火力發(fā)電廠汽輪機(jī)驅(qū)動給水泵節(jié)能分析

徐 棟

（廣東寶麗華電力有限公司，廣東 梅州 514700）

火力發(fā)電廠汽輪機(jī)驅(qū)動給水泵節(jié)能分析

徐 棟

（廣東寶麗華電力有限公司，廣東 梅州 514700）

目前我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不斷加快，整體國內(nèi)的生活能源需求和生產(chǎn)能源需求都在不斷增加，火力發(fā)電是目前我國應(yīng)用最廣泛的發(fā)電方式。火力發(fā)電廠通過利用小型的汽輪機(jī)驅(qū)動給水泵，可以有效實(shí)現(xiàn)熱功的直接轉(zhuǎn)化，由此可以有效提高整體的能源生產(chǎn)利用效率?，F(xiàn)階段大部分的汽輪機(jī)都是采用變速和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)控制方法，以此來實(shí)現(xiàn)壓力的降低和安全性的提升。

火力發(fā)電廠；節(jié)能分析；汽輪機(jī)

0 引言

目前我國的火力發(fā)電廠汽輪機(jī)已經(jīng)開始逐步取代了電動機(jī)給水泵，主要目的是為了實(shí)現(xiàn)整體中間能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的減少，帶動整體能源利用效益提升。與此同時(shí)，我國的大部分工業(yè)汽輪機(jī)也實(shí)現(xiàn)了變換轉(zhuǎn)速作業(yè)，所以在汽輪機(jī)供水壓力調(diào)整和流量控制的過程中不再需要單一依靠閥門控制，提升了控制的準(zhǔn)確性和安全性，可以實(shí)現(xiàn)全自動化準(zhǔn)確的節(jié)流控制調(diào)節(jié)。

1 汽輪機(jī)驅(qū)動水泵的優(yōu)點(diǎn)

伴隨著我國的火力發(fā)電廠的機(jī)組容量的整體不斷提升，火力發(fā)電廠的整體給水容量以及整體汽輪機(jī)壓力也在不斷提升，所以單一的電動方式給水泵應(yīng)用已經(jīng)無法完全滿足實(shí)際的給水需求，也無法達(dá)到給水供應(yīng)的穩(wěn)定性與安全性需求。電動機(jī)驅(qū)動條件下的給水泵主要采用定速運(yùn)行處理方式，該種方式的水壓和水流調(diào)節(jié)依靠傳統(tǒng)的閥門控制方法，所以容易造成節(jié)流損失，而且一旦出現(xiàn)機(jī)組功率的整體壓力增加，很容易同時(shí)帶動電動機(jī)控制設(shè)備的整體負(fù)荷增加，成本也進(jìn)一步增加，所以應(yīng)該采用汽輪機(jī)驅(qū)動給水泵［1］。

首先，汽輪機(jī)驅(qū)動方式可以有效獲得高揚(yáng)程，因?yàn)槠啓C(jī)的整體運(yùn)行功率限制條件較少，所以可以有效滿足給水泵大功率機(jī)組的運(yùn)行需求［2］。

第二，鍋爐的低負(fù)荷運(yùn)行過程中，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的自動控制與調(diào)整可以保證給水閥門損失降低［3］。

第三，如果將給水泵與汽輪機(jī)進(jìn)行直接連接，就可以有效避免出現(xiàn)轉(zhuǎn)換過程中的能耗損失增加，可以有效提升整體機(jī)組運(yùn)行的效率和能源利用率。

第四，給水泵的汽輪機(jī)作業(yè)主要是利用核心汽輪機(jī)進(jìn)行抽汽處理，由此可以有效減少火力發(fā)電廠的冷卻能源損失，可以提升整體的機(jī)組熱能源經(jīng)濟(jì)效益［4］。

2 汽輪機(jī)節(jié)能改造的必要性

通過研究和分析可以發(fā)現(xiàn)，給水泵的汽輪機(jī)主要的汽源來自于供汽母管，屬于火力發(fā)電廠的工業(yè)核心管道之一，所以在汽輪機(jī)驅(qū)動給水泵節(jié)能分析的過程中需要結(jié)合該因素。通過應(yīng)用汽輪機(jī)可以明顯發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率得到了提升，同時(shí)也帶動了火力發(fā)電廠的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益明顯提升，帶動了鍋爐給水系統(tǒng)整體運(yùn)行更加穩(wěn)定和安全。

