引言凝结水泵是火电厂重要的水泵，凝结水泵将凝结水加压从凝汽器输送至除氧器，为机组相关设备和管道提供减温水和补水，其运行状态直接影响机组运行的稳定性和可靠性[1]。凝汽式机组的凝结水泵配置主要有两种形式：第一种，单台机组装设两台凝结水泵，每台凝结水泵容量为最大凝结水量的100％；第二种，单台机组装设3台凝结水泵，每台凝结水泵容量为最大凝结水量的50％。文中研究1 000 MW等级机组凝结水泵的配置情况，比较两种不同配置方式下运行可靠性、投资造价以及年运行费用等指标，探讨最佳的凝结水泵配置方式。11 000 MW等级机组凝结水泵的配置情况在目前我国国内已投产的1 000 MW超超临界等级火电厂机组中，凝结水泵两种主要配置方式，即2×100%容量和3×50%容量配置。相关机组凝结水泵的配置情况及主要参数如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.012.T001表1国内1 000 MW等级火电机组凝结水泵配置情况项目名称凝结水泵（台数×容量）单泵设计流量/(t/h)单泵设计扬程/(mH2O)供货厂商进口/国产投运年份华能玉环电厂2×100％2 215325Sulzer英国进口2006华电邹县电厂四期3×50％1 253318沈阳水泵厂国产2006外高桥电厂三期2×100％2 285335Sulzer英国进口2008国华宁海电厂二期3×50％1 230330上海KSB国产2009华润蒲圻电厂二期2×100％2 283327上海KSB国产2013国电汉川电厂2×100％2 282350荏原日本进口2013湖北能源鄂州电厂2×100％2 275350上海KSB国产2019陕能清水川电厂3×50％1 297307上海KSB国产2019从表1可以看到，2013年以前投运的1 000 MW等级火电机组中2×100%与3×50%容量的凝结水泵均有采用，但2013年以后投运的1 000 MW火电机组工程中，选用2×100%容量的国产凝结水泵居多。2013年以前投运的机组，随着火电机组调峰任务的加剧以及年运行小时数的减少，凝结水泵均进行了变频改造，以节约厂用电[2-3]。21 000 MW等级机组凝结水泵的两种配置方案可行性2.1凝结水泵两种配置方案凝汽式机组最大凝结水量设计值为凝结水泵总流量为VWO工况下的凝汽量、1.5%的补水率和低加正常疏水量三者之和，以某1 000 MW凝汽式火电机组为例，凝结水泵总流量Q=2 533 t/h，结合国内1 000 MW等级火电机组实施的具体情况，凝结水泵的配置可采用以下两种方式：（1）方案一。每台机组配置2×100％容量凝结水泵，两台水泵共用一套1×100%容量的电机变频装置。凝结水从凝汽器出口母管接至凝结水泵前的母管，分两路流经电动真空蝶阀、滤网、补偿器等管件后进入凝结水泵入口，通过凝结水泵升压，经止回阀和电动闸阀后再由两路支管接至凝结水精处理装置入口母管，采用1用1备。（2）方案二。每台机组装设3台50％容量凝结水泵，每台水泵均设置一套变频装置。凝结水分3路接至3台50％容量凝结水泵的入口，3路支管上阀门及管道附件的设置方式与方案一完全相同，采用2用1备的方式运行。两种不同配置方案下凝结水泵相关主要参数如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.012.T002表21 000 MW级机组凝结水泵相关主要参数项目方案一2×100％容量配置设1台变频装置方案二3×50%容量配置设3台变频装置单台凝结水泵流量/(t/h)2 3101 155凝结水泵扬程/mH2O300320凝结水泵电机功率/kW2 6001 4002.2凝结水泵两种配置方案可行性分析两种配置方案的区别在于所采用的备用凝结水泵的容量以及对应变频装置的套数，无论是50％容量还是100％容量变频装置，技术上都是可行的，只需分析方案一100％容量备用泵以及方案二50％容量备用泵是否满足《火力发电厂设计技术规程》（以下简称“设计规范”）的要求。根据设计规范要求，当备用泵短期投入运行时，应满足低压加热器可能排入凝汽器的事故疏水量或旁路系统投入运行时凝结水量输送的要求。第一，考虑低压加热器可能排入凝汽器的事故疏水量。根据设计规范要求，给水加热器紧急放水量取不小于最大负荷下管侧给水流量的10％，或者一根加热器管子破裂流出的水量中的较大值，并增加10％的裕度[4]。根据低加加热器管束特性可知，前者远大于后者，即使单台机组4台低压加热器管子同时破裂所产生的事故疏水量，也不会超过最大负荷下凝结水量的50％。因此，对于方案一100％容量备用泵以及方案二50％容量备用泵均能满足低加事故疏水量的要求。第二，考虑旁路系统投运时的凝结水输送量。本机组旁路采用容量为25％BMCR一级大旁路，根据设计规范要求，当旁路系统容量小于锅炉最大连续蒸发量的约37％时，旁路系统进入凝汽器的蒸汽量小于机组在额定工况时的凝汽量，对凝结水泵容量的选择无影响[4]。旁路运行时减温水量不超过300 t/h，方案一备用凝结水泵100%容量为2 310 t/h和50％容量为1 155 t/h可满足此项要求。