汽動(dòng)給水泵在變工況下運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性分析

白蕾

(廣州恒運(yùn)東區(qū)熱力有限公司，廣州 510760)

0 引言

汽動(dòng)給水泵是采用汽輪機(jī)拖動(dòng)水泵的運(yùn)行方式，利用蒸汽的熱能驅(qū)動(dòng)給水泵，即對(duì)做功之后的乏汽進(jìn)行再利用。汽動(dòng)給水泵不僅實(shí)現(xiàn)了能源的階梯利用，而且?guī)?lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。本文根據(jù)鍋爐集中供熱廠的汽動(dòng)給水泵在變工況下的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析，確定汽動(dòng)給水泵的最佳運(yùn)行工況范圍以提高設(shè)備運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

1 設(shè)備額定工況參數(shù)

廣州恒運(yùn)東區(qū)熱力有限公司采用的是青島某汽輪機(jī)公司的B0.38-2.6/0.2工業(yè)汽輪機(jī)和長(zhǎng)沙某水泵廠的DG 155-67×9多級(jí)給水泵，額定工況參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 汽輪機(jī)額定工況參數(shù)

2 水泵運(yùn)行工藝流程

從分汽缸出口的鍋爐新蒸汽通過(guò)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)給水泵運(yùn)行，做功之后的乏汽進(jìn)入除氧器對(duì)鍋爐給水進(jìn)行除氧，實(shí)現(xiàn)了能源的階梯利用。生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1 運(yùn)行工藝流程

3 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

3.1 按額定工況分析

汽動(dòng)泵的投運(yùn)，完全代替了原有電動(dòng)給水泵的運(yùn)行，節(jié)省了原電動(dòng)給水泵消耗電能，但增加了煤耗。同時(shí)考慮由于汽動(dòng)泵消耗了蒸汽而減少了直接銷售給熱用戶的收益，即機(jī)會(huì)成本。

使用汽動(dòng)泵的凈收益=節(jié)電收益-耗煤成本-機(jī)會(huì)成本-固定資產(chǎn)折舊，汽動(dòng)給水泵在額定工況下運(yùn)行一個(gè)月(按30 d計(jì))的投入成本與收益見(jiàn)表2。

表2 額定工況運(yùn)行下的收益 元/月

3.2 按實(shí)際運(yùn)行參數(shù)分析

受熱用戶的用汽情況影響，鍋爐集中供熱系統(tǒng)的出口蒸汽參數(shù)的波動(dòng)范圍較大，汽動(dòng)泵長(zhǎng)期在變工況下運(yùn)行，不同工況下運(yùn)行所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益不同。汽動(dòng)泵進(jìn)汽壓力范圍分為3個(gè)工況：工況1，進(jìn)汽壓力≥2 MPa；工況2，1.5 MPa <進(jìn)汽壓力<2 MPa;工況3，進(jìn)汽壓力≤1.5 MPa。每個(gè)工況下選取1組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，汽動(dòng)泵在3個(gè)工況下的運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 汽動(dòng)泵運(yùn)行參數(shù)

3.2.1 耗煤成本

根據(jù)汽動(dòng)泵進(jìn)汽以及排汽參數(shù)，可計(jì)算出在此工況下連續(xù)運(yùn)行1個(gè)月的煤成本，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 不同工況下的耗煤成本

注：tce為噸標(biāo)準(zhǔn)煤當(dāng)量。

3.2.2 機(jī)會(huì)成本

在不使用汽動(dòng)泵的情況下，其消耗的蒸汽經(jīng)過(guò)減溫減壓(1.3 MPa，230 ℃)直接售給熱用戶，可獲得售汽收益，即為使用汽動(dòng)泵所產(chǎn)生的機(jī)會(huì)成本。根據(jù)不同工況下的用汽量以及售汽價(jià)格可計(jì)算出工況1、工況2以及工況3下的機(jī)會(huì)成本分別為99 066.87元，115 661.088元，110 823.552元。