某電力發(fā)電企業(yè)有4臺 30 t/h 循環(huán)流化床鍋爐，配置了5臺230kW 電動能源給水泵進(jìn)行鍋爐用水供應(yīng)，利用 2臺6 000 kW 背壓機(jī)組和 2 臺 3500 kW 背壓供熱機(jī)組，以滿足用戶生產(chǎn)生活用熱的需求，該類型的配置和整體機(jī)組運(yùn)行方式容易導(dǎo)致綜合發(fā)電企業(yè)和電廠用電率提升，平均為 17%左右。正是因?yàn)殡妱咏o水泵屬于工頻電機(jī)進(jìn)行間接驅(qū)動，所以無法改變給水泵的實(shí)際轉(zhuǎn)速，再進(jìn)行供熱負(fù)荷縮小時(shí)，應(yīng)該保證管道內(nèi)的給水壓力穩(wěn)定，為了有效降低綜合的電廠用電效率，應(yīng)該盡量延長設(shè)備的使用壽命，所以企業(yè)也有必要進(jìn)行設(shè)備的節(jié)能改造。

3 汽輪機(jī)驅(qū)動水泵節(jié)能分析

3.1 三種驅(qū)動方式的用能分析

在分析便捷的需求下，需要將工頻電機(jī)進(jìn)行直接驅(qū)動的給水泵直接稱作為電動給水泵。電動給水泵的實(shí)際功能概括就是將熱能通過加工處理轉(zhuǎn)化為電能，然后再將電能通過特殊處理方法轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。變頻方式的給水泵也可以實(shí)現(xiàn)這一形式的能源轉(zhuǎn)化，但是主要的區(qū)別在于頻率的改變可以在應(yīng)用符合鍋爐供水需要的同時(shí)保證電能到機(jī)械能轉(zhuǎn)化過程中的能源消耗。汽動給水泵主要是蒸汽能源作用下的能源轉(zhuǎn)化，也就是熱能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，所以可以通過汽輪機(jī)的整體進(jìn)汽輸入量來控制好水泵的壓力。從實(shí)際的操作和應(yīng)用原理分析也可以發(fā)現(xiàn)，汽動的水泵的能源的控制與能源轉(zhuǎn)化也是直接的能源控制方式。

3.2 改造方案的綜合效益分析

通過企業(yè)設(shè)備節(jié)能改造，應(yīng)該制定合理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性衡量，可以進(jìn)行綜合的經(jīng)濟(jì)效益分析，如果采用3 臺 200kW 的電動給水泵加裝1臺 200 kVΑ 進(jìn)口變頻器，通過頻率控制來調(diào)節(jié)鍋爐給水量和速度，以此來進(jìn)一步降低發(fā)電廠廠用電的能源消耗，預(yù)算出實(shí)際的投資成本為 30萬元。

如果將 3臺電動給水泵改整體改造成3臺 220 kW 的汽動給水泵，因?yàn)檎w機(jī)組運(yùn)行方式差異，排除鍋爐給水泵應(yīng)用的可行性，剩余的機(jī)組設(shè)備都需重新更換，附加整體機(jī)組設(shè)備的安裝費(fèi)用，預(yù)計(jì)整體的投資成本為25 萬元。可以有效簡化機(jī)組運(yùn)行方式以及節(jié)省綜合的投資成本，經(jīng)過研究論證，可以將其整體改造成2 臺 400 kW的汽動給水泵，預(yù)計(jì)投資成本為 20 萬元。

3.3 改造后的實(shí)際效果分析

通過改造后的節(jié)能分析可以發(fā)現(xiàn)，將 3 臺 220 kW 電動給水泵改改裝2臺型號為 B0.4- 0.5/0.1、額定功率為440 kW、進(jìn)汽壓力和溫度分別為 05 MPa、250 ℃，排汽壓力為0.3 MPa 的小汽輪機(jī)，驅(qū)動型號為GD88- 85×5、流量為 100m2/h、揚(yáng)程為 320 m、功率為350.8 kW、效率為 75%的給水泵，合計(jì)投資成本為 25 萬元。

4 結(jié)語

綜上所述，為了有效降低火力發(fā)電廠的用電能耗，達(dá)到整體節(jié)能降耗的目標(biāo)，需要進(jìn)行給水泵節(jié)能改造，改造的結(jié)果研究分析可以發(fā)現(xiàn)，節(jié)能改造效果明顯，可以達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行要求，同時(shí)還能節(jié)約能源提升經(jīng)濟(jì)效益。

［1］張祥.火力發(fā)電廠汽輪機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題與應(yīng)對措施分析［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2015（13）∶142-143.

［2］李書慧.火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組節(jié)能降耗措施分析［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2015（25）∶112-114.

［3］徐曙.小汽輪機(jī)驅(qū)動給水泵和引風(fēng)機(jī)的熱經(jīng)濟(jì)性分析［J］.湖南電力，2014（01）∶51-53.

［4］胡訓(xùn)棟，高明.1000MW直接空冷機(jī)組汽輪機(jī)同軸驅(qū)動給水泵的經(jīng)濟(jì)性分析［J］.電站系統(tǒng)工程，2014（03）∶50-52.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.145