汽轮给水泵在25MW机组中的