（中山热电公司广东中山528445）
摘要：为了适应我们面临的巨大电力需求以及环境保护的需要，燃气-蒸汽联合循环机组凭借自身清洁高效、自动化水平高的优势迅猛发展，同时随着燃机行业的不断发展，新机型的更新换代，对机组的效率以及节能要求也在不断提高。因此分析TCA给水泵在M701F4型燃气-蒸汽联合循环机组的应用情况以及必要性，提出一个经济、高效的运行方式，来满足机组在不同负荷下的节能要求，创造更大的经济效益。
关键词：M701F4；给水泵；TCA给水泵；经济性
中山热电公司一期采用3*460MW燃气-蒸汽联合循环机组，燃机、汽机分轴布置，其中燃机为三菱M701F4改进型，区别于以往M701F3型机组，F4改进型机组的输出功率达到336MW，而采用水冷式TCA则是出力提高的主要原因之一。
1.TCA
TCA，即转子冷却空气冷却器，其作用是将燃机压气机压缩的部分气体引出，经冷却后通入燃机透平，用来冷却转子动叶，为透平提供一个更好的运行环境，冷却效果的提高使透平叶片能够适应更高的透平进口温度，从而使机组出力得到更大的提升。
M701F4型机组采用水冷式TCA，将机组锅炉高压给水与压气机抽出的气体进行换热，通过汽水换热的形式达到一个更好的冷却效果。但为保证更好的冷却，要求来水具有一个较高的压力，约为15MPa，三菱公司原始设计是采用高压给水泵出口的高压给水来为TCA提供水源，但考虑到高压给水泵功率较高，同时大多采用变频设计，在保证高出口压力的条件下需保证电机在一个较高的频率下运行，可能影响机组运行的经济性，所以本厂提出采用单独TCA泵来提供高压力的冷却水，以保证经济性的要求，但考虑到不同负荷下机组的运行状况可能存在差异，就此进行了相关数据的分析。
2高压给水和TCA冷却水合泵与分泵方案的对比分析
结合本厂的蒸汽参数和泵厂的选型参数，现就高压给水和TCA冷却水合泵与分泵方案的对比简单分析如下，两方案泵组的技术参数分别如下表所示：
从上述两个方案的对比表可发现：
●在100%负荷，分泵方案的能耗反而比合泵方案的能耗大。
主要因为该项目中主蒸汽的压力较高，即使将TCA系统的冷却水从高压给水泵分离，高压给水泵的扬程并没有因此而明显降低（高压给水泵的出口压力仅从16MPa减小到15.92MPa），相反高压给水泵因为扬程没有明显变化，而流量大幅下降（从320t/h降低到270t/h），泵的效率却出现了明显下滑（从81.6%下降到79.73%）；与此同时，TCA冷却水给水泵因为其扬程高、流量小的特点，再加上增速齿轮箱的能耗，其效率很低，通常只有65%。因此合泵方案中320t/h的给水由效率为81.6%的给水泵完成，而分泵方案中则分别由效率为79.73%和65%的给水泵完成，虽然分泵方案中高压给水泵的扬程可有所降低，但其节省的能耗远远低于泵效率的下降所增加的能耗，在100%负荷下，分泵方案的能耗比合泵方案的大则显而易见。
●在75%及其以下负荷，分泵方案的能耗比合泵方案小，且随着负荷的降低，分泵方案的节能效果愈加明显。
虽然分泵方案中，高压给水泵和TCA冷却水给水泵的效率与合泵方案相比，均出现了不同程度的下降，但在较低负荷时，分泵方案中的高压给水泵扬程得到了大幅降低，其扬程的降低而节省的能耗已大于分泵效率下降所增加的能耗，且随着负荷的降低，分泵方案中高压给水泵由于扬程的降低所产生的节能效果越明显。因此在较低负荷时，分泵方案比合泵方案更节能。
●通过泵的性能数据可见，节能的平衡点应该在85%负荷左右，因此是分泵方案节能还是合泵方案节能，更多低取决于机组的运行方式（高负荷运行还是低负荷运行）。
3结合本厂机组运行方式的对比分析
表3F型机组常见的运行方式，更好的与表3进行对比，年运行小时数按6600小时，75%及其以上的高负荷占总运行时间的90%，75%以下低负荷运行小时数占10%，其中高负荷运行小时数中100%负荷占三分之二（3960小时），75%负荷占三分之一（1980小时）；低负荷运行小时数中50%占70%（462小时），30%负荷占30%（198小时）；
表4则是为了让分泵方案呈现节能效果，假想的运行方式，年运行小时数仍按6600小时，75%及其以上的高负荷占总运行时间的80%，75%以下低负荷运行小时数占20%，其中高负荷运行小时数中100%负荷占70%（3696小时），75%负荷占30%（1584小时）；低负荷运行小时数中50%占70%（924小时），30%负荷占30%（396小时）
从上述表格所示的运行方式看，随着低负荷运行时间的增加，分泵方案节能的优势将愈加显现，但如果机组经常处于高负荷的运行状态，合泵方案则更加节能。考虑到整个联合循环机组的效率，机组处于高负荷运行也将更经济，特别对于贵厂，机组较多，可调配的余地较大，如三台均在75%负荷左右运行和两台100%负荷运行进行选择，两台100%负荷的运行方式更可取，因此，结合电厂的实际，合泵方案更节能。同时由于采用分泵方案后，辅助间将需布置8台泵组，将致使泵组的检修空间更加紧张，且TCA冷却水给水泵为了满足TCA对给水压力的需求，泵组均需加装增速齿轮箱，泵组将在3500转/分到4500转/分之间（因制造厂家而异），与常规泵组相比，其检修量周期短，而检修量大，还明显增加初投资，单独配置TCA给水泵的分泵方案要比合泵方案多出约80万（单台炉），因此分泵方案显然不适合电厂的实际。
参考文献：
[1]杨顺虎燃气-蒸汽联合循环发电设备及运行[M]，北京；中国电力出版社，2003
[2]焦树建，燃气-蒸汽联合循环[M]，北京，机械工业出版社，2000
作者简介：
王晓雷（1990-），男，辽宁锦州人，热能动力助理工程师，研究方向，燃气轮机本体以及燃机-蒸汽联合循环电厂集控运行。