熱網循環泵驅動方式選擇

【摘要】隨著國家能源政策的調整，300MW級供熱機組已經逐漸成為熱電聯產機組的主力機型，單臺機組最大抽汽量達到了550～600t/h，按照一般建設兩臺機組考慮，熱網循環水量在10000t/h左右，熱網循環水泵功率較大。按照各發電集團設計優化的理念，希望能夠盡可能的降低廠用電率，以期獲得較好的經濟指標以及較大的供電收益。所以本文對現有的熱網循環水泵電動與汽動的驅動方式進行了分析論證， 采用電動機驅動方案比工業汽輪機驅動方案節省初投資348萬元，節省年運行費用約132萬元，經濟性最好。本文推薦熱網循環水泵為電動機驅動。

【關鍵詞】供熱；熱網循環水泵；電動；汽動

0.前言

目前，國內的熱電聯產機組多為300MW級供熱機組，按照該等級機組的最大供熱能力，熱網循環水泵的流量將達到10000t/h。由于電廠一般距市區較遠，熱網供熱半徑多的達到十幾公里，阻力較大，因此，作為熱水網供熱“心臟”的熱網主循環水泵需配置高揚程、大功率水泵，拖動水泵的功率幾乎均在1000kW以上。

熱網循環水泵大多數都是由電動機驅動，系統簡單，但是也有一些電廠出于減少廠用電的目的，使用工業汽輪機驅動熱網泵。本文即針對這兩種驅動方式進行技術經濟的分析，為電廠的設備選型提供參考。

1.熱網循環水泵驅動方式的介紹

熱網循環水泵一般分為兩類，一類為電動熱網循環水泵，驅動設備為電動機，另一類為汽動熱網循環水泵，驅動設備為工業汽輪機。工業汽輪機一般為背壓式，是以壓力蒸汽沖動汽輪機葉輪做功的原動機。汽輪機的進汽可以是新蒸汽，也可以是汽輪機的抽汽或背壓排汽。熱網循環水泵在所有的采暖供熱機組中均有應用，基本上都采取的是第一類電動機驅動的方式，采用液力耦合器或者變頻器進行調節。目前也有一些熱電廠也采用了汽動的熱網循環水泵，例如華能臨沂電廠、華能國際丹東電廠、江蘇陽光璜塘電廠等。

2.電泵和汽泵的技術經濟比較

2.1比較原則

在電廠中，采用工業汽輪機驅動設備主要是為了在發電機容量相同的情況下，適當增加鍋爐的出力，電廠能多向電網供電。

由于熱網循環水泵數量多、功率有限，且配置單獨的汽輪機系統復雜、布置緊張，所以，國內目前投運的300MW級供熱機組，除少數電廠采用汽泵外，例如華能臨沂熱電廠每臺機組配置兩臺50%汽泵，另設1臺50%電泵作為備用，大多數電廠均配置電動熱網循環水泵。

對汽泵方案和電泵方案進行全面的比較的兩個基本原則：

其一、兩個方案的比較基礎是各主機配置容量相同，即鍋爐的各種出力工況下給水流量、汽輪機的主蒸汽、再熱蒸汽壓力、溫度和流量參數相同、發電機容量相同。汽輪機維持高、中壓缸設計基本不變，因此各主機的價格基本相同。主機配置相同，主要是由于主機的定義是按照純凝工況來進行設計，所以，不論是采用汽動或者是電動熱網循環水泵，對機組的容量沒有影響。

其二、兩個方案循環水泵組配置相似，功能基本相同，電泵方案采用2×50%容量電動調速熱網循環水泵，汽泵方案采用2×50%容量汽動熱網循環水泵。全廠共設4臺熱網循環水泵，不設備用泵。

2.2兩種方案對于汽機熱平衡圖的影響

東方汽輪機廠對于某工程的相同外界條件，分別提供了配置電動熱網循環水泵和汽動熱網循環水泵的熱平衡圖，兩個方案的各工況主蒸汽、再熱蒸汽的流量、壓力、溫度均相等。

采暖期額定抽汽工況主蒸汽參數如下：1144.5t/h，24.2MPa（a），566℃，此時，電泵方案發電機端輸出電量為320.817MW，汽機熱耗為6342kJ/kWh，汽泵方案發電機端輸出電量為318.847MW，汽機熱耗為6357kJ/kWh。

