CN204152742U - 一种用于火力发电厂的节能型锅炉给水泵驱动*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于火力发电厂的节能型锅炉给水泵驱动***，可以解决目前困扰火电机组的给水泵配置方式和能耗偏高的问题。小汽轮机与同步电机之间设置同步自动离合器，同步电机与给水泵之间设置行星齿轮调速装置，同步电机通过同期开关接入厂用母线，可以实现给水泵由小汽轮机驱动或电机驱动的方式，可靠性高于传统的汽泵方式或电泵方式，并可根据机组背压情况优化运行，适时切换给水泵驱动方式，以达到节能的目的。本实用新型提供的方案，小汽轮机不必单独设置排汽冷却***，小汽轮机的排汽可以直接排入主机排汽***，即使对于直接空冷机组，也不必担心高背压和大风引起背压突降工况影响小汽轮机轴功率而对给水调节造成影响，并有助于简化***和降低工程造价。

Description

一种用于火力发电厂的节能型锅炉给水泵驱动***

技术领域

本实用新型涉及火力发电厂锅炉给水泵驱动***，具体为一种用于火力发电厂的节能型锅炉给水泵驱动***。

背景技术

锅炉给水泵是火力发电厂功率最大的辅机，给水泵的驱动方式对机组上网容量影响很大，锅炉给水泵组效率的高低对机组能耗也影响很大，目前国内锅炉给水泵有小汽轮机和电机驱动两种方式，国外还有主汽轮机直接驱动给水泵的方式。给水泵设置要满足机组105～110%BMCR工况，引风机设置要满足TB工况，相对于正常运行工况，设计点本身就偏离较多，而且因设计、制造等原因造成的裕量叠加导致裕量过大的问题在目前也普遍存在，情况严重的机组在满负荷运行工况下，驱动锅炉给水泵和引风机的小汽轮机进汽调节阀阀位不足50%，造成效率低下。

近年来，国内北方地区投运了大量的空冷机组，尤其是大型空冷机组的给水泵配置方式是一个难题，配置电动给水泵会导致厂用电率明显升高，过多的消耗主机发电量，导致上网电量减少，而由于受水资源的限制，目前空冷机组配置湿式冷却的小汽轮机已不可能。间接空冷机组配置汽动给水泵可选择小汽轮机排汽直接排入主机凝汽器或利用间冷循环水单独设置小汽轮机凝汽器，这种配置方式可实现降低厂用电率的目的，但相对于小汽轮机湿冷方式和电机驱动给水泵的方式能耗偏高。直接空冷机组，要实现汽动给水泵方式，一般采用小汽轮机单独设置间接空冷***或采用小汽轮机排汽直接排入主机排汽装置，采用前一种方式与间接空冷机组相近，而采用后一种方式，由于小汽轮机要同时满足主机夏季高背压工况和大风引起的背压突降工况，小汽轮机需要更大的设计裕量，导致小汽轮机长期低负荷运行，严重影响效率。

小汽轮机为了满足锅炉给水调节要求，进汽调节阀始终处于部分开度和动态调整工况，该工况下小汽轮机效率低于阀门全开工况。

小汽轮机为了满足机组变负荷工况要求，一般都设置低压汽源（主汽源）和高压汽源（备用汽源），并存在汽源切换点，机组在低负荷工况，将投入高压汽源（一般取自主机二段抽汽或主蒸汽），消耗高品位汽源会导致机组循环效率降低。

国外主汽轮机直接驱动给水泵的方式，在国内尚无应用业绩，设备制造厂需要解决轴系膨胀引起的设备连接等问题，且给水泵与主汽轮机连成一个轴系的可靠性和运行灵活性问题，电厂也一直比较关注。

湿冷机组由于全年背压比较稳定，机组全年运行工况也是比较稳定的，而空冷机组要满足目前电网的负荷调度要求，在设计上必须满足机组在夏季背压下满发，这样会导致锅炉设计蒸发量较正常运行工况偏大，设备造价增加，汽轮机在夏季背压下运行能耗偏高，在正常运行工况下，机组负荷系数相对偏低，也影响机组效率。

发明内容

本实用新型为了解决目前困扰空冷机组的给水泵配置问题和能耗偏高的问题，提供了一种用于火力发电厂的节能型锅炉给水泵驱动***。

本实用新型是采用如下的技术方案实现的：一种用于火力发电厂的节能型锅炉给水泵驱动***，包括小汽轮机、同步电机、行星齿轮调速装置、同步自动离合器、减速齿轮箱和同期开关，小汽轮机的驱动端通过减速齿轮箱和同步自动离合器的输入端连接，同步自动离合器的输出端与同步电机的一端连接，同步电机的另一端通过行星齿轮调速装置和给水泵连接，同步电机通过同期开关接入厂用母线。

