浅谈垃圾发电厂锅炉给水泵的选型朱琴芳

浅谈垃圾发电厂锅炉给水泵的选型朱琴芳

朱琴芳

江苏省节能工程设计研究院有限公司江苏南京210000

摘要：国内的电厂锅炉给水泵驱动方式主要有电动和汽动两种。文章通过对汽动方案与电动方案进行优缺点对比分析，并且结合垃圾发电厂的特殊性，得出了对于垃圾电厂选用电动给水泵的原因。

关键词：电动给水泵；汽动给水泵；优缺点；

1、前言

锅炉给水泵作为电厂重要的辅机设备之一，不但系统庞大，而且其投资在全厂辅机中占较大的比例，其功率较大，运行维护成本较高，合理选择给水泵驱动方式对发电厂造价和安全经济运行起到较大作用，所以锅炉给水的选型，是项目设备优选的重点工作。

2、给水泵的优缺点比较

国内电厂锅炉给水泵驱动方式主要有电动和汽动两种。

其中，电动方式又分为两种：一是定速泵，泵出口流量及压力由调节阀调节，因耗电多经济性差，仅作为启动备用泵；二是调速泵，依靠液力藕合器改变转速，以调节泵出口流量及压力。

电动给水泵的优点是操作方便、灵活、占地小。但是电动给水泵在启动时，从静止到额定转速，启动力矩很大。为适应这个转矩，驱动电机配置容量一般要比给水泵的额定功率大30%一50%，所以其经济性较差；其次电动给水泵采用节流的方法以调节给水流量，调节损失较大，且泵的余量越大，损失越高，这是电动泵不可克服的缺点之一。采用液力藕合器驱动的变速给水泵虽然可以在较小的转速比下启动，电机的配置容量不必考虑过多的富裕量，但是，藕合器工作过程本身存在驱动损失功率高达15%左右。如1台2MW的给水泵，当锅炉负荷为额定负荷的66%时，其液力联轴器的损失即为300kw[1]。

而汽动泵则不需要升速齿轮和液力祸合器，所以也不存在设备的传动损失，小汽轮机的单位容量随着主机容量的增加而增加，内效率也相应提高，从而比液力祸合器驱动获得更为显著的经济效益采用汽动调速给水泵利用锅炉部分富裕蒸发量驱动给水泵汽轮机，使供电量增加，相当于主机增容，降低了发电净热耗率，提高了机组运行效率。据有关资料计算结果证明250MW单元机组，在额定工况下可比液力祸合器提高运行效率4%左右，低于额定工况时，提高得更多更主要的是根据目前国产200MW机组普遍存在的机、电、炉容量不匹配的问题，采用汽动给水泵不需要进行发电机改造即增加了机组输出电量[2]。但是汽动泵的缺点是有蒸汽管路和操作阀件，运行较麻烦，占地也大。

所以，中小热电厂一般都采用电动方式，只有孤立热电厂（无电网时）、首期工程，为了首次启动、锅炉上水，必须有一台启动锅炉和配一台蒸汽轮机拖动的给水泵，便于第一次启动用。电动给水泵耗用的是电厂的发电量（厂用电），是主机从燃料经过一系列能量转换而成的，而汽动给水泵是消耗的蒸汽的热能，是由燃料经锅炉转换成主蒸汽做功后或不做功入给水泵小汽轮机直接拖动给水泵[3]。也就是说给水泵小汽轮机的拖动蒸汽有二种可能，一种是锅炉的新汽，一种是入主汽轮机后，作了部分功的抽汽。后者是实现了能源的梯级利用，增加了抽汽量。其排汽有二，一为排入回热系统的除氧器，作为回热用，另为排入供热系统作为供热量的一部分，因此热电厂给水泵汽轮机是背压机组，没有冷源损失，能效很高。

