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技術(shù)文章

中小熱電廠改用汽動給水泵的經(jīng)濟效益分析
作者：劉國培
（東南大學(xué)建筑設(shè)計院熱電工程設(shè)計研究所   210096）

摘  要：中小熱電廠給水泵拖動方式多數(shù)采用電動方式，個別也采用汽輪機拖動利用鍋爐富余蒸汽或工業(yè)抽汽驅(qū)動小汽輪機拖動給水泵，排汽入除氧器作加熱蒸汽，是可以提高經(jīng)濟效益或節(jié)能效益。本文擬對它進行論述，供參考。

關(guān)鍵詞：中小熱電廠  電動給水泵  汽動給水泵  經(jīng)濟分析

一、     前言

近年來，世界能源緊張，我國也備受影響，自2003年開始，我國煤、電、油、運**緊張制約著國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活的提高。尤其是近年來煤、油價格飚升，使熱電廠的熱電成本大增，而上網(wǎng)電價，熱價增長有限，使熱電企業(yè)的利潤空間越來越小，甚至造成虧損，難以維繼。為了拓展生存空間，除了政府政策支撐改善外部環(huán)境外，主要靠熱電企業(yè)本身“降本增利”進行“節(jié)能改造”，增加熱負(fù)荷，降低消耗，提高效益、扭虧為盈的策略。其中行之有效的一項節(jié)能技改是改電動給水泵為汽動給水泵，今論析如下，供參考。

二、     給水泵拖動方式

鍋爐給水泵的拖動方式，一般分電動機與汽輪機二種拖動方式。電動機多采用交流電動機，所以給水泵的轉(zhuǎn)速是定速的，鍋爐給水調(diào)節(jié)經(jīng)過“節(jié)流”調(diào)節(jié)。但電動機操作方便、靈活、占地小，而汽輪機拖動，它有蒸汽管路和操作閥件，運行較麻煩，占地也大，但可變速運行，無“節(jié)流”損失。所以，中小熱電廠，在電網(wǎng)聯(lián)接時（上網(wǎng)）一般都采用電動方式，只有孤立熱電廠（無電網(wǎng)時）、首期工程，為了**啟動、鍋爐上水，必須有一臺啟動鍋爐和配一臺蒸汽輪機拖動的給水泵，便于**次啟動用。

電動給水泵耗用的是電廠的發(fā)電量（廠用電），是主機從煤經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)換而成的，而汽動給水泵是消耗的蒸汽的熱能，是由煤經(jīng)鍋爐轉(zhuǎn)換成主蒸汽做功后或不做功入給水泵小汽輪機直接拖動給水泵。也就是說給水泵小汽輪機的拖動蒸汽有二種可能，一種是鍋爐的新汽，一種是入主汽輪機后，作了部分功的抽汽。后者是實現(xiàn)了能源的梯級利用，增加了抽汽量。其排汽有二，一為排入回?zé)嵯到y(tǒng)的除氧器，作為回?zé)嵊茫頌榕湃牍嵯到y(tǒng)作為供熱量的一部分，因此熱電廠給水泵汽輪機是背壓機組，沒有冷源損失，能效很高。

三、     利用富余新汽拖動鍋爐給水泵

1、  基本機理

在電力供應(yīng)緊缺的情況下，中小熱電廠鍋爐容量有富余時，用新汽拖動汽動給水泵，排汽并入外供熱網(wǎng)，減少主汽輪機的外供抽汽，同時減少廠用電，增加外供電量。在外供熱電負(fù)荷相同時，這種方法不節(jié)能，但上網(wǎng)電量增多，增加電廠的經(jīng)濟效益。

2、  改造實例

（1）某開發(fā)區(qū)熱電廠概況

設(shè)計規(guī)模：3×75t/h中溫中壓CFB鍋爐，2×C12-3.43/0.98抽凝機組。2002年底采暖期負(fù)荷100t/h，非采暖期75t/h。

采用常規(guī)設(shè)計三臺鍋爐配四臺電動給水泵，一臺備用，三臺運行。給水泵型號DG85-67×9，Q=85m3/h，P=6.03MPa，電動機YKK355-2，N=250KW。在采暖期運行時，按汽輪機外供汽100t/h，發(fā)電功率24MW計算，汽輪機進汽量190t/h。三臺爐總產(chǎn)汽量225t/h，富余蒸汽35t/h，在非采暖期富余汽量更多。

