可增加上网电量提高电厂的经济效益。

☆项目应用情况

经过山西大唐国际临汾热电一年半的实际运行考验和高温严寒严峻工况的考验，同时经过试验单位动态扰动试验（试验报告见附件《临汾河西给水泵汽轮机直排动态扰动试验研究报告》），各种结果表明，给水泵汽轮机排汽与主机排气合并直接空冷机组安全稳定可靠，能满足机组长期安全稳定运行的需要，方案和设计完全可行成功。

☆企业效益

与同类300MW 空冷机组进行比较，由于采用汽动给水泵直排系统，机组水耗为0.36m3/MWh，低于单位发电取水量与装机取水量核定指标。由于省略了小机所需的真空泵、循环水泵，节省了电耗。降低电耗约610KW。在国际国内首次大胆尝试采用该技术，为今后空冷发电厂包括水冷发电厂的简化优化设计，提供了一个非常有用和借鉴意义的成功范例，具有极好的推广应用价值。为进一步完善该技术应用推广，积累了宝贵的运行经验。