電站用泵的選擇：第1部分

2010-01-30 Eskom電力公用事業(yè)公司 Willem van der Westhuizen

　　冷凝水泵（CEP）是電站附屬設(shè)備中的耗電大戶。因此，正如南非Eskom電力公用事業(yè)公司的Willem van der Westhuizen和Tony Cattaert所闡述的，設(shè)計(jì)新電廠時(shí)，為這些泵選擇最合理的配置和驅(qū)動(dòng)方案至關(guān)重要。

圖1. 電站中的冷凝水泵是附屬電力設(shè)備中

圖1. 電站中的冷凝水泵是附屬電力設(shè)備中的電力消耗大戶

　　南非的電力輸配業(yè)由國(guó)有電力公司Eskom公司控制。 Eskom運(yùn)營(yíng)著國(guó)內(nèi)的17家燃煤電站，還包括水電、核電以及汽輪機(jī)站，總裝機(jī)容量達(dá)39000MW。作為全球第5大電力公司，Eskom公司負(fù)責(zé)整個(gè)非洲大陸約45％的電力供給，并將其輸配網(wǎng)路向北部的撒哈拉沙漠南部等國(guó)家延伸。目前南非的日間用電峰值為35000 MW，夜間為36000 MW。峰值需求發(fā)生在冬季。

　　Eskom已著手開展一項(xiàng)重要的資本支出項(xiàng)目來滿足南非經(jīng)濟(jì)迅猛增長(zhǎng)的需求。未來的發(fā)展將引入多樣性的能源技術(shù)，包括傳統(tǒng)的礦物燃料、核能、球床模塊式反應(yīng)堆、水電、開放式燃?xì)庋h(huán)、熱電聯(lián)供、風(fēng)能和太陽能等。

　　作為整個(gè)項(xiàng)目的一部分，兩個(gè)全新的超臨界礦物燃料電站——Medupi（6臺(tái)機(jī)組，每臺(tái)裝機(jī)容量794 MW）和Kusile（6臺(tái)機(jī)組，每臺(tái)裝機(jī)容量798 MW）——目前正處于設(shè)計(jì)和建設(shè)階段。冷凝水泵和鍋爐給水泵是電站中所有附屬設(shè)備中耗能最多的，因此，為每臺(tái)泵選擇最佳的配置和驅(qū)動(dòng)方案至關(guān)重要。

　　文章的第一部分將討論如何為Eskom超臨界電站內(nèi)的冷凝水泵選擇最合理的配置和驅(qū)動(dòng)方案。第二部分將圍繞電站鍋爐給水泵的選擇工藝展開討論。

冷凝水泵

　　為了對(duì)新超臨界電站的冷凝水泵進(jìn)行最合理的配置，公司首先全面借鑒了已有電廠在CEP方面的經(jīng)驗(yàn)。

原有CEP的配置

　　現(xiàn)有Eskom電站均使用2臺(tái)全負(fù)荷CEP的配置，其中一臺(tái)運(yùn)行，另一臺(tái)100％備用。原有電站沒有主汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)，所采用的兩臺(tái)恒速CEP的設(shè)計(jì)點(diǎn)與汽輪機(jī)的最大持續(xù)功率（MCR）工作點(diǎn)相同。

　　流經(jīng)CEP的冷凝水由主冷凝水控制閥控制。電站內(nèi)的CEP的輸出功率均小于350 MW，恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，臥式安裝。這些泵為水平中開泵，具有雙吸入口葉輪。

　　根據(jù)流量（Q）和壓頭（H）的要求，可以采用單級(jí)、雙級(jí)或三級(jí)泵。所有泵均以980 rpm的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。為滿足泵的氣蝕余量（NPSH）要求，考慮采用這一較低的轉(zhuǎn)速和雙吸葉輪，同時(shí)也考慮了冷凝器熱井的有效氣蝕余量（NPSHa）。

新電站的CEP配置

　　對(duì)于Eskom的輸出功率超過500 MW的大型新建電廠，其中的冷凝器和泵的流量都更大，CEP采用的是多級(jí)立式泵，泵元件安裝在吸入流道內(nèi)，并與冷凝器熱井直接相連。因此，第一級(jí)葉輪位于吸入流道的底部。流道長(zhǎng)度由第一級(jí)葉輪的必需汽蝕余量（NPSHr）確定。這些立式CEP以1500 rpm的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。

　　電站中所有輸出功率超過500 MW的機(jī)組都配備了主汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)。因此，泵的設(shè)計(jì)點(diǎn)A是按照滿足主汽輪機(jī)故障時(shí)啟動(dòng)低壓旁路所需的最大流量來設(shè)計(jì)、選擇和計(jì)算的。CEP的總流量包括主冷凝水流量和低壓旁路控制閥站所需注水量。汽輪機(jī)MCR或工作點(diǎn)C將通過調(diào)節(jié)主冷凝水控制閥來確定（圖2）。