而垃圾发电厂的燃料为垃圾，垃圾标准低位热值为6280kJ/kg，热值和煤相比较低，对于日处理量为300t/h-350t/h垃圾发电厂而言。余热锅炉的额定蒸发量在25t/h左右，其中，一抽去空预器的蒸汽用量占总蒸汽量的30%，二抽和三抽的蒸汽量占总蒸汽量的25%，如果此时采用汽动泵，那么将影响全厂的正常用汽，所以垃圾电厂的给水泵多采用电动方式。

3、水泵选型的注意事项

①传动轴的密封尽量选用机械式密封，使用寿命应大于8000h。

②水泵电动机是水泵运行的动力源，若电动机出现故障，水泵无法运行。因此，电动机的结构和绝缘等级应满足安装和使用环境的要求，确保电动机安全运行。

③若选用变频供水，则选用的水泵扬程应比设计值略高。由于水泵在运行3～5年后，随着叶轮磨损及间隙的扩大，扬程会下降20～30m，因此选用的水泵扬程应比设计值高出30%左右，才能保证水泵多年后仍能正常供水及变频器的节能效果良好，从而延长水泵的使用寿命。

④当给水温度为常温，在选用时可不特殊说明。如果给水温度＞100℃，则应在选用水泵时强调给水温度。这是由于高温泵与低温泵在材质、结构和防汽蚀功能上都有所不同。

4、工程实例

工程概况：江苏省节能工程设计院有限公司设计的山东省临沂市一座垃圾发电厂，工程规模为日处理垃圾量600t/d（配置两条300t/d垃圾焚烧线+一套12MW汽轮发电机组），余热锅炉额定蒸发量23t/d×2台，最大蒸发量25.3t/d×2台，额定蒸汽压力6.3MPa，额定蒸汽温度450℃。

设计依据：《小型火力发电厂设计规范》（GB50049-2011）第13章汽轮发电机设备系统，第13.3节给水泵系统及给水泵[4]。

5、给水泵的选型计算

锅炉给水泵流量Qs的计算式为：

Qs=k（Qs，sum+Qs，o）（1）

式中Qs——锅炉给水泵的流量，t/h

k——备用系数，取1.1～1.2

Qs，sum——锅炉额定用蒸发量时的给水量，t/h

Qs，o——其他用水量，如汽包抽汽至空预器加热，t/h

锅炉给水泵扬程hs的计算式为：

Hs=1.2xhs，1+△hs，2+hs，3+hs，4（2）

式中Hs——锅炉给水泵的扬程，m

hs，1——除氧水箱出口到省煤器进口给水流动总阻力，m

△hs，2——省煤器入口标高与除氧水箱正常水位间的水柱静压差，m

hs，3——省煤器入口的进水压力，m

hs，4——除氧器额定工作压力（取负值），m

垃圾电厂给水泵选型如下：

本项目炉额定蒸发量为23t/h，汽包抽气量为8t/h，备用系数选取1.2。由式（1）计算得，给水泵的流量Qs=65.352t/h，查水泵样本，选取流量为70t/h。

除氧水箱出口到省煤器进口给水流动总阻力hs，1=1.2x20m，省煤器入口标高与除氧水箱正常水位间的水柱静压差△hs，3=24m，省煤器入口的进水压力hs，3=78m，除氧器额定工作压力hs，4=27m。由式（2）计算得，蒸汽锅炉房给水泵的扬程hs=100m。查水泵样本，选取扬程为110m。

根据最终选取的给水泵流量、扬程，选用给水泵三台（2小1大）。型号为YPKK355-2250-355kW10kV，流量为70t/h，数量为一台；型号为YVP315L1-2-160kw380V，流量为35t/h，数量为两台，当运行两台锅炉时，开大给水泵，当运行三台锅炉时，开一大一小两台给水泵，另外一台小给水泵备用，符合节能要求。

6、结语

该设备已经投入运行，实现了所需的各项功能。

参考文献：

[1]张燕等.电动给水泵和气动给水泵的经济性比较[M].太仓：电力科学期刊，2006.

[2]陆耀庆.实用供热空调设计手册（第2版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[3]林宗虎，徐通模.实用锅炉手册[M].北京：化学工业出版社，1999.

[4]《小型火力发电厂设计规范》（GB50049-2011），2010.