汽動給水泵在變工況下運行的經濟性分析

白蕾

(廣州恒運東區熱力有限公司，廣州 510760)

0 引言

汽動給水泵是采用汽輪機拖動水泵的運行方式，利用蒸汽的熱能驅動給水泵，即對做功之后的乏汽進行再利用。汽動給水泵不僅實現了能源的階梯利用，而且帶來良好的經濟效益。本文根據鍋爐集中供熱廠的汽動給水泵在變工況下的運行參數進行分析，確定汽動給水泵的最佳運行工況范圍以提高設備運行經濟性。

1 設備額定工況參數

廣州恒運東區熱力有限公司采用的是青島某汽輪機公司的B0.38-2.6/0.2工業汽輪機和長沙某水泵廠的DG 155-67×9多級給水泵，額定工況參數見表1。

表1 汽輪機額定工況參數

2 水泵運行工藝流程

從分汽缸出口的鍋爐新蒸汽通過汽輪機驅動給水泵運行，做功之后的乏汽進入除氧器對鍋爐給水進行除氧，實現了能源的階梯利用。生產工藝流程如圖1所示。

圖1 運行工藝流程

3 經濟效益評價

3.1 按額定工況分析

汽動泵的投運，完全代替了原有電動給水泵的運行，節省了原電動給水泵消耗電能，但增加了煤耗。同時考慮由于汽動泵消耗了蒸汽而減少了直接銷售給熱用戶的收益，即機會成本。

使用汽動泵的凈收益=節電收益-耗煤成本-機會成本-固定資產折舊，汽動給水泵在額定工況下運行一個月(按30 d計)的投入成本與收益見表2。

表2 額定工況運行下的收益 元/月

3.2 按實際運行參數分析

受熱用戶的用汽情況影響，鍋爐集中供熱系統的出口蒸汽參數的波動范圍較大，汽動泵長期在變工況下運行，不同工況下運行所產生的經濟效益不同。汽動泵進汽壓力范圍分為3個工況：工況1，進汽壓力≥2 MPa；工況2，1.5 MPa <進汽壓力<2 MPa;工況3，進汽壓力≤1.5 MPa。每個工況下選取1組數據進行分析，汽動泵在3個工況下的運行參數見表3。

表3 汽動泵運行參數

3.2.1 耗煤成本

根據汽動泵進汽以及排汽參數，可計算出在此工況下連續運行1個月的煤成本，計算結果見表4。

表4 不同工況下的耗煤成本

注：tce為噸標準煤當量。

3.2.2 機會成本

在不使用汽動泵的情況下，其消耗的蒸汽經過減溫減壓(1.3 MPa，230 ℃)直接售給熱用戶，可獲得售汽收益，即為使用汽動泵所產生的機會成本。根據不同工況下的用汽量以及售汽價格可計算出工況1、工況2以及工況3下的機會成本分別為99 066.87元，115 661.088元，110 823.552元。

3.2.3 熱量回收

根據圖1的工藝流程，汽輪機排汽進入除氧器加熱給水，可減少對外供汽量的消耗而產生收益，根據不同工況下蒸汽消耗量以及原煤價格，將熱量折算成原煤成本，工況1、工況2以及工況3下產生的經濟效益分別為4 776.7元，17 327.9元，6 593.58元。

3.2.4 節電收益

根據原電動泵正常運行時的數據進行分析，電動給水泵耗電量約為2.6 (kW·h)/t。汽動給水泵運行1個月節電量為214 406.4 (kW·h)，按照購電價格70.080元/(MW·h)，節電收益為150 256元。

綜上，汽動給水泵分別在3個工況下連續穩定運行1個月，產生的凈收益見表5。從表中數據可以看出，汽動給水泵只有在工況1下穩定運行才產生經濟效益，也即進入汽輪機的蒸汽初參數越高，越接近額定工況，產生的經濟效益越大。在工況1下連續穩定運行汽動泵的成本回收期約為43個月。

表5 不同工況運行下的收益對比

4 成本回收期與進汽量分析

根據等式：凈收益=節電收益+熱量回收-耗煤成本-機會成本-固定資產折舊，按照鍋爐出口蒸汽參數計算。

當汽動泵每小時消耗蒸汽4.7 t時，可在10年內回收成本；當汽動泵每小時消耗蒸汽4.75 t時，可在15年內回收成本.也即蒸汽消耗量越少，設備運行經濟性越高。而進汽參數又直接影響耗汽量的大小，進汽參數越高，蒸汽消耗量越小。

由于汽動給水泵的負荷調節是通過改變驅動汽輪機的熱量來實現的，提高汽動給水泵進口蒸汽初參數，也即提高單位質量蒸汽的焓值，可以減少汽動給水泵的進汽量，同時也減小了汽輪機通流部分的機械應力，防止出現濕蒸汽而產生的沖蝕磨損，保證了機組的安全性。因此在運行調節中，應根據負荷的變化，保持汽動泵水泵進汽參數的穩定，通過調節進汽量來滿足負荷要求。

5 結論

從汽動給水泵3個工況的運行數據分析可以看出，在設計范圍內進汽參數越高，經濟收益越大，成本回收期越短。而實際運行數據反映出受負荷的波動影響，汽動給水泵進汽參數的波動幅度也較大。蒸汽壓力在1.21～2.24 MPa，溫度在349～398 ℃之間變化，大部分運行工況嚴重偏離了技術協議要求的范圍，在此情況下汽動給水泵的運行是負收益的。

因此為了保證項目的經濟效益，在運行調節中，應根據負荷的變化，按照汽動給水泵的工藝參數以及技術協議要求，進汽參數應保持在2.4 MPa≤進汽壓力≤2.8 MPa，385 ℃≤進汽溫度≤415 ℃，通過調節進汽量來滿足負荷要求。