關于供熱機組汽動給水泵改造的技術探討

寧文超 李強

摘要：在國家節能減排和環保要求日益提高的大形勢下，很多化工、印染、造紙等用汽大戶面臨減產和關停轉移的風險，這些熱電機組下游用戶的減產和丟失，造成熱電企業供熱負荷降低，機組產能冗余，企業效益下降。如何破解熱電企業供汽不足的困局是很多熱電企業迫切解決的問題，汽動給水泵和后置汽輪發電機組的改造方案被多家熱電企業納入討論議程，為避免改造的盲目性和沖動性，本篇論文根據熱電企業機組的不同類型，分析改造的各種方案，給有改造意愿和需求的熱電企業提供參考依據和分析方法，共同探討各種改造方案的可行性和經濟性。

關鍵詞：熱電機組;汽動給水泵;后置發電機組;改造

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A???文章編號：1671-2064（2019）16-0000-00

0 前言

鉑瑞能源（新干）有限公司是新干鹽化工業城熱電聯產項目，新建3*130t超高溫超高壓循環流化床鍋爐+2*18MW背壓機組向化工園區供熱（如圖1），目前園區供熱負荷平均65t/h左右，最大供汽達85t/h，最小不足30t/h，在過低負荷時，為維持鍋爐正常運行，間或通過汽機低壓側向空排汽門對空排汽，給企業生存和效益帶來巨大壓力。

由于供熱機組以熱定電，現有的熱用戶決定了機組的負荷大小，為挖潛增效，減少損失，減少廠用電，汽動給水泵和后置機改造方案被提上討論日程，下面結合企業現狀對幾種改造方案進行分析：

1 汽動給水泵改造

鉑瑞能源（新干）有限公司目前是1臺爐帶1臺背壓機向外供汽，供汽壓力0.981MPa，溫度240℃，如改造為一臺汽動給水泵，汽動給水泵額定功率為1250KW，汽動給水泵的小汽機（簡稱：小汽機）汽源選擇可有3個方案，一是從主蒸汽管道上引出;二是從供汽母管上引出;三是從背壓機做過功的抽汽口引出。

一方案汽源引自主蒸汽，主蒸汽溫度、壓力都很高，直接對小汽機供汽，對小汽機材質要求高，造價高，一般不選此方式，這種方案小汽機排汽進供熱管道，在熱用戶供汽不變的前提下，小汽輪機消耗的汽量必然是大汽輪機減少的汽量，在熱電廠以熱定電的條件下，供汽總量不變的前提下，小汽機蒸汽轉化效率不如大汽輪機，改造后整體效益是降低的，此方案經濟上不可行。

二方案汽源引自供汽母管，從供汽母管引入蒸汽供小汽輪機，小汽機做過功的低品質蒸汽如何處理是關鍵，根據新干項目設備情況，小汽輪機做功后的蒸汽排入除氧器作為加熱蒸汽，根據粗略計算，除氧器消耗蒸汽10t/h，小汽輪機做功后蒸汽在25t/h，蒸汽不能全部利用，如產生蒸汽排空，經濟上不可行。如增加低溫水箱，消耗掉多余蒸汽，方案具有一定的可行性，但廠內無此設備，全面改造增加了改造的成本和復雜性。如果小汽輪機的排汽能充分利用，此方案具有可行性。

三方案汽源引自汽機抽汽段（如圖2）：這也是汽動泵改造最多考慮的方法。三種方案中從經濟和安全的角度從汽機做過功的抽汽口引蒸汽去小汽機做功最有利，下面來分析經濟可行性。

改造前，主蒸汽通過背壓機組做功后蒸汽排入供熱母管，改造后，背壓機部分蒸汽通過小汽輪機做功排入供汽母管，由于供汽總量不變，相當于相同的蒸汽通過大汽輪機做功與大汽輪機和小汽輪機共同做功進行比較，整體來說，大汽輪機效率要高的多，所以這種改造方案造并不經濟可行。