熱平衡圖上真實、詳細的各技術參數是進行方案比較的基礎。

2.3安全可靠性比較

汽動泵系統相對復雜，運行操作也比較復雜，工業汽輪機的進汽參數會隨著主機參數變化而晝夜變化，運行調節頻繁。

電動泵方案系統簡單，操作方便，能夠快速啟動，不但能滿足帶基本負荷的運行要求，同時也能滿足機組調峰運行時靈活調節的要求。另外電動泵運行不受主機參數變化的影響。

所以，在安全可靠性上汽動泵不如電動泵。且在國內在熱網循環水泵上采用汽動泵的電廠并不多。

另一方面，汽動泵從四段抽汽作為汽源，在最大循環水量時，抽汽量基本已達到四段抽汽的極限，汽輪機不能提供輔助蒸汽作為機組的備用汽源，必須通過其他的方式獲得輔助汽源。

2.4兩種配置方案對投資的影響分析

2.4.1主機設備比較

兩個方案配置的鍋爐參數完全一樣，故對鍋爐的選擇無影響。

電泵方案將局部增加中壓缸的通流量，經咨詢汽機廠，此變化基本不影響機組價格。

2.4.2控制系統比較

電泵方案的循環水調節在DCS中實現，控制點數較少。

汽泵方案的循環水調節在循環泵汽輪機電液控制系統（MEH）中實現，控制點數較多，需要增加專用的MEH機柜，控制方案較復雜。循環泵汽機的運行又受到大機抽汽的影響，同時又影響了循環水的調節。另外、由于控制點數增加，需增加計算機電纜和有關的控制柜，兩臺機組約增加60萬元。

2.4.3電氣系統比較

在電纜和開關柜方面，電泵方案較汽泵方案的用量有所增加，兩臺機組約增加60萬元。

2.4.4主廠房設備布置及安裝比較

熱網循環泵的配置方案對主廠房的布置格局和主廠房容積將產生影響。若采用汽動循環水泵，由于工業汽輪機的進汽來自四段抽汽，排汽排至五段抽汽，管道系統較為復雜，因此采用單元制的采暖供熱系統，熱網設備分散布置在汽機房內較為合適。電動循環水泵不受此限制，既可以分散布置在汽機房內，也可以集中布置熱網首站。

將熱網設備分散布置在汽機房，取消熱網首站，供熱蒸汽管道長度減少，但是增加了供回水管道，且管道較大，在汽機房內布置也比較困難。

2.5年運行費用比較

根據本工程汽輪機熱平衡圖，按標準煤耗計算可以看出：由于主機的效率高于工業汽輪機，所以電動熱網循環水泵的發電量扣除電動機消耗后供電量仍高于汽動熱網循環水泵。所以電動方案可以增加電廠的收益（比較基于相同主蒸汽量，上網電價取0.3435元/kWh）。

目前國內很多大容量的機組推薦采用汽動風機，主要原因是在機組的工況定義中，采用汽動風機后可以增加主蒸汽的流量，扣除引風機的用汽量后，還可以發銘牌功率，這樣就可以增加供電量，獲得較大的供電收益。但是對于熱網循環水泵而言，由于機組的工況定義是在純凝工況，所以在供熱時，并不能增加主蒸汽流量，從而導致發電量小于電動方案。

2.6綜合經濟分析

注：年固定費用率取14.5%。

3.結論

根據以上簡要分析，得出結論如下：汽動熱網循環水泵系統復雜、初投資高、運行費用高，綜合比較后不如電動循環水泵方案，本文不推薦。

電動循環水泵方案具有初投資少，系統簡單，易于布置，設備可利用率及可靠性高等特點。不論從技術還是經濟性比較，都優于汽動泵方案。

因此，本文對于2×350MW供熱機組的熱網循環水泵，推薦采用電動方案。