空冷机组正常运行时，小汽轮机始终保持进汽调节阀全开工况运行，避免了小汽轮机进汽调节阀开度小导致运行效率低的问题，小汽轮机也不必单独设置排汽冷却***，小汽轮机的排汽可以直接排入主汽轮机排汽***，即使对于直接空冷机组，也不必担心高背压和大风引起背压突降工况影响小汽轮机轴功率而对给水调节造成影响，并有助于简化***和降低工程造价。小汽轮机通过减速齿轮箱减速驱动同步电机，同步电机可实现电动机方式运行和发电机方式运行，小汽轮机正常运行时，同步电机实现发电机方式运行，小汽轮机故障时，通过同步自动离合器退出运行。同步电机实现电动运行方式，同步电机为发电机方式运行时，相当于替代引风机汽轮机，可采用动叶可调轴流式电动引风机，实现进一步降低厂用电率的同时，能耗又低于汽动引风机方式。同步电机通过行星齿轮调速装置驱动给水泵，由行星齿轮调速装置完成给水泵的转速调节。

一种用于火力发电厂的节能型锅炉给水泵驱动***，包括小汽轮机、同步电机、行星齿轮调速装置、同步自动离合器、减速齿轮箱和同期开关，小汽轮机的驱动端通过同步自动离合器与同步电机的一端连接，同步电机的另一端通过依次连接的减速齿轮箱和行星齿轮调速装置和给水泵连接，同步电机通过同期开关接入厂用母线。

小汽轮机驱动同步电机，同步电机通过减速齿轮箱和行星齿轮调速装置驱动给水泵，由减速齿轮箱和行星齿轮调速装置完成给水泵的转速调节，由同步自动离合器实现小汽轮机投入或退出运行的操作。

一种用于火力发电厂的节能型锅炉给水泵驱动***，包括小汽轮机、同步电机、行星齿轮调速装置、同步自动离合器和同期开关，小汽轮机的驱动端通过同步自动离合器与同步电机的一端连接，同步电机的另一端通过行星齿轮调速装置和给水泵连接，同步电机通过同期开关接入厂用母线。

小汽轮机驱动同步电机，同步电机通过行星齿轮调速装置驱动给水泵，由行星齿轮调速装置完成给水泵的转速调节，由同步自动离合器实现小汽轮机投入或退出运行的操作。

本实用新型的有益效果是：

1）本实用新型所述的小汽轮机在机组正常运行工况（负荷50～100%范围）进汽调节阀保持全开状态，较目前传统的给水泵汽轮机和引风机汽轮机进汽调节阀部分开度的运行方式具有明显的效率优势。（传统的给水泵汽轮机设计，在理想设计条件下，机组负荷接近50%或100%工况时，给水泵汽轮机靠近汽源切换点，低压汽源调节阀开度一般接近80%，同时尽量避免高压汽源调节阀开启，在50～100%中间负荷区间，低压调节阀开度大约在60～80%，但由于设计、制造偏差或裕量叠加，工况偏离大多更为严重；引风机的正常运行工况与TB工况相比，较给水泵的正常运行工况与105～110%BMCR工况相比偏离更多，引风机汽轮机运行中调节阀开度更小，效率更低）；

2）本实用新型所述的小汽轮机可以通过同步自动离合器投入或退出运行，根据主汽轮机背压的高低适时切换优化运行，而达到机组运行能耗最低的目的（机组在夏季满负荷运行工况，小汽轮机退出运行，机组总排汽量减少约7%，主机背压大约可降低2～3kPa,约降低供电煤耗2～3g/kWh）；

3）本实用新型所述的小汽轮机容量大约为采用目前传统配置的给水泵汽轮机和引风机汽轮机的容量之和或给水泵汽轮机容量的两倍，在相同设计条件下，小汽轮机的相对内效率相对较高。

附图说明

图1为实施例一的结构示意图。

图2为实施例二的结构示意图。

图3为实施例三的结构示意图。

图中：1-小汽轮机，2-同步电机，3-给水泵，4-行星齿轮调速装置，5-同步自动离合器，6-减速齿轮箱，7-同期开关，8-厂用母线。

具体实施方式

实施例一：如图1所示，一种用于火力发电厂的节能型锅炉给水泵驱动***，包括小汽轮机1、同步电机2、行星齿轮调速装置4、同步自动离合器5、减速齿轮箱6和同期开关7，小汽轮机1的驱动端通过减速齿轮箱6和同步自动离合器5的输入端连接，同步自动离合器5的输出端与同步电机2的一端连接，同步电机2的另一端通过行星齿轮调速装置4和给水泵3连接，同步电机2通过同期开关7接入厂用母线8。

