供熱機(jī)組熱網(wǎng)循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)節(jié)能優(yōu)化

馬麗娜

摘 要：傳統(tǒng)的火力發(fā)電不僅僅是一種高能耗、高水耗的產(chǎn)業(yè)，而且它的污染也很嚴(yán)重。電廠的冷端損失一直是有待解決的問題，尤其是在凝汽式發(fā)電廠中，熱量的有效使用率都不到總熱量的五成。如果減少這部分損失或?qū)⑺筒糠謸p失回收利用，節(jié)能效益是相當(dāng)可觀的，并且還減少了環(huán)境熱污染。因此，循環(huán)水余熱利用問題日益被人們所重視。

關(guān)鍵詞：循環(huán)泵；驅(qū)動(dòng)；小汽輪機(jī)；節(jié)能優(yōu)化；經(jīng)濟(jì)性分析

現(xiàn)有熱網(wǎng)循環(huán)水泵的驅(qū)動(dòng)方式主要由電機(jī)帶動(dòng)或小汽輪機(jī)帶動(dòng)，為進(jìn)一步提高熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在采暖期間的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，對(duì)熱網(wǎng)循環(huán)水泵電泵拖動(dòng)改小汽輪機(jī)拖動(dòng)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析。通過利用低壓蒸汽作為動(dòng)力源，降低廠用電率，提高機(jī)組熱力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

某某華電淄博熱電有限公司供熱首站為2×330MW熱電機(jī)組擴(kuò)建配套工程，隨主機(jī)同步建設(shè)。該配套工程總體規(guī)劃按照供熱面積1000萬m2進(jìn)行設(shè)計(jì)。主機(jī)為2×330MW供熱機(jī)組（工業(yè)抽汽和采暖抽汽，其中采暖抽汽流量額定值為250噸/h，最大值為330噸/h）。采用部分采暖抽汽作為小汽輪機(jī)的動(dòng)力汽源，將熱網(wǎng)循環(huán)泵改為汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，在降低廠用電率的同時(shí)，改善主機(jī)的運(yùn)行條件，提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。

1 供熱系統(tǒng)流程

供熱首站熱源共兩路，一路由供熱機(jī)組提供蒸汽汽參數(shù)為壓力P=0.5MPa，溫度t=271.9℃，為保證供熱可靠性，另一路由公司供熱母管提供。

二級(jí)站來的溫度為70℃的熱網(wǎng)回水，經(jīng)過濾器處理后，由高溫水循環(huán)泵加壓，再經(jīng)熱網(wǎng)加熱器將溫度加熱至130℃（也可由用戶需求確定）后，通過高溫水供水管送往二級(jí)站。采暖抽汽經(jīng)熱網(wǎng)加熱器換熱后，凝結(jié)成90℃的水進(jìn)入凝水回收罐，再由疏水泵送至本機(jī)除氧器。

高溫水補(bǔ)水由高溫水循環(huán)泵入口母管進(jìn)入系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)整維持循環(huán)泵入口壓力0.4MPa。補(bǔ)水主要是化學(xué)軟化水，除鹽水作為備用補(bǔ)水，疏水泵疏水作為緊急補(bǔ)水。

2 小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的主要特點(diǎn)

降低廠用電率。減少了大量高品位電能的消耗，實(shí)現(xiàn)能源梯級(jí)利用，提高了全廠綜合熱效率及經(jīng)濟(jì)效益。

調(diào)節(jié)范圍廣。小汽輪機(jī)可根據(jù)熱網(wǎng)水流量及壓力變化實(shí)現(xiàn)變速調(diào)節(jié)，變速調(diào)節(jié)可使水泵運(yùn)行效率提高，同時(shí)消除了因閥門調(diào)節(jié)造成的節(jié)流損失及對(duì)閥門的沖刷，操作更加簡(jiǎn)便，增加可靠性。

提高了系統(tǒng)安全性。與電泵驅(qū)動(dòng)相比可防止因機(jī)組突然跳閘及電網(wǎng)故障造成的熱網(wǎng)系統(tǒng)故障，同時(shí)又消除了大型電機(jī)啟停對(duì)廠用電系統(tǒng)的沖擊，改善了廠用電系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境。

但是，小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備運(yùn)行維護(hù)量較電機(jī)驅(qū)動(dòng)要大。系統(tǒng)故障情況下沒有電機(jī)驅(qū)動(dòng)響應(yīng)迅速快捷。