2 后置汽輪發電機組改造

新干項目在目前熱用戶嚴重不足、供汽能力冗余的情況下，用后置汽輪發電機組來增加供熱蒸汽消耗、增加發電量是否可行（如圖3）。

目前新干項目已運行半年，熱用戶比較穩定，已有各項運行指標統計（如圖4）。根據現有指標分析如果增加一臺2.5MW的凝器式汽輪發電機組經濟上的可行性。根據前面的分析，汽輪機的汽源由供汽母管引入，供汽母管壓力0.981MPa，溫度240℃，循環水由廠內機力通風塔冷卻，凝結水排入除氧器，凝汽器排汽溫度45℃，壓力0.01MPa。按后置汽輪發電機組滿負荷運行發電2500kWh，以上網電價為0.42元/ kWh計算，發電增加效益約為1050元（未考慮增加的廠用電損耗）。

查表計算：后置汽輪機滿負荷運行需消耗21.48t蒸汽。

根據電廠統計指標，新干項目入場煤發熱量5000kcal/kg左右，目前1t煤可產生7t蒸汽，7t蒸汽可發電1000kWh。21.48t蒸汽需煤3.068t。3.068t煤可發電3068kWh。按新干項目目前噸煤進價為750元/噸。3.068t煤價格為2301元。背壓機組發電3068kWh。增加發電總額：后置機2500kWh+背壓3068kWh總計增加發電收益約為2338元。

增加一臺2.5MW的凝器式汽輪機，按目前的煤炭價格，滿負荷情況下耗煤成本2301元，增加發電收入2338元，如果再考慮增加的廠用電和投資成本的分攤，目前增加后置機經濟效果并不明顯。如果煤炭價格降低，增加的發電收益超出投入的成本，改造具有經濟可行性。

3 抽凝式發電機組汽動給水泵改造分析：

目前生物質電廠享受國家節能補貼，其發電機組多為抽凝機組，部分生物質發電機組同時對就近的工業園區熱用戶供汽。如改造成汽動給水泵是否可行，根據前面汽源的三種情況分析，最經濟合理的方式是從抽汽段引入汽源，如凱迪安仁生物質發電項目汽動給水泵改造招標，汽源是3段抽汽作為汽源，壓力0.767MPa，溫度209.5℃。下面根據不同工況進行分析：

（1）汽輪發電機組沒有滿負荷運行，如圖5所示，小汽輪機的排汽到凝汽器，首端汽源來自大汽輪機的抽汽段，末端到凝汽器。兩種方式焓降值是一樣的，一般來說，大汽輪機效率更高，這樣的改造沒有意義。

（2）汽輪發電機組滿負荷運行后，鍋爐側仍有富余蒸汽，此種情況下，為了更好地利用鍋爐蒸汽，減少廠用電，可考慮增加汽動給水泵，汽動給水泵的增加一可增加大汽機進汽量和抽汽量，提高發電機組發電量，二是利用汽動給水泵節約廠用電，提高電廠對外供電量。此方案下汽動給水泵改造才可行，具體改造要根據企業鍋爐富余的汽量和運行工況綜合選型。

4 結語

綜合以上幾種情況分析，供熱機組的汽動給水泵改造要根據企業具體的設備配置和運行工況，結合原料成本具體分析。如小汽輪機的排汽不能充分利用，改造前一定慎重選擇，蘇北某三爐二機坑口電廠就出現過盲目改造汽動給水泵，運行后排汽無法利用而排入大氣，經濟運行效果差導致改造失敗的案例。如小汽輪機的排汽能合理利用，充分減少了排汽端的冷源損失，方案才具有可行性，有改造計劃的電廠一定要結合自身的具體情況，根據前面分析的思路對改造方案進一步論證后方可實施。

收稿日期：2019-08-07

作者簡介：寧文超（1972—），男，漢族，江蘇沛縣人，本科，工程師，研究方向：電力系統自動控制和節能改造。