供熱機組熱網循環泵驅動節能優化

摘 要： 近年來，我國社會經濟飛速發展，節能理念已經成為了社會重要發展理念之一，在該理念的引導之下越來越多的企業開始注重采用節能減耗技術。作為供熱系統中較為重要的熱網循環泵在應用過程中常常會消耗能源，為了提高對能源的利用率，緩和國內社會發展與資源供應之間的矛盾，必須對其進行驅動節能優化設計，對此，本文進行了相關研究，望對相關應用提供幫助。

關鍵詞：供熱機組 熱網循環泵 驅動節能

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）12-0264-01

熱網循環泵是供熱機組中較為重要的設備之一，其合理選型以及設備設計良性與否直接關乎供熱系統的正常運行，就目前市場上的熱網循環水泵來看，部分水泵的設計選型中揚程設置較高，這就致使出口閥出現了嚴重的節流損失，不僅降低了運行經濟效益，還增加了設備運行安全風險[1]。就此，本文針對性的對其循環泵驅動節能進行了優化設計，結合以實例探討了優化過程，旨在提出最佳的補救措施。

一、節能減耗優化設計的意義

就全世界的能源分布情況來看，我國的能源分布相對較少，資源比較緊缺。改革開放之后，國門大開，國內的經濟飛速發展，各大行業更是發展迅速，整體的工業水平較高。但是隨著工業化進程的加快，一系列的能源問題和環境問題隨之產生。據相關的研究結果表明[2]，目前，我國的能源實際利用率比較低，于是節能減耗理念逐漸深入人心，越來越多的人開始關注節能減耗措施的應用。國家提出“資源節約型”社會發展理念，確立了包括電力在內的八大節能降耗的重點產業，建立了包括電力節能工程在內的國家十大節能工程等。由此可見，節能降耗措施的應用勢在必行。就目前國內的電氣、電力行業發展情況來看，均對能源的消耗比較大，而且其消耗趨勢逐年遞增，我大唐張家口電廠作為規模較大的電力企業來說，電力的需求一直都很大，同時能源的消耗也較大，有趨勢顯示其能耗正在逐漸增多。究其原因主要與行業發展有關，同時也與行業本身的發電裝機等多種設備的容量較小、系統較為落后等問題密切相關。但是隨著行業的不斷發展，能源需求和供應之間的矛盾日益凸顯，我企業正逐步認識到節能減耗的重要性，在企業的發展中也積極將其作為行業發展的重點內容之一。企業內部正不斷采取和深化節約型建設措施，其中對行業設備進行了全面的調整，旨在通過設備調整來提高設備運行的效率，同時降低能源消耗，最終促進行業和社會的可持續發展。

二、供熱機組熱網循環泵驅動節能優化措施

我國的北方地區供熱時間較長，設備需要長期的運行，作為供熱機組中輸送供熱介質的主要途徑之一的熱網循環泵對能源的消耗相對較為巨大，為了有效的提高熱網循環泵的驅動節能效率，本文論述了下述驅動節能優化舉措→背壓機驅動熱網循環泵方案。這種方案減少了電泵方案中的變頻調速裝置的應用，可以調整其轉速[3]。而驅動汽源使用的是工業抽汽方式，這種抽汽方式的參數等級較高，可以通過背壓機對余熱進行排汽，能夠將排汽直接輸入熱網加熱器，最終用作熱網水來利用。由于工業抽汽的相關參數等級要求較高，所以其具備較強的做功能力。因為小汽輪機的效率相對比主汽輪機低，所以從節能經濟性角度來看，工業抽汽方式對小汽機進行驅動最終帶動熱網循環泵的方式仍然具有較大的改善空間。看還具有一定的提升空間。具體的方案內容包括以下幾點：

1.計算熱力過程

首先，確立循環泵軸的功率。依照循環泵流量、效率、揚程和密度參數來計算熱網循環水泵軸的功率，具體的計算公式為：熱網循環水泵軸的功率= 。

2.確定小汽輪機的參數

設定小汽輪機的相關參數，設定其功率、轉速、排汽溫度、進汽溫度、進汽壓力、背壓分別為1400kW、1500rmp、200℃、272℃、0.5Mpa、0.2Mpa。由于小機需要做功，所以在進入換熱器的采暖蒸汽量應該予以增加，如此才能進一步滿足原換熱負荷[4]。由此需要依照熱平衡原則依照相關計算公式來計算采暖的抽汽量。具體的過程應為先利用采暖抽汽來驅動小汽輪機做功，之后利用小汽機排汽來對熱網水進行加熱，這樣能夠對低品位蒸汽的能量梯度進行充分利用。最終的方案的示意圖如下圖：

上圖中的2、3、4、6、、7、8、9、10、11數字分別代表采暖抽汽、小汽輪機、熱網循環泵、汽輪機、熱網水管道、凝結水泵、主蒸汽、一級熱網加熱器、二級熱網加熱器。

