小型工業(yè)汽輪機(jī)在熱電廠給水泵上的應(yīng)用

孔彪 邵鑫

摘 要：通過對本文的分析，發(fā)電廠汽輪機(jī)運(yùn)行仍存在許多亟待解決的問題。在技術(shù)問題方面，還存在管理不善的因素。面對這種情況，需要對電廠汽輪機(jī)進(jìn)行綜合分析，并從理論認(rèn)識(shí)水平到技術(shù)處理水平進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化。因此，電廠企業(yè)應(yīng)充分利用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)優(yōu)勢，優(yōu)化汽輪機(jī)操作系統(tǒng)，使其更適合電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行環(huán)境，同時(shí)增強(qiáng)員工的綜合素質(zhì)和故障處理能力，確保汽輪機(jī)安全高效運(yùn)行，使其實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)行水平，對社會(huì)各方面的電力需求。

關(guān)鍵詞：小型工業(yè)汽輪機(jī)；熱電廠；給水泵

引言

工業(yè)級汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理與普通汽輪機(jī)類似，根據(jù)熱力系統(tǒng)的特點(diǎn)分為背壓式和凝汽式。其中背壓式工業(yè)汽輪機(jī)又可分為分為主蒸汽進(jìn)汽、排汽入供熱蒸汽管道和供熱蒸汽進(jìn)汽、排汽入除氧器兩種，主要用于拖動(dòng)空氣壓縮機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)等轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備。

1小型工業(yè)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)給水泵系統(tǒng)簡介

在某電廠增加一臺(tái)130th次高溫亞高壓鍋爐。由于熱用戶生產(chǎn)的周期性變化，使用蒸汽進(jìn)料泵，蒸汽入口來自三個(gè)第35中溫中壓鍋爐，工業(yè)汽輪機(jī)的新蒸汽主管。排出的蒸汽進(jìn)入大氣除氧器，對鍋爐給水進(jìn)行熱脫氣。系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

2小型工業(yè)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)給水泵的優(yōu)點(diǎn)

2.1實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速

工業(yè)汽輪機(jī)可根據(jù)鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)進(jìn)料泵速度，使運(yùn)行可靠穩(wěn)定，提高運(yùn)行效率，降低能耗。改變進(jìn)料泵速度，調(diào)節(jié)給水流量，比供水運(yùn)行平臺(tái)電控閥更經(jīng)濟(jì)。高性能消除了長期節(jié)流造成的缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響了調(diào)節(jié)精度。同時(shí)，簡化了供水調(diào)節(jié)系統(tǒng)，操作方便。由于調(diào)節(jié)精度高，有利于控制滾筒的水位和新蒸汽的溫度，改善鍋爐設(shè)備，提高運(yùn)行可靠性和新蒸汽質(zhì)量。

2.2提高整個(gè)機(jī)組的熱效率和經(jīng)濟(jì)效益

工業(yè)汽輪機(jī)的蒸汽源來自中溫中壓鍋爐的新型蒸汽主管。工作后，背壓廢氣進(jìn)入大氣除氧器，使蒸汽的高等級能量實(shí)現(xiàn)逐步分級和利用。此外，工業(yè)汽輪機(jī)取代了大型電動(dòng)機(jī)。它還可以有效地降低功耗并降低發(fā)電成本。

2.3鍋爐運(yùn)行可靠性相對提高

由于工業(yè)汽輪機(jī)可以使用鍋爐剩余蒸汽的正常運(yùn)行，工業(yè)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)給水泵，防止因耗電中斷和鍋爐水位快速下降造成的干燒，從而構(gòu)成鍋爐運(yùn)行的危險(xiǎn)。同時(shí)，美國WOODARD速度控制系統(tǒng)易于操作可靠。

2.4對用電系統(tǒng)的影響小

最初，大容量高壓頭部進(jìn)給泵功率大，啟動(dòng)電流大，對功耗系統(tǒng)的影響也很大。傳統(tǒng)的電機(jī)-液壓耦合速度調(diào)節(jié)操作模式可以減少啟動(dòng)時(shí)的功耗系統(tǒng)。但由于大功率泵通常配備6kV或10kV的高壓電動(dòng)機(jī)，仍然需要高壓電纜和相關(guān)的輔助設(shè)施。應(yīng)用工業(yè)汽輪機(jī)進(jìn)料泵的安全性高于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的進(jìn)料泵。

3工業(yè)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)給水泵的經(jīng)濟(jì)性分析

3.1有關(guān)參數(shù)

以某廠的第130臺(tái)高溫亞高壓鍋爐為例，第150臺(tái)給水泵需要配備630kW的電機(jī)功率和10kV的電機(jī)電壓。如果使用工業(yè)汽輪機(jī)作為驅(qū)動(dòng)功率，則速度調(diào)節(jié)范圍為1500～3000rmin。輸出功率為120kW至800kW。相關(guān)參數(shù)如下：