根據(jù)新汽富余量和給水量要求，選用兩臺汽動給水泵，小背壓機做功后的排汽與汽輪機0.98MPa供熱抽汽匯合后外供。由于小背壓機補充了一部分外供汽，從而減少了C12機組的抽汽量。

（2）汽動給水泵汽輪機主要參數(shù)

型    號：B0.25-3.5/0.98

額定功率：250KW

進汽壓力：3.5MPa

進汽溫度：450℃

進 汽 量：7t/h

排汽壓力：0.98MPa

排汽溫度：330℃

排汽焓值：3176Kj/kg

額定轉(zhuǎn)速：3000rpm

（3）技術(shù)經(jīng)濟分析

給水泵驅(qū)動方式由電動改汽動時，在冬季采暖期外供熱量100t/h，發(fā)電功率24MW?；?zé)嵯到y(tǒng)：**高加，用供熱抽汽0.98MPa、311℃加熱，給水溫度150℃；**大氣式除氧器，由0.25MPa、183℃抽汽加熱至104℃；**低加由低壓抽汽0.07MPa、111℃加熱，出水溫度電動與汽動方案分別為60.2℃、64.2℃.經(jīng)熱力計算得出如下表1。

表1  主要技術(shù)經(jīng)濟計算結(jié)果
項  目
電動給水泵系統(tǒng)
汽動給水泵系統(tǒng)

鍋爐產(chǎn)汽量（t/h）
190
194

外供汽量（t/h）
100
100

汽輪機進汽量（t/h）
190
180

發(fā)電機發(fā)電功率（KW）
24000
24000

汽動給水泵進氣量（t/h）
/
14

給水泵電動機功率（KW）
500
/
從表1可見，在外供汽量和發(fā)電功率相同的情況下，采用兩臺汽水泵后，節(jié)省電動機功率500KW。但鍋爐產(chǎn)汽量增加4t/h，兩臺汽動給水泵500KW全年節(jié)電為[設(shè)備年運行小時7000，上網(wǎng)電價0.46元/KWh]

S=500×700×0.46=161×104元。

每年鍋爐多耗煤支出生產(chǎn)運營費用為（當(dāng)?shù)貥?biāo)煤價420元/t）

3.98MPa，450℃， ；ηgl=0.88； gs＝628kj/kg。

S1=[（194-190）×（3394-628）×7000/0.88/29308]×420=122×104元

扣除增加燃料費則每年增收效益為

△S=S－S1=161－122=39萬元

設(shè)備價格投資每臺8萬元，兩臺汽動給水泵配套的管道及閥門費用約15萬元，增加設(shè)備投資為

S2=[（2×50+15）2×8]×104=99×104元

將電動給水泵與汽動給水泵投資費用進行比較，增額的靜態(tài)投資回收期為：

TY=99/39=2.54年。

足見，利用富余新汽，采用汽動給水泵拖動，經(jīng)濟效益是顯著的，經(jīng)過兩年半后即可回收投資。往后每年可為熱電企業(yè)增益39萬元。從表1中看出，在發(fā)電量，供熱量不變情況下，鍋爐產(chǎn)汽量增加了4t/h，也就是說冷源損失增加約4t/h，發(fā)電煤耗略有增加而已，所以有經(jīng)濟效益，并無節(jié)能效益。

四、     利用抽汽驅(qū)動汽動給水泵

1、利用供除氧器加熱蒸汽的壓差做功

一般中小熱電廠除氧器采用大氣式，0.02Mpa壓力，加熱出水溫為104℃。加熱蒸汽采用壓力為0.05~0.1Mpa，溫度為150℃~170℃比較適宜。能級比較匹配。但是，由于種種原因，汽輪機抽汽壓力不匹配，在相當(dāng)多的熱電廠中，常遇到以供熱抽汽0.9Mpa，300℃左右作為熱源，經(jīng)閥門減壓到0.1~0.2Mpa，再送往除氧器。此時，0.9Mpa減壓至0.2Mpa的節(jié)流壓損，存在著明顯的能源損失。為此，0.9Mpa300℃供熱抽汽先進入背壓小汽輪機，使之拖動給水泵，排汽0.1Mpa入除氧器加熱給水。既回收了節(jié)流損失，又節(jié)省了給水泵的廠用電。同時，當(dāng)建廠初期熱負(fù)荷不夠大，往往熱電比達不到四部委[1268]號文要求的100%，（或50%）時，用供熱抽汽驅(qū)動汽動泵可增加熱負(fù)荷，提高熱電比，爭取達標(biāo)，增加機組利用小時數(shù)，提高企業(yè)經(jīng)濟效益的好處。

