汽輪給水泵在25MW機組中的應用

焦作演馬電力有限責任公司 張保全 李穎娜

汽輪給水泵在25MW機組中的應用

焦作演馬電力有限責任公司 張保全 李穎娜

演馬電力有限責任公司是焦煤集團一家自備電廠，演馬電力機組容量為25MW，鍋爐為130tCFB鍋爐，所配25MW純凝汽式汽輪發(fā)電機組。為了適應集團公司擴大規(guī)模增加用負荷的需要，公司鍋爐進行了多項技術(shù)改造，使實際蒸發(fā)量比額定蒸發(fā)量多了5t。這樣機組帶額定負荷時，就有多余的蒸汽無法利用。為了合理利用多余的蒸汽，公司準備用工業(yè)汽輪機來拖動給水泵。

一、系統(tǒng)介紹

鍋爐給水泵一般分電動機與汽輪機2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)。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，為了首次啟動、鍋爐上水，必須有1臺啟動鍋爐和配1臺蒸汽輪機拖動的給水泵，便于第一次啟動用。電動給水泵耗用的是電廠的發(fā)電量（廠用電），是主機利用煤經(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傳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2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熱系統(tǒng)的除氧器，作為回熱用，另為排入供熱系統(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。

二、具體實施方案

根據(jù)筆者公司的實際情況，計劃在兩臺電動給水泵的基礎(chǔ)上，增加1臺汽動給水泵，以便利用鍋爐一部分新蒸汽，這樣就能緩解因機組出力限制，而不能全部利用鍋爐的新蒸汽。根據(jù)上面的討論，選取那一種汽源作為汽動給水泵新蒸汽很重要，這就需要結(jié)合公司的實際。首先要考慮從汽動給水泵做過功的乏汽的用途，其次再根據(jù)乏汽的參數(shù)考慮汽動給水泵的進汽參數(shù)。表1是筆者公司汽輪機額定工況下的具體參數(shù)。

表 125MW機組額定工況下各段抽汽參數(shù)

筆者公司給水泵電機的功率是440kW，根據(jù)電機功率選用汽動給水泵的汽輪機參數(shù)，經(jīng)過網(wǎng)上查找并且與汽輪給水泵的廠家聯(lián)系知道，汽動給水泵汽輪機用汽量最少的就需要6t/h，并且蒸汽經(jīng)過汽動給水泵汽輪機做功后流量幾乎變化不大。根據(jù)上表可知汽動給水泵汽輪機的排汽可以作為1#高加的加熱蒸汽。因此，我們決定選定1#高加作為汽動給水泵汽輪機排汽去處。

詳細說明如下：

鍋爐新蒸汽壓力：3.43MPa（絕壓），溫度435℃；1#高壓加熱器額定工況下，進汽壓力：0.686MPa（絕壓），進汽量：11.16t/h。

汽動給水泵參數(shù)。流量：150t/h，揚程：7.5MPa。軸功率：400kW。

工業(yè)汽輪機參數(shù)。擬采用青島華泰達機械制造有限公司的工業(yè)汽輪機。型號：B0.45-3.43/0.8，進汽壓力：3.43MPa，進汽溫度：435℃，排汽壓力：0.686MPa，額定功率：450kW，轉(zhuǎn)速范圍：2000～3100r/min,工業(yè)汽輪機耗汽量約6.7t/h，汽輪機旋向：順時針。潤滑油液：30#透平油，本體重量：2100kg。

另外，該工業(yè)汽輪機所采用的調(diào)速系統(tǒng)是德國Siemens技術(shù)，該系統(tǒng)具有安全可靠、控制精度高、調(diào)節(jié)范圍廣、自動化程度高等優(yōu)點，可實現(xiàn)遠程自動控制。自動控制方式有轉(zhuǎn)速自動控制及負荷自動控制兩種形式。并且可以直接和DCS系統(tǒng)連接。這與筆者公司機組的DCS接口可以實現(xiàn)對接，為汽動給水泵的調(diào)節(jié)提供了可靠保障。

三、使用汽動給水泵經(jīng)濟分析

經(jīng)過選用工業(yè)汽輪機驅(qū)動水泵，功率450kW，與原來相同功率電機進行比較計算如下：

工業(yè)汽輪機耗汽量約6.7t/h，進汽參數(shù)：壓力3.43MPa，溫度435℃。

焓h=3303kJ/kg，排汽參數(shù)：壓力0.686MPa，溫度360℃。

焓h=3184kJ/kg，鍋爐效率取η=85%，管道損失取η=1%。

煤的發(fā)熱值5000kcal/kg×4.1868=20934kJ/kg。

驅(qū)動水泵的工業(yè)汽輪機耗汽價值（耗汽量約6.7t/h）。

需要標煤45kg/h。

標煤價格假定為750元/t，即0.75元/kg（或按當?shù)貎r格），

工業(yè)汽輪機單位小時耗煤價值45×0.75=33.75元/h。

驅(qū)動水泵的電動機耗電量價值：

電價假定按0.45元/kW.h（或按當?shù)貎r格）計算，

每小時耗電價值400×0.45=180元。

耗電價值與耗煤價值之差即為節(jié)約資金。

全年工作按300天計算，年節(jié)約資金，

（180-33.75）×300×24=1053000元≈105萬元。

結(jié)果表明：工業(yè)汽輪機代替大型電動機，可降低廠用電，經(jīng)濟效益提高；用工業(yè)汽輪機拖動給水泵，可防止因廠用電中斷給鍋爐運行帶來的危險；工業(yè)汽輪機可以根據(jù)水泵負荷進行變速調(diào)節(jié)，使水泵運行效率提高，可靠性增加。