給水泵汽輪機排汽方式不同對機組性能的影響

張 穎，夏 豹，陳 鵬

(華北電力大學，河北 保定 071003)

1 中小熱電廠汽動給水泵排汽方式

中小熱電廠給水泵常采用電動機拖動。采暖期最大熱負荷時全廠鍋爐蒸發量如有富余，為節省給水泵廠用電，可將電動泵改為汽動泵，利用富余新汽進入汽動泵汽輪機，其排汽進入外供熱網系統，可增加外供電量，提高經濟效益，但不可能有節能效益。若采用供熱抽汽驅動給水泵汽輪機，排汽排入回熱系統除氧器作為加熱蒸汽，回收節流損失來驅動小汽輪機，經濟效益和節能效益均為最大。

1.1 用富余新汽拖動給水泵

以3×75 t/h中溫中壓CFB鍋爐2×C12－3.43/0.98抽凝機組為例，其采暖期負荷為100 t/h，非采暖期負荷為75 t/h。常規設計3臺鍋爐配4臺電動給水泵，1臺備用，3臺運行。根據新汽富余量和給水量要求，選用2臺汽動給水泵，小型背壓汽輪機作功后的排汽同0.98 MPa供熱抽汽匯合后外供。汽動給水泵汽輪機的主要參數:額定功率為250 kW，進汽壓力為3.5 MPa，進汽溫度為450℃，進汽量為7 t/h，排汽壓力為0.98 MPa，排汽溫度為330℃，排汽焓值為3 176 kJ/kg，額定轉速為3 000 r/min。

由表1可知，在發電量和供熱量不變的情況下，鍋爐產汽量增加4 t/h(冷源損失增加約4 t/h)，發電煤耗略有增加，有經濟效益無節能效益。

表1 不同給水泵的主要技術經濟指標

1.2 用抽汽驅動汽動給水泵

以裝機容量30 MW、2×C12－3.43/0.98抽凝機組和1臺C6－3.43/0.98抽凝機組配置4臺75 t/h中壓中溫鍋爐為例，其除氧器用汽量為12 t/h。原采用工業抽汽參數為0.98 MPa和310℃，經節流減壓送往大氣式除氧器。若采用抽汽驅動汽動給水泵的方案，可回收節流損失。投資雖增加87萬元，但上網電收入年增加322萬元，經濟效益良好。在保證發電標準煤耗和供熱標準煤耗不變時，可多供電1 000 kW，兼顧了節能與熱經濟性。

2 300 MW濕冷機組排汽方式

2.1 常規排入主凝汽器

如圖1所示，常規小汽輪機的排汽直接引入主機凝汽器[1]。

2.1.1 排汽壓力變化的耗差

給水泵用汽量增大使4段抽汽等效焓降降低，煤耗增大。排汽直接進入主凝汽器必然引起凝汽器真空度降低，排汽壓力增大。此時，排汽焓的變化引起機組有效焓降的變化;凝結水溫的改變引起最末一級低壓加熱器抽汽量的變化。

圖1 常規小汽輪機排汽熱力系統

式中:bb、ηi、hc、hn、h8、η′分別為標準煤耗、汽輪機內效率、排汽焓、凝結水焓、第8段抽汽焓和抽汽效率;ΔH1為排汽壓力變化導致新蒸汽作功減少;ΔH2為凝結水溫變化、第8段抽汽變化導致新蒸汽等效焓降增加。

2.1.2 計算結果

以某300 MW機組為例，分析小汽輪機排汽排入凝汽器時的排汽壓力和機組煤耗等變化情況。計算結果如表2所示。

由此可知，排汽壓力升高1 kPa，標準煤耗增加約0.68 g/kW·h。

2.2 加裝小汽輪機排汽冷卻器

如圖2所示，在除鹽裝置DE后加一排汽冷卻器，設計為混合式。凝結水在冷卻器內經過霧化噴嘴霧化后與排入冷卻器的小汽輪機排汽混合，混合后的凝結水經凝結水升壓泵BP送入軸封加熱器加熱[5]。

表2 排汽進入凝汽器前后主要參數

圖2 加裝排汽冷卻器的熱力系統

表3 改造前后機組的主要熱經濟性指標[4]

以某300 MW機組為例，其主蒸汽流量D0=918 t/h，主蒸汽排汽壓力pc=5.4 kPa，排汽焓hc=2 359.7 kJ/kg;凝結水流量Dn=695.83 t/h，凝汽器蒸汽負荷 Dc=563.31 t/h，凝結水焓 hn=143.4 kJ/kg;給水泵小汽輪機排汽壓力為6.57 kPa，進汽焓值 hxq=3 134.2 kJ/kg，排汽焓 hcq=2 477.7 kJ/kg，小汽輪機的抽汽份額 αxq=0.037 933。

由表3可知，加裝小汽輪機排汽冷卻器后，機組裝置效率提高約0.037%，標準煤耗能降低0.24 g/kW·h。

3 結論

a. 中小熱電廠給水泵拖動方式多數采用電動，個別采用汽輪機拖動。利用鍋爐富余蒸汽驅動小汽輪機拖動給水泵，只能提高經濟效益;采用抽凝式小汽輪機拖動方式，可有效回收排汽進入除氧器的節流損失，既節能又經濟。

b. 300 MW及以上機組鍋爐大部分都采用汽動給水泵供水，小汽輪機排汽直接引入主機凝汽器，雖簡化了系統，增加了運行靈活性，但因小汽輪機排汽與主凝汽器壓力相差1 kPa以上，排汽管阻力又偏大，導致小汽輪機排汽壓力和排汽焓偏高，主凝汽器熱負荷偏大。

c. 加裝小汽輪機排汽冷卻器后，主機凝結水與小汽輪機排汽在冷卻器內混合換熱，可減少凝汽器蒸汽負荷，提高凝汽器真空，減少第8段抽汽量和小汽輪機進汽量，提高了機組熱經濟性。

[1]鄭體寬.熱力發電廠 [M].北京:中國電力出版社，2000.

[2]沈士一，康 松.汽輪機原理[M].北京:中國電力出版社，1992.

[3]齊復東，賈樹本，馬義偉.電站凝汽設備和冷卻系統[M].北京:水利電力出版社，1990.

[4]林萬超.火電廠熱系統節能理論[M].西安:西安交通大學出版社，1994.

[5]周蘭欣，安 娜，陳素敏.給水泵汽輪機排汽引入冷卻器熱經濟性分析 [J].華東電力，2008，36(9):99－101.