額定功率：0.63MW

單位形式：背壓式

輸出速度：1500/3000r/min

背壓：0.5MPa

排氣蒸汽溫度：255°C

蒸汽消耗量為630kW：9.63t/h

考慮到3%的蒸汽水損失，工業(yè)汽輪機(jī)的蒸汽消耗為D=9.6×1.03=9.89t/h。

計(jì)算：工業(yè)汽輪機(jī)的熱耗為：3.284GJ/h3.2經(jīng)濟(jì)性分析

（1）根據(jù)6500h的水泵運(yùn)行，發(fā)電成本按0.35kW/h計(jì)算，汽輪機(jī)熱耗價(jià)格為50元/GJ（約為熱電企業(yè)外加熱汽油價(jià)格為150元/t））；

工業(yè)蒸汽輪機(jī)的年節(jié)電量為：

630×0.35×650010000=1，433，500元。

工業(yè)蒸汽輪機(jī)的年熱成本是：

3.284×50×650010000=10673萬元。

年?duì)I業(yè)成本143.325-106.73=3659.5萬元。

（2）設(shè)備投資

工業(yè)汽輪機(jī)方案：主體45萬元，系統(tǒng)材料費(fèi)15萬元，建設(shè)費(fèi)12萬元，合計(jì)72萬元。

傳統(tǒng)方案：7萬臺(tái)電動(dòng)機(jī)，18萬元液壓聯(lián)軸器，5萬元高壓電纜及相關(guān)設(shè)施，3萬元建設(shè)成本，共計(jì)26萬元。

工業(yè)汽輪機(jī)解決方案比傳統(tǒng)方案的設(shè)備投資多72-26=46萬元。

工業(yè)汽輪機(jī)只需15個(gè)月即可收回增加的投資，工業(yè)汽輪機(jī)的設(shè)備投資可在2年內(nèi)收回。并且火力發(fā)電廠的發(fā)電成本越高，采用工業(yè)汽輪機(jī)方案的經(jīng)濟(jì)效率越高。

3.2其它效益

由于工業(yè)汽輪機(jī)噪音低，運(yùn)行可靠，故障率低，大修周期一般為5年左右，維修成本低于電機(jī)加液力耦合器。同時(shí)，工業(yè)汽輪機(jī)充分利用了高能級的脫氣加熱蒸汽。并有效降低工廠的耗電率。

4小型工業(yè)汽輪機(jī)在熱電廠給水泵上的應(yīng)用效果

小型工業(yè)汽輪機(jī)用于驅(qū)動(dòng)給水泵后，工業(yè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件少，噪音低，運(yùn)行可靠，故障率低；檢修周期約為8年，維護(hù)方便，密封部件更換時(shí)間短。動(dòng)力蒸汽的壓力波動(dòng)可以使輸出速度在一定范圍內(nèi)保持不變，這樣可以更好地保證給水泵的正常連續(xù)運(yùn)行，降低維護(hù)成本。同時(shí)，蒸汽輪機(jī)用于提取能量，從而可以提高發(fā)電機(jī)組的效率，并且可以降低設(shè)備的功耗率。

目前，國內(nèi)工業(yè)汽輪機(jī)設(shè)備已經(jīng)系列化，可以滿足不同使用要求，廣泛應(yīng)用于石油，化工，冶金，紡織，印染，造紙等行業(yè)。

5結(jié)語

近年來，世界能源緊張，環(huán)境保護(hù)形勢嚴(yán)峻，中國也受到影響。特別是近年來，煤炭和石油價(jià)格飆升，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)有所提高，電廠的成本大大增加，而上網(wǎng)電價(jià)和熱價(jià)漲幅有限，使得熱電的利潤率企業(yè)越來越小，甚至造成損失，很難維持。為此，我們組織相關(guān)技術(shù)人員從工廠設(shè)備和系統(tǒng)中能源綜合利用的角度合理分配和使用能源。對整個(gè)工廠的熱力系統(tǒng)及其能量轉(zhuǎn)換過程進(jìn)行了逐一研究和分析，并利用蒸汽能量質(zhì)量損失較大的環(huán)節(jié)進(jìn)行了研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳琪.變型設(shè)計(jì)在沖動(dòng)式工業(yè)汽輪機(jī)方案設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2019（05）：179+186.

[2]藍(lán)吉兵，丁旭東，孔建強(qiáng)，陳金銓，隋永楓，毛漢忠.工業(yè)汽輪機(jī)高效壓力級葉型優(yōu)化與應(yīng)用[J].熱力透平，2018，47（04）：264-267+272.

[3]王宏生.汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行故障診斷與預(yù)防[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（13）：110.