汽动给水泵经济性分析

李 强,陈建军

(1.南通醋酸纤维有限公司,江苏 南通 226008;2.南通美亚热电有限公司,江苏 南通 226009)

1 概 述

随着煤炭价格的持续上涨,而中小型热电企业因上网电价、供热汽价增长有限,迫使热电企业在节能降耗上深挖潜力。有的中小机组是将抽凝机组改造为背压式或抽背式机组,更多的热电企业则是进行热力系统的优化改造,以求提高效益降低运行成本。

1.1 问题的提出

将给水系统的电动给水泵改为汽动给水泵,是一项投资低、回报快的节能技改。与电动给水泵相比,汽动泵可变速运行,避免了定速运行所带来的节流损失。热电厂汽动泵一般为背压式,排汽被接入除氧器中作加热蒸汽,实现了能源的梯级利用,因为没有热源损失,而使机组能效提高。

由于热电厂除氧系统加热蒸汽来源较多,如汽轮机低压抽汽、轴封漏汽等,甚至有的热用户其回水温度本身就很高,再加上汽动给水泵的排汽,就会造成除氧系统加热蒸汽过剩。如某热电厂将汽动给水泵排汽作为高压加热器汽源,在高压加热器内凝结成疏水后再排入除氧器,不仅解决了除氧系统加热蒸汽过剩的矛盾,同时也进一步提高了系统热效率。

2 基本原理

中小型热电厂利用汽轮机抽(排)汽驱动汽动给水泵,排汽接入高加回热系统,不仅消除了高加进汽的节流损失,实现了能源的梯级利用,同时减少厂用电;在外供热负荷相同时,增加了上网电量,提高了电厂的经济效益。

3 改造实例

某热电厂热力系统,为5台高压次高温煤粉锅炉,2台抽凝、2台背压机组(抽、排汽分为 1.47 MPa及1.75 MPa两个等级)。给水系统配 1号、2号、4号、5号、6号、7号、8号共 7台电动给水泵,3号、9号为2台汽动给水泵。回热系统配备4台高压加热器、5台大气式除氧器。其中9号泵及4号高加汽源为1.75MPa的抽(排)汽,汽动泵的排汽至除氧器。

9号给水泵汽轮机主要参数型号:B0.56-16/3.2,额定功率:560kW,进汽压力:1.5(1.4～1.8)MPa,进汽温度:361(240～370)℃,排汽压力:0.32MPa,额定转速:3000 r/min。给水泵主要参数:型号FT150-800,Q=150m3/h,H=825 m。

因为有约50 t/h、110℃的供热回水,加上2台背压机组的轴封漏汽排至除氧器,当2台汽动泵同时运行时,即使将2台抽凝机组的二级抽汽都关掉,其排汽量也已超出除氧器加热蒸汽用量,因此,必须停运1台汽动给水泵。

4号高加实际使用的是压力为1.75 MPa抽(排)汽,经节流后为0.55MPa,进入高加就满足出水温度155℃的设计要求。

显然,高加运行这部分节流损失与汽动给水泵的闲置,将4号高加与9号汽动给水泵结合在一起,使得汽动给水泵的排汽进入高压加热器成为可能。经计算,将汽动给水泵背压提高至0.55 MPa,汽动给水泵还是可以长期安全运行的。

4 技术参数分析

某热电厂热力系统参数如表1所示。

表1 汽(水)热力参数

高加水侧压力8.5 MPa,进水温度102℃、出水温度155℃,通水量100t/h,则高加的热耗为:

Hh=22497.8MJ/h

4.1 汽动给水泵排汽进高加与进除氧器方式比较

(1)方式一:系统布置见图1,高加耗汽量为(亦即汽动泵耗汽量):

图1 汽动给水泵排汽进高加(方式一)

取ηid=0.95,则汽动给水泵实际功率为:

用方式一的布置方法,进入除氧器的总有效加热热能为:

(2)方式二:系统布置见图2所示。汽动泵耗汽量为:

用方式二的布置方法,进入高压加热器的耗汽量为:

则用方式二的总耗汽量为:

用方式二的布置方法,进入除氧器的总有效加热热能为:

图2 汽动给水泵排汽进除氧器(方式二)

二种方式相比,为达到同样的除氧器加热效果,方式二需减少其他来源(假定为主汽轮机抽汽),除氧器加热蒸汽量为:

换言之,与方式二相比,为达到同样的除氧器加热效果,方式一需增加其他来源(假定为主汽轮机抽汽)除氧器加热蒸汽量为Δ Qd,如图1中虚线所示。则采用方式一的布置方法,其总耗汽量为:

通过方式一与方式二的分析比较,可以得出结论:

方式一有效地解决了除氧器加热蒸汽过剩的矛盾,与方式二相比,二者的总耗汽量是相等的。

在图1中虚线所示,是为方便比较的假想耗汽量,实际并不存在。因为从主汽轮机抽汽(1.75 MPa、370℃)到除氧器这一段过热蒸汽是可以梯级利用的,所以方式一的热经济性要优于方式二。

4.2 汽动给水泵与电动给水泵方式比较

(3)方式三的系统布置,见图3所示。高加用汽直接来自主汽轮机抽汽,消耗量为:

图3 电动给水泵运行方式

采用方式三的布置方法时,高加疏水进入除氧器的有效加热热能为:

为达到同样的除氧器加热效果,则方式三需补充除氧器加热蒸汽量为:

假定总耗汽量不变,则与方式一相比,方式三的富余蒸汽量为:

多余蒸汽用于纯凝发电,则发电量为:

相对于方式一,方式三需补充电动泵功率为:

设上网电价为0.50元/千瓦时,按年运行7000 h计,方式一可增加收入:

采用汽动给水泵方案,汽动给水泵全套设备(含汽机、泵、管道、及阀门等)的投资约为100万元,将高压加热汽源节流损失回收,静态投资回收期约10个月,是一个经济效益比较可观的改造项目。

5 结束语

汽动给水泵与电动给水泵相比,有着非常明显的优势,热电厂采用电动给水泵系统是不太经济的。而热电厂汽动给水泵的应用,可降低厂用电率与供电煤耗,提高经济效益。

对于除氧器加热蒸汽原本就比较充足的系统,将汽动给水泵排汽作为高加汽源,实现能源的梯级利用,不仅可以提高经济效益,还能解决除氧器加热蒸汽过剩的矛盾,是一个切实可行的方案。

[1]翦天聪.汽轮机原理[M].北京:水利电力出版社,1995.

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[3]许翠群.余热发电[M].上海:上海科学技术出版社,1981.

[4]张芳.背压式汽动给水泵在热电厂的应用[J].热力发电,2006(3).