供熱機(jī)組熱網(wǎng)循環(huán)泵小汽機(jī)驅(qū)動(dòng)改造經(jīng)濟(jì)性分析

李世強(qiáng)，王建波，李輝

（華電淄博熱電有限公司，山東淄博255054）

供熱機(jī)組熱網(wǎng)循環(huán)泵小汽機(jī)驅(qū)動(dòng)改造經(jīng)濟(jì)性分析

李世強(qiáng)，王建波，李輝

（華電淄博熱電有限公司，山東淄博255054）

對330 MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱首站熱網(wǎng)循環(huán)泵改小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，通過熱力學(xué)計(jì)算表明在一個(gè)供熱周期內(nèi)通過采用汽泵驅(qū)動(dòng)的方式，可減少廠用電量消耗251.75萬kWh，減少冷源損失折合標(biāo)準(zhǔn)煤750 t，有較好的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益。

循環(huán)泵；小汽輪機(jī)；經(jīng)濟(jì)性分析

0 引言

華電淄博熱電有限公司供熱首站為2×330 MW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1 000萬m2進(jìn)行設(shè)計(jì)。主機(jī)為2×330 MW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 t／h，最大值為330 t／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，蒸汽參數(shù)為壓力P=0.5 MPa，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。

供熱系統(tǒng)流程如圖1所示。二級站來的溫度為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0.4 MPa。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。

主要設(shè)施有2臺(tái)管殼式汽水換熱器、2臺(tái)板式汽水換熱器、3臺(tái)高溫水循環(huán)泵（2臺(tái)汽泵、1臺(tái)電泵）、1套凝結(jié)水回收裝置、3臺(tái)疏水泵（2臺(tái)工頻泵、1臺(tái)變頻泵），2臺(tái)回水過濾器及其他加藥裝置、除鐵器、主管道與設(shè)備相對應(yīng)的管道、閥門等。

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，

指標(biāo)含義：線路導(dǎo)線截面應(yīng)按遠(yuǎn)期規(guī)劃一次選定，相應(yīng)線路廊道（含通道、管孔）預(yù)留應(yīng)一次到位；對于已建老舊線路，能滿足供電容量和可靠性要求的可暫不進(jìn)行改造。10（20）千伏線路推薦導(dǎo)線截面需滿足《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》要求。

實(shí)現(xiàn)能源梯級利用，提高了全廠綜合熱效率及經(jīng)濟(jì)效益［3］。

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)流損失及對閥門的沖刷，操作更加簡便，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。

圖1 供熱系統(tǒng)流程

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。

3.2 小汽輪機(jī)進(jìn)汽流量計(jì)算

循環(huán)泵電機(jī)功率為1 400 kW，選用小汽輪機(jī)型號：B1.4-0.5/0.2，功率為400 kW，轉(zhuǎn)速為1 500 r／min，效率為55%。

小汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)：進(jìn)汽壓力P1=0.5 MPa，進(jìn)汽溫度t1=271.9℃，排汽焓h1=3 006 kJ／kg；排汽參數(shù)：P2=0.2 MPa，t2=200℃，排汽焓h2=2 855 kJ／kg。

小汽輪機(jī)做功需要的進(jìn)汽流量為

3.3 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13.55 kg／s，小汽輪機(jī)進(jìn)汽焓值h1＝3 006 kJ／kg，排汽焓值h2＝2 855 kJ／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=377.6 kJ／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 d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 減少廠用電量消耗

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1 125 kW，則運(yùn)行一臺(tái)小汽輪機(jī)降低廠用電1 125 kW。

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4.9 kPa的排汽焓值。

合計(jì)降低廠用電功率為

按照供熱首站熱網(wǎng)循環(huán)泵全年運(yùn)行135 d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 冷源損失降低對煤耗的影響

按照供熱期135 d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9 072 t，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4.9 kPa，排汽焓值2 559 kJ／kg，飽和水焓值136 kJ／kg，減少的冷源損失為

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

折合標(biāo)準(zhǔn)煤為750.9 t，按照目前標(biāo)準(zhǔn)煤單價(jià)640元／t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)營成本131萬元。

5 結(jié)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)，每年可減少廠用電量消耗251.75萬kWh，減少冷源損失折合標(biāo)準(zhǔn)煤750 t。在一個(gè)采暖季運(yùn)行周期內(nèi)的綜合降低生產(chǎn)運(yùn)營成本131萬元，有較好經(jīng)濟(jì)效益。對火力發(fā)電廠能源的梯級利用及節(jié)能減排具有參考意義。

［1］賈俊穎，王培紅，程懋華.水和水蒸汽性質(zhì)通用計(jì)算軟件的算法研究［J］.熱能動(dòng)力工程，2000，15（6）：666-669．

［2］汪國山，朱曉星，譚銳，等.水和水蒸汽熱力性質(zhì)國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IAPWS－IF97和計(jì)算程序編制［J］．汽輪機(jī)技術(shù)，2005，47（3）：161-164．

［3］陳功．火電廠循環(huán)泵運(yùn)行方式對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響［J］．汽輪機(jī)技術(shù)，2007，49（1）：70-72．

Economic Analysis for Retrofit of Small Steam Turbine Driven in Heating Circulating Pump

LI Shiqiang，WANG Jianbo，LI Hui
（Huadian Zibo Thermal Power Co.，Ltd.，Zibo 255054，China）

The economical efficiency of retrofit of small steam turbine driven in heating circulating pump of 330 MW cogeneration unit is analyzed.Through the calculation of thermodynamics，it can be reduced the plant consumption 2.5175 million kWh and the loss of cold source standard coal 750 tons by using steam pump drive way in a heating cycle.The calculated result shows that the retrofit have a good economic benefit.

heating circulation pump；small turbine；economic analysis

TM621.4

B

1007－9904（2016）09－0067－03

2016-03-17

李世強(qiáng)（1970），男，從事電廠節(jié)能管理工作。