空冷机组正常运行时，以660MW空冷机组配置2×50%容量给水泵组满负荷运行工况为例，在汽轮机背压正常的情况下，小汽轮机进汽调节阀全开，输出约25MW轴功率，小汽轮机采用高转速设计，例如设计转速为4500rpm，通过减速齿轮箱减速至1500rpm，驱动4极同步电机做发电机工况运行，由于并入厂用母线，所以轴系转速稳定，同步电机通过行星齿轮调速装置驱动给水泵，由行星齿轮调速装置完成锅炉给水泵的转速调节，给水泵轴功率约13MW，因而同步电机发电功率约为12MW（同步电机额定功率选用15MW，满足给水泵配用电机的要求，同时大于小汽轮机与给水泵的轴功率差值，以满足空冷机组不同运行工况下，保证小汽轮机进汽调节阀全开工况运行时，同步电机不超额定功率）。

夏季工况：由于主机背压升高导致机组能耗升高，该工况下，可停运小汽轮机，同步自动离合器自动脱开，同步电机转入电动机工况运行，由其驱动给水泵，给水泵由汽动方式切换为电动方式，在主机发电功率不变的情况下，进入空冷岛的排汽总量减少，在空冷岛冷却条件不变的情况下，背压得以降低，因而机组能耗降低。

事故工况：当小汽轮机故障时，通过同步自动离合器退出运行，同步电机由发电机工况自动切换为电动机工况，给水泵由小汽轮机驱动无扰切换为同步电机驱动；当同步电机发生电气故障时，同期开关跳闸，同步电机与厂用母线解列，通过热工控制***，行星齿轮调速装置液力变矩器阀位闭锁，小汽轮机部分甩负荷，进汽调节阀快关至设定阀位，转入转速控制模式进行给水调节；当同步电机发生需要跳闸的机械故障时，或给水泵发生故障时，小汽轮机和同步电机同时跳闸，给水泵组整体退出运行；采用带有刹车装置的行星齿轮调速装置，可实现给水泵跳闸，小汽轮机部分甩负荷，进汽调节阀快关至设定阀位，保证同步电机不超出铭牌出力，继续保持发电机工况运行，该方案的给水泵组可靠性高于单独由小汽轮机或电机驱动方式。

实施例二：如图2所示，一种用于火力发电厂的节能型锅炉给水泵驱动***，包括小汽轮机1、同步电机2、行星齿轮调速装置4、同步自动离合器5、减速齿轮箱6和同期开关7，小汽轮机1的驱动端通过同步自动离合器5与同步电机2的一端连接，同步电机2的另一端通过依次连接的减速齿轮箱6和行星齿轮调速装置4和给水泵3连接，同步电机2通过同期开关7接入厂用母线8。

采用设计转速为3000rpm的小汽轮机通过同步自动离合器驱动2极同步电机，同步电机通过减速齿轮箱减速至1500rpm，再通过行星齿轮调速装置驱动给水泵。

实施例三：如图3所示，一种用于火力发电厂的节能型锅炉给水泵驱动***，包括小汽轮机1、同步电机2、行星齿轮调速装置4、同步自动离合器5和同期开关7，小汽轮机1的驱动端通过同步自动离合器5与同步电机2的一端连接，同步电机2的另一端通过行星齿轮调速装置4和给水泵3连接，同步电机2通过同期开关7接入厂用母线8。

采用设计转速为3000rpm的小汽轮机通过同步自动离合器驱动2极同步电机，采用输入转速为3000rpm的行星齿轮调速装置驱动给水泵。

Claims (3)

1.一种用于火力发电厂的节能型锅炉给水泵驱动***，其特征在于包括小汽轮机（1）、同步电机（2）、行星齿轮调速装置（4）、同步自动离合器（5）、减速齿轮箱（6）和同期开关（7），小汽轮机（1）的驱动端通过减速齿轮箱（6）和同步自动离合器（5）的输入端连接，同步自动离合器（5）的输出端与同步电机（2）的一端连接，同步电机（2）的另一端通过行星齿轮调速装置（4）和给水泵（3）连接，同步电机（2）通过同期开关（7）接入厂用母线（8）。

2.一种用于火力发电厂的节能型锅炉给水泵驱动***，其特征在于包括小汽轮机（1）、同步电机（2）、行星齿轮调速装置（4）、同步自动离合器（5）、减速齿轮箱（6）和同期开关（7），小汽轮机（1）的驱动端通过同步自动离合器（5）与同步电机（2）的一端连接，同步电机（2）的另一端通过依次连接的减速齿轮箱（6）和行星齿轮调速装置（4）和给水泵（3）连接，同步电机（2）通过同期开关（7）接入厂用母线（8）。

3.一种用于火力发电厂的节能型锅炉给水泵驱动***，其特征在于包括小汽轮机（1）、同步电机（2）、行星齿轮调速装置（4）、同步自动离合器（5）和同期开关（7），小汽轮机（1）的驱动端通过同步自动离合器（5）与同步电机（2）的一端连接，同步电机（2）的另一端通过行星齿轮调速装置（4）和给水泵（3）连接，同步电机（2）通过同期开关（7）接入厂用母线（8）。