通过分析可以看到，方案一和方案二均能满足机组短期运行的要求，两种凝结水泵的配置方案均能满足机组各种工况运行的需要，都是可行的。31 000 MW等级机组凝结水泵的两种配置方案技术分析3.1水泵本体比较（1）方案一。100%容量单台凝结水泵的设计流量约为2 310 t/h，设计扬程约300 mH2O。2010年以前，在国内1 000 MW机组发展初期，由于该容量的凝结水泵流量较大，制造水平要求较高，国内水泵厂商技术水平尚不能完全满足要求，因此该容量的凝结水泵只能从国外进口。英国Sulzer、日本荏原以及德国KSB公司等多家国外生产厂家均具备该等级凝结水泵的生产能力，并且具有对应的运行业绩。国内百万等级火电机组多采用英国Sulzer公司生产的凝结水泵，但该水泵价格高昂，单台价格高达480万元，高出50%容量泵组近4倍，因此国内早期的1 000 MW机组项目，如邹县等电厂均采用3×50%容量的凝结水泵[4-5]。近年来，国内已有近40余台百万等级机组的投产和建设，上海KSB和沈阳鼓风机集团所生产的凝结水泵已经能够满足要求，而且国内厂商的价格优势明显，单台泵组价格约人民币170万元，投资成本大幅降低，因此2×100%容量国产凝结水泵配置已经在蒲圻、鄂州等百万项目中逐渐推广。（2）方案二。50%容量单台凝结水泵的设计流量约为1 155 t/h，设计扬程约为320 mH2O。而国内600 MW等级火电机组2×100％容量的凝结水泵设计流量约为1 600 t/h，设计扬程约为330 mH2O，相关参数高于百万机组50%容量凝结水泵的要求。而该容量凝结水泵能实现完全国产，国内的三大水泵厂均具备该容量凝结水泵的生产能力及运行业绩 [6-8]，单台泵组价格约为人民币132万元，宁海电厂、清水川电厂等均采用这种方式。因此，对于方案二而言，可全部采用国产设备。3.2阀门管件比较方案一和方案二中阀门及管道附件均属于低压等级，方案一有两条支管，阀门及管件数量为两套，尺寸较大;而方案二有3条支管，阀门及管件为3套，尺寸较小。通过价格调研比较，两种方案的阀门及管道附件价格差别较小，可以忽略其差别。41 000 MW等级机组凝结水泵的两种配置方案经济分析对凝结水泵进行选型，得到两种配置方案下凝结水泵性能及价格如表3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.012.T003表3两种配置方案凝结水泵相关参数项目方案一2×100%容量+1台变频器方案二3×50%容量+3台变频器形式立式筒袋型立式筒袋型设计工况效率/％83.583.0进水温度/℃33.833.8进水压力/kPa5.25.2单泵设计点流量/(t/h)2 3101 155设计点扬程/mH2O300320单泵轴功率/kW2 2601 2132×1 000 MW机组凝结水泵设计工况时电机功率/kW2 600×2=5 2001 400×4=5 600单台凝结水泵组价格(含滤网、电机及出口止回阀)/万元170132变频装置/万元5 200×0.04=2085 600×0.04=2242×1 000 MW机组凝结水泵组总价/万元170×4+208=888132×6+244=1 036投资价差/万元-148基准注：变频装置造价按400元/kW考虑。由表3可知，方案一较方案二初始投资减少约148万元，节省投资幅度达16.67%。与此同时，方案一单台100% 容量凝结水泵运行时轴功率（2 260 kW）小于方案二的两台50% 容量凝结水泵运行时的轴功率（2 426 kW）。两台机组凝结水泵轴功率减少332 kW（2×2 260－4×1 213＝-332 kW），按照机组年利用小时数4 000 h，上网电价0.42元/kWh计算，每年可节省厂用电约1.328×106 kWh，节省运行费用55.776万元。上述经济分析的结果如表4所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.05.012.T004表4两种配置方案凝结水泵经济分析项目方案一2×100%容量+1台变频器方案二3×50%容量+3台变频器2台机组凝结水泵总价8881 036总价差-148基准年运行费用-55.776基准万元由表4可知，方案一采用2×100%容量凝结水泵，两台水泵共用一套1×100%电机变频装置的凝结水泵配置方式节省初始投资，同时年运行费用较低，其综合经济效益较好。5结语围绕1 000 MW等级超超临界火电机组凝结水泵的配置问题，调研了国内百万等级火电机组凝结水泵的常见形式及运行情况，对比分析了2×100%容量凝结水泵、两台水泵共用一套1×100%电机变频装置与3×50%容量的凝结水泵，每台电机配置一套变频装置两种配置方式，综合考虑了运行业绩和可靠性、初期投资和年运行费用等指标，确定了凝结水泵的最佳配置方式。机组采用2×100%容量凝结水泵、两台水泵共用一套1×100%电机变频装置的配置方式，其技术成熟、运行可靠、经济性佳，是目前1 000 MW等级火电机组的较优配置。