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大型火力发电机组锅炉给水泵驱动的热经济性研究

作　者: 吴志祥
导　师: 齐进; 丁家峰
学　校: 上海电力学院
专　业: 动力工程及工程热物理
关键词: 锅炉给水泵驱动方案定流量分析法热经济性程序设计
分类号: TM621
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

当前,我国装机容量越来越大,其中火力发电机组是主力,而且还将长期是电网中的主力机组。在火力发电机组中,锅炉给水泵驱动着工质的循环流动,随着火电厂机组容量的增加,给水泵驱动功率也在增加,其耗功也达到了主机功率的2-4%左右。比如某1000MW先进机组100%容量的给水泵轴功率是3.0670万kW,给水泵功率占主机功率3%左右,供电煤耗以300g/kW·h计算,若新的驱动方案下泵组效率平均可提高10%,那么整个机组效率提高约是0.3%,降低供电煤耗约0.9g/kW·h,按年利用小时5000h来计算可节约4500t标煤,按800元/t标煤来计算,年节省的煤碳成本是360万元。我国传统大型火电机组的给水泵以小汽轮机驱动居多(简称汽动方案),但也有少量由电机通过液力偶合器调速驱动(简称电动方案),这两者驱动的热经济性,虽有一定的表述,但内容已相对老化,特别随着现代火力发电技术的发展,尤其是汽轮机主机、高效的电机、高效液力偶合器、大型变频技术的发展,给水泵的驱动将变得更加多样化。本文以大机与小机均湿冷的大型燃煤火力发电机组为研究对象,首先分析前人在给水泵驱动的热经济性研究上存在的不足。主要有：片面强调降低厂用电率,忽视了发电机组的实际能耗指标；片面强调小汽轮机的额定工况下的高效率,忽视了小机变工况下的低效率；管道效率及汽动方案其他耗功没有充分考虑；锅炉给水泵容量及驱动设备容量偏大,没有充分分析容量偏大对热经济性的影响。因此本文较为完善地考虑了给水泵驱动链中各环节的实际情况,结合现代驱动技术,建立了锅炉给水泵的传统电泵方案、汽泵方案、高效液力偶合器方案、现代大型变频方案、主轴驱动方案等五种驱动方案的物理模型,并进一步采用定流量分析法,建立上述五种驱动方案的数学模型,可计算出各驱动方案的上网净功率,通过比较各驱动方案的上网净功率大小就能比较各种驱动方案的优劣。根据锅炉给水泵五种驱动方案的物理模型与数学模型,设计了以计算程序为核心的计算软件。接着各选取了典型300MW、600MW1000MW等级机组,进行了具体案例计算。对上述五种锅炉给水泵驱动方案对厂用电率及机组整体热经济性的影响进行了讨论,如果仅从降低厂用电率角度出发,可能会出现节电不节能的现象。最后进行了锅炉给水泵容量及驱动设备容量偏大问题的讨论,这是目前两者容量选择上普遍存在的问题。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-20
  1.1 我国电力工业概况  10
  1.2 锅炉给水泵组在火电厂中的作用  10-11
  1.3 现有电厂中给水泵驱动方案的比较  11-13
  1.4 国内锅炉给水泵组驱动方案研究上存在的问题  13-16
  1.5 锅炉给水泵新型变速驱动技术  16-18
  1.6 小结  18-20
第二章锅炉给水泵不同驱动方案热经济性比较的计算方法  20-40
  2.1 锅炉给水泵热经济性计算方法介绍  20
  2.2 锅炉给水泵热经济性比较的方案  20-22
  2.3 定流量计算方法物理模型与数学模型的建立  22-36
    2.3.1 汽泵方案  22-28
    2.3.2 传统电泵方案  28-29
    2.3.3 高效液偶方案  29-31
    2.3.4 现代变频方案  31-34
    2.3.5 主轴驱动方案  34-36
  2.4 给水泵驱动热经济性研究的计算程序设计  36-38
    2.4.1 计算程序开发的目的  36
    2.4.2 计算程序功能介绍  36-38
  2.5 小结  38-40
第三章锅炉给水泵不同驱动方案热经济性比较的案例分析  40-62
  3.1 案例中选择典型机组的依据  40-41
    3.1.1 案例选择基准的确定  40
    3.1.2 我国300MW、600MW、1000MW等级机组的发展历程及地位简介  40-41
    3.1.3 案例机组的选择  41
  3.2 给水泵及驱动设备的特性分析  41-47
    3.2.1 给水泵本身的耗功特性  41-42
    3.2.2 小汽轮机系统的效率特性  42-45
    3.2.3 传统液力偶合器电泵方案的效率特性  45-46
    3.2.4 高效液力偶合器电泵方案的效率特性  46-47
    3.2.5 现代大型变频驱动方案的效率特性  47
  3.3 某典型300MW等级机组案例计算  47-52
    3.3.1 各汽轮机制造厂300MW等级机组对比表  47-48
    3.3.2 某典型300MW等级亚临界机组给水泵组相关技术参数  48-51
    3.3.3 计算结果  51-52
    3.3.4 小结  52
  3.4 某典型600MW等级机组案例计算  52-56
    3.4.1 各汽轮机制造厂600MW等级机组对比表  52-53
    3.4.2 某典型600MW等级超临界机组给水泵组相关技术参数  53-55
    3.4.3 计算结果  55
    3.4.4 小结  55-56
  3.5 某典型1000MW等级机组案例计算  56-60
    3.5.1 各汽轮机制造厂1000MW等级机组对比表  56
    3.5.2 某典型1000MW等级超超临界机组给水泵组相关技术参数  56-59
    3.5.3 计算结果  59-60
    3.5.4 小结  60
  3.6 综合分析总结  60-62
第四章给水泵驱动方式对机组厂用电率及能耗指标的科学评价  62-67
  4.1 大型火力发电单元机组厂用电的构成及对机组效率的影响  62-64
  4.2 锅炉给水泵驱动方案中节电与节能的关系  64-65
  4.3 小结  65-67
第五章给水泵容量对机组热经济性影响及解决方法  67-73
  5.1 我国现阶段电厂给水泵容量的选择方法及带来的问题  67-68
  5.2 锅炉给水泵容量不匹配问题的实例分析  68-71
  5.3 锅炉给水泵容量不匹配问题的解决方法  71-72
  5.4 小结  72-73
第六章结论与展望  73-76
  6.1 本文完成的主要工作  73-74
  6.2 本文的结论  74
  6.3 有待进一步开展的工作  74-76
参考文献  76-78
附录1 某外资公司提供的变频方案的效率  78-79
致谢  79-80
攻读学位期间获得的研究成果  80

大型火力发电机组锅炉给水泵驱动的热经济性研究

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