3 經(jīng)濟(jì)性分析

3.1循環(huán)泵軸功率確定

式中：A為循環(huán)泵流量，m3/h；H為揚(yáng)程，m；η為效率，%；ρ為密度，kg/m3

3.1 小汽輪機(jī)進(jìn)汽流量計(jì)算

循環(huán)泵電機(jī)功率為1400kW，選用小汽輪機(jī)型號(hào)：B1.4-0.5/0.2，功率為400kW，轉(zhuǎn)速為1500r/分鐘，效率為55%。小汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)：進(jìn)汽壓力P1=0.5MPa，進(jìn)汽溫度t1=271.9℃，排汽焓h1=3006kJ/kg；排汽參數(shù)：P2=0.2MPa，t2=200℃，排汽焓h2=2855kJ/kg。小汽輪機(jī)做功需要的進(jìn)汽流量為

3.2 增加采暖抽汽量計(jì)算

因小汽輪機(jī)做功消耗部分采暖蒸汽量，需要增加本機(jī)采暖抽汽量才能滿足原換熱負(fù)荷。小汽輪機(jī)進(jìn)汽流量Qm1為13.55kg/s，小汽輪機(jī)進(jìn)汽焓值h1=3006kJ/kg，排汽焓值h2=2855kJ/kg，采暖抽汽在小汽輪機(jī)中做功消耗的熱量為Q1。采暖抽汽換熱后的疏水溫度t3=90℃，疏水焓值h3=377.6kJ/kg，Q2為增加采暖抽汽加熱高溫水的放熱量，有Q1=Q2，按照供熱期135天計(jì)算，則增加采暖抽汽流量Qm2為

4 供熱經(jīng)濟(jì)性分析

4.1 減少?gòu)S用電量消耗用低壓低溫?zé)嵩醋鳛閯?dòng)力

代替電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)循環(huán)水泵，循環(huán)水泵軸功率為1125kW，則運(yùn)行一臺(tái)小汽輪機(jī)降低廠用電1125kW。在主汽流量不變的情況下，因小汽輪機(jī)用汽，引起采暖抽汽量增加而減少的發(fā)電量為

式中：h4為凝汽器排汽溫度32.5℃壓力4.9kPa的排汽焓值。

合計(jì)降低廠用電功率為

Pz=P-Pj=1125-347.8=777（kW）

按照供熱首站熱網(wǎng)循環(huán)泵全年運(yùn)行135天計(jì)算，可節(jié)約廠用電量為251.75萬kWh，按照發(fā)電成本0.33元/kWh計(jì)算，全年節(jié)約成本83.08萬元。

4.2 冷源損失降低對(duì)煤耗的影響

按照供熱期135天計(jì)算，因小汽輪機(jī)做功增加的進(jìn)入換熱器的采暖蒸汽量為9072噸，這部分蒸汽沒有進(jìn)入凝結(jié)器損失，而作為疏水進(jìn)入除氧器參與熱力系統(tǒng)換熱，相當(dāng)于減少了這部分冷源損失，凝汽器排汽溫度32.5℃，壓力4.9kPa，排汽焓值2559kJ/kg，飽和水焓值136kJ/kg，減少的冷源損失為

式中：h5為凝汽器排汽溫度32.5℃，壓力4.9kPa時(shí)的飽和水焓值，kJ/kg。

折合標(biāo)準(zhǔn)煤為750.9t，按照目前標(biāo)準(zhǔn)煤?jiǎn)蝺r(jià)640元/噸煤計(jì)算，年度節(jié)約成本48.06萬元。

根據(jù)上述計(jì)算，將供熱首站熱網(wǎng)循環(huán)泵改造為小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)方式后，在一個(gè)采暖季運(yùn)行周期內(nèi)的收益主要可體現(xiàn)在降低廠用電和降低煤耗兩個(gè)方面，可綜合降低生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本131萬元。

5 結(jié)術(shù)語

采用小汽機(jī)驅(qū)動(dòng)熱網(wǎng)循環(huán)水泵較電泵驅(qū)動(dòng)，每年可減少?gòu)S用電量消耗251.75萬kWh，減少冷源損失折合標(biāo)準(zhǔn)煤750噸。在一個(gè)采暖季運(yùn)行周期內(nèi)的綜合降低生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本131萬元，有較好經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)火力發(fā)電廠能源的梯級(jí)利用及節(jié)能減排具有參考意義。

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（作者單位：秦皇島市熱力總公司）