2、利用供熱抽汽驅(qū)動汽動泵實例

（1）某熱電廠概況

裝機容量為3萬千瓦，兩臺C12-3.43/0.98抽凝機和一臺C6-3.43/0.98抽凝機組，配置四臺75t/h中壓中溫鍋爐，除氧器用汽量為12t/h，原采用I級工業(yè)抽汽0.98Mpa，310℃，經(jīng)節(jié)流減壓送往大氣式除氧器。鍋爐給水系統(tǒng)采用功率為320KW的三臺電動給水泵和一臺帶變頻調(diào)節(jié)的功率為300KW的電動給水泵。

（2）技改技經(jīng)分析

經(jīng)論證分析，將12t/h，0.98Mpa，310℃的工業(yè)抽汽先通過小型背壓汽輪機其排汽0.05~0.1 MPa，170℃左右用以加熱除氧器的汽源，則可產(chǎn)生~1000KW的電能。

0.98Mpa、310℃  =3076ki/kg；0.1 Mpa~170℃   =2946 kj/kg；ηid=0.9。

估算功率：

1200×（3076－2746）×0.9/3600=990KW≈1000KW。

可節(jié)省廠用電功率1000KW左右。（按1000KW計）

上網(wǎng)電價為前0.46元/kWh，年運行小時7000計，

S=1000×7000×0.46=322×104元

設(shè)備價：每臺B1—0.98/0.1熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪機100萬元。同時可省去兩臺320KW電動機，每臺9萬元，汽動泵配套的管道及閥門費用約13萬元，增加設(shè)備投資為：

S1=[（100＋13）－2×13] ×104=87×104=87萬元

可見,將除氧加熱汽節(jié)流損失回收,采用汽動泵方案,投資增加87萬元而年增加上網(wǎng)電收入達322萬元,所以靜態(tài)投資回收期不到四個月,是一個經(jīng)濟效益十分好的改造項目,而熱經(jīng)濟也是很好的,發(fā)電標(biāo)煤耗,和供熱標(biāo)煤耗不變,但多供電1000KWh/h,是熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)電煤耗比熱電分供的發(fā)電煤耗低得多,所以是節(jié)能的。

五、結(jié)  論

中小熱電廠給水泵拖動方式，常采用電動機拖動。建議當(dāng)采暖期*大熱負(fù)荷時全廠鍋爐蒸發(fā)量有富余時，為了節(jié)省給水泵的廠用電，可以把電動泵改為汽動泵，利用富余新汽入汽動泵 汽輪機，排汽入外供熱網(wǎng)系統(tǒng)，可增加外供電量，提高經(jīng)濟效益，但一般不可能有節(jié)能效益。

另一種利用供熱抽汽驅(qū)動給水泵汽輪機，排汽入回?zé)嵯到y(tǒng)除氧器。如除氧器加熱汽源原來就是來自供熱抽汽 0.98Mpa。經(jīng)減壓后入除氧器時，則回收的“節(jié)流”損失用來驅(qū)動小汽輪機，排汽0.1 MPa入除氧器加熱給水至104℃，其經(jīng)濟效益和節(jié)能效益是*大的。同時，利用供熱抽汽驅(qū)動給水泵汽輪機，可增加供熱量。提高熱電比，使建廠初期熱電比達不到四部委[1268]號文標(biāo)準(zhǔn)時，增加了內(nèi)部供熱量，提高了熱電比，使之達標(biāo)，爭取增加發(fā)電運行小時數(shù)，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，和節(jié)能效益。

上兩種電動給水泵改為汽動給水泵在缺電情況下，可增加供電量，緩解電力供需矛盾起一定作用。

參考資料：

[1]王汝武主編      節(jié)能技術(shù)及工程實例

——化學(xué)工業(yè)出版社，環(huán)境能源出版中心，北京06.2

[2]高小平         熱電廠汽動給水泵節(jié)能分析

——國內(nèi)化工熱工設(shè)計技術(shù)中心論文集2004年

作者簡介：東南大學(xué)建筑設(shè)計院熱電工程設(shè)計研究所副所長，工程師