3.分析其經濟性

應用上述方案后可以有效的節省電機驅動方式的耗電量，但是該種方案同電機驅動方式相比會增加抽汽量，而增加的抽汽因為沒有在主汽輪機中做功最終致使主機的出力損失。如果前者的增量大于后者的出力損失則可以表明該種方案同電機驅動方案相比具有較高的優勢，可以理解為該方案以小損失獲取了較大的驅動能力，也在一定程度上說明了這種方案的經濟性更佳。反之，如果出力損失更大則表明還是電機驅動形式更好。本次研究顯示小汽機方案的經濟性更強。探討該種方案的主機出力損失的主要原因包括兩點：一是小汽機在排汽對熱網水加熱時排擠了一些采暖抽汽，這部分采暖抽汽會在主機中做功。二是小汽機消耗蒸汽，但是沒有在主機中做功造成的損失。

4.對比不同的抽汽方案的節能情況

為了明確不同的驅動方案的節能效果，本文以某330MW雙抽凝汽式汽輪機組為例通過計算，對單臺熱網循環泵應用了不同的驅動方案，其經濟性計算結果最終顯示工業抽汽驅動方案的小汽機耗汽量、 驅動引發的工業抽汽增量、進汽焓、排汽焓、排氣壓力、出力損失相對電機方案的節能量分別為27370kg/h、27370kg/h、3208kJ/kg·h-1、3050kJ/kg·h-1、0.4Mpa、1370W/kW、60kW。而采暖驅動方案小汽機耗汽量、 驅動引發的采暖抽汽增量、進汽焓、排汽焓、排氣壓力、出力損失相對電機方案的節能量分別為30155kg/h、71kg/h、3023kJ/kg·h-1、2880kJ/kg·h-1、0.16Mpa、10W/kW、1419kW。兩組數據比較顯示結果表明，工業抽汽驅動方式相比較電機驅動方案能夠節能60kW，而采暖抽汽驅動方式與電機驅動方式相比節能了1419kW，但是后者比前者的總耗汽量更多，多了2785 kg/h。究其原因主要考慮為前者工業抽汽參數較高，對用能的損失較大所致。因為在主汽輪機中做功引發的主機出力損失同電機功率相近，所以其實際節能量相對較小。而后者采暖抽汽方式的參數較低，在主機發揮的做功能力也較小，且一級熱網加熱器工作壓力比二級熱網加熱器低，單位流量小汽機排汽在一級加熱器中放出熱量與單位流量采暖抽汽在二級加熱器中放出熱量已大體相當，因此部分采暖抽汽先用于小汽機做功后再加熱熱網水，對采暖抽汽總量影響很小。

對于上文的研究最終顯示，采暖抽汽、工業抽汽和電機抽汽三種熱網循環泵驅動方式中第一種方式的蒸汽品位較低，能夠對能量實現梯度利用，綜合運行后經濟性最高。而第二種驅動方式與第三種驅動方式相比總體運行經濟性相似，但是前者能夠有效的降低廠用電率，其節能效果二者比較差距也不大。綜上上述多種研究結果可知，采用小汽機汽泵方案能夠在一定程度上提升企業的經濟效益和綜合熱效率。但是需要對其進行正確調節，依照熱網水的流量和壓力變化情況來調節變速，進而提升設備運行效率，同時可以消除對閥門的沖刷，也能減少一些節流損失，最終也能夠提升系統的安全性，有效的改善用電系統的運行環境[5]。

結語

綜上所述，對熱網循環泵設計不當會直接導致能源消耗量增加，其傳統的配置方式會增加冬季的用電率，為了有效的節約能源，本文利用采暖抽汽驅動小汽輪機來帶動該水泵，并計算了工業抽汽驅動、電機驅動和采暖抽汽驅動三種方案的經濟性，最終發現采暖抽汽驅動方案更為節能。但是就本次研究而言，研究內容仍然不夠全面，今后筆者將進行深入的研究與分析，爭取提出更為節能的設計和優化方案，提升設備節能效果的基礎上確保行業的可持續發展。

參考文獻

[1]朱斌帥， 李仰義， 宋國亮. 供熱機組熱網循環泵驅動節能優化[J]. 節能技術， 2014， 32（4）：366-367.

[2]張鐵海， 王宏剛， 馮云山，等. 抽汽供熱式機組熱網循環水泵安全節能優化改進探討[J]. 商， 2014（7）：291-291.

[3]蔣偉佳， 孫首珩， 葛軍. 熱網循環泵采用汽動泵熱經濟性探討[J]. 吉林電力， 2012， 40（1）：17-19.

[4]李強， 宮書宏， 鄭鋼. 600 MW超臨界機組熱網循環水泵驅動方式分析[J]. 電力與能源， 2014（5）：617-619.

[5]舒斌， 何曉紅， 孫士恩，等. 利用小汽機驅動熱網循環泵的供熱經濟性分析[J]. 汽輪機技術， 2014， 56（3）：224-226.

作者簡介：趙越（1980-）男，本科，助理工程師，張家口發電廠，從事水泵檢修質量管理和水泵點檢、維護保養全過程管理工作。