3.2.3 熱量回收

根據(jù)圖1的工藝流程，汽輪機(jī)排汽進(jìn)入除氧器加熱給水，可減少對(duì)外供汽量的消耗而產(chǎn)生收益，根據(jù)不同工況下蒸汽消耗量以及原煤價(jià)格，將熱量折算成原煤成本，工況1、工況2以及工況3下產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益分別為4 776.7元，17 327.9元，6 593.58元。

3.2.4 節(jié)電收益

根據(jù)原電動(dòng)泵正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，電動(dòng)給水泵耗電量約為2.6 (kW·h)/t。汽動(dòng)給水泵運(yùn)行1個(gè)月節(jié)電量為214 406.4 (kW·h)，按照購(gòu)電價(jià)格70.080元/(MW·h)，節(jié)電收益為150 256元。

綜上，汽動(dòng)給水泵分別在3個(gè)工況下連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行1個(gè)月，產(chǎn)生的凈收益見(jiàn)表5。從表中數(shù)據(jù)可以看出，汽動(dòng)給水泵只有在工況1下穩(wěn)定運(yùn)行才產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，也即進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽初參數(shù)越高，越接近額定工況，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益越大。在工況1下連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行汽動(dòng)泵的成本回收期約為43個(gè)月。

表5 不同工況運(yùn)行下的收益對(duì)比

4 成本回收期與進(jìn)汽量分析

根據(jù)等式：凈收益=節(jié)電收益+熱量回收-耗煤成本-機(jī)會(huì)成本-固定資產(chǎn)折舊，按照鍋爐出口蒸汽參數(shù)計(jì)算。

當(dāng)汽動(dòng)泵每小時(shí)消耗蒸汽4.7 t時(shí)，可在10年內(nèi)回收成本；當(dāng)汽動(dòng)泵每小時(shí)消耗蒸汽4.75 t時(shí)，可在15年內(nèi)回收成本.也即蒸汽消耗量越少，設(shè)備運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性越高。而進(jìn)汽參數(shù)又直接影響耗汽量的大小，進(jìn)汽參數(shù)越高，蒸汽消耗量越小。

由于汽動(dòng)給水泵的負(fù)荷調(diào)節(jié)是通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)的熱量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，提高汽動(dòng)給水泵進(jìn)口蒸汽初參數(shù)，也即提高單位質(zhì)量蒸汽的焓值，可以減少汽動(dòng)給水泵的進(jìn)汽量，同時(shí)也減小了汽輪機(jī)通流部分的機(jī)械應(yīng)力，防止出現(xiàn)濕蒸汽而產(chǎn)生的沖蝕磨損，保證了機(jī)組的安全性。因此在運(yùn)行調(diào)節(jié)中，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的變化，保持汽動(dòng)泵水泵進(jìn)汽參數(shù)的穩(wěn)定，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)汽量來(lái)滿足負(fù)荷要求。

5 結(jié)論

從汽動(dòng)給水泵3個(gè)工況的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析可以看出，在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)進(jìn)汽參數(shù)越高，經(jīng)濟(jì)收益越大，成本回收期越短。而實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)反映出受負(fù)荷的波動(dòng)影響，汽動(dòng)給水泵進(jìn)汽參數(shù)的波動(dòng)幅度也較大。蒸汽壓力在1.21～2.24 MPa，溫度在349～398 ℃之間變化，大部分運(yùn)行工況嚴(yán)重偏離了技術(shù)協(xié)議要求的范圍，在此情況下汽動(dòng)給水泵的運(yùn)行是負(fù)收益的。

因此為了保證項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益，在運(yùn)行調(diào)節(jié)中，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的變化，按照汽動(dòng)給水泵的工藝參數(shù)以及技術(shù)協(xié)議要求，進(jìn)汽參數(shù)應(yīng)保持在2.4 MPa≤進(jìn)汽壓力≤2.8 MPa，385 ℃≤進(jìn)汽溫度≤415 ℃，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)汽量來(lái)滿足負(fù)荷要求。