汽動給水泵經濟性分析

李 強,陳建軍

(1.南通醋酸纖維有限公司,江蘇 南通 226008;2.南通美亞熱電有限公司,江蘇 南通 226009)

1 概 述

隨著煤炭價格的持續上漲,而中小型熱電企業因上網電價、供熱汽價增長有限,迫使熱電企業在節能降耗上深挖潛力。有的中小機組是將抽凝機組改造為背壓式或抽背式機組,更多的熱電企業則是進行熱力系統的優化改造,以求提高效益降低運行成本。

1.1 問題的提出

將給水系統的電動給水泵改為汽動給水泵,是一項投資低、回報快的節能技改。與電動給水泵相比,汽動泵可變速運行,避免了定速運行所帶來的節流損失。熱電廠汽動泵一般為背壓式,排汽被接入除氧器中作加熱蒸汽,實現了能源的梯級利用,因為沒有熱源損失,而使機組能效提高。

由于熱電廠除氧系統加熱蒸汽來源較多,如汽輪機低壓抽汽、軸封漏汽等,甚至有的熱用戶其回水溫度本身就很高,再加上汽動給水泵的排汽,就會造成除氧系統加熱蒸汽過剩。如某熱電廠將汽動給水泵排汽作為高壓加熱器汽源,在高壓加熱器內凝結成疏水后再排入除氧器,不僅解決了除氧系統加熱蒸汽過剩的矛盾,同時也進一步提高了系統熱效率。

2 基本原理

中小型熱電廠利用汽輪機抽(排)汽驅動汽動給水泵,排汽接入高加回熱系統,不僅消除了高加進汽的節流損失,實現了能源的梯級利用,同時減少廠用電;在外供熱負荷相同時,增加了上網電量,提高了電廠的經濟效益。

3 改造實例

某熱電廠熱力系統,為5臺高壓次高溫煤粉鍋爐,2臺抽凝、2臺背壓機組(抽、排汽分為 1.47 MPa及1.75 MPa兩個等級)。給水系統配 1號、2號、4號、5號、6號、7號、8號共 7臺電動給水泵,3號、9號為2臺汽動給水泵。回熱系統配備4臺高壓加熱器、5臺大氣式除氧器。其中9號泵及4號高加汽源為1.75MPa的抽(排)汽,汽動泵的排汽至除氧器。

9號給水泵汽輪機主要參數型號:B0.56-16/3.2,額定功率:560kW,進汽壓力:1.5(1.4～1.8)MPa,進汽溫度:361(240～370)℃,排汽壓力:0.32MPa,額定轉速:3000 r/min。給水泵主要參數:型號FT150-800,Q=150m3/h,H=825 m。

因為有約50 t/h、110℃的供熱回水,加上2臺背壓機組的軸封漏汽排至除氧器,當2臺汽動泵同時運行時,即使將2臺抽凝機組的二級抽汽都關掉,其排汽量也已超出除氧器加熱蒸汽用量,因此,必須停運1臺汽動給水泵。

4號高加實際使用的是壓力為1.75 MPa抽(排)汽,經節流后為0.55MPa,進入高加就滿足出水溫度155℃的設計要求。

顯然,高加運行這部分節流損失與汽動給水泵的閑置,將4號高加與9號汽動給水泵結合在一起,使得汽動給水泵的排汽進入高壓加熱器成為可能。經計算,將汽動給水泵背壓提高至0.55 MPa,汽動給水泵還是可以長期安全運行的。

4 技術參數分析

某熱電廠熱力系統參數如表1所示。

表1 汽(水)熱力參數

高加水側壓力8.5 MPa,進水溫度102℃、出水溫度155℃,通水量100t/h,則高加的熱耗為:

Hh=22497.8MJ/h

4.1 汽動給水泵排汽進高加與進除氧器方式比較

(1)方式一:系統布置見圖1,高加耗汽量為(亦即汽動泵耗汽量):

圖1 汽動給水泵排汽進高加(方式一)

取ηid=0.95,則汽動給水泵實際功率為:

用方式一的布置方法,進入除氧器的總有效加熱熱能為:

(2)方式二:系統布置見圖2所示。汽動泵耗汽量為:

用方式二的布置方法,進入高壓加熱器的耗汽量為:

則用方式二的總耗汽量為:

用方式二的布置方法,進入除氧器的總有效加熱熱能為:

圖2 汽動給水泵排汽進除氧器(方式二)

二種方式相比,為達到同樣的除氧器加熱效果,方式二需減少其他來源(假定為主汽輪機抽汽),除氧器加熱蒸汽量為:

換言之,與方式二相比,為達到同樣的除氧器加熱效果,方式一需增加其他來源(假定為主汽輪機抽汽)除氧器加熱蒸汽量為Δ Qd,如圖1中虛線所示。則采用方式一的布置方法,其總耗汽量為:

通過方式一與方式二的分析比較,可以得出結論:

方式一有效地解決了除氧器加熱蒸汽過剩的矛盾,與方式二相比,二者的總耗汽量是相等的。

在圖1中虛線所示,是為方便比較的假想耗汽量,實際并不存在。因為從主汽輪機抽汽(1.75 MPa、370℃)到除氧器這一段過熱蒸汽是可以梯級利用的,所以方式一的熱經濟性要優于方式二。

4.2 汽動給水泵與電動給水泵方式比較

(3)方式三的系統布置,見圖3所示。高加用汽直接來自主汽輪機抽汽,消耗量為:

圖3 電動給水泵運行方式

采用方式三的布置方法時,高加疏水進入除氧器的有效加熱熱能為:

為達到同樣的除氧器加熱效果,則方式三需補充除氧器加熱蒸汽量為:

假定總耗汽量不變,則與方式一相比,方式三的富余蒸汽量為:

多余蒸汽用于純凝發電,則發電量為:

相對于方式一,方式三需補充電動泵功率為:

設上網電價為0.50元/千瓦時,按年運行7000 h計,方式一可增加收入:

采用汽動給水泵方案,汽動給水泵全套設備(含汽機、泵、管道、及閥門等)的投資約為100萬元,將高壓加熱汽源節流損失回收,靜態投資回收期約10個月,是一個經濟效益比較可觀的改造項目。

5 結束語

汽動給水泵與電動給水泵相比,有著非常明顯的優勢,熱電廠采用電動給水泵系統是不太經濟的。而熱電廠汽動給水泵的應用,可降低廠用電率與供電煤耗,提高經濟效益。

對于除氧器加熱蒸汽原本就比較充足的系統,將汽動給水泵排汽作為高加汽源,實現能源的梯級利用,不僅可以提高經濟效益,還能解決除氧器加熱蒸汽過剩的矛盾,是一個切實可行的方案。

[1]翦天聰.汽輪機原理[M].北京:水利電力出版社,1995.

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[4]張芳.背壓式汽動給水泵在熱電廠的應用[J].熱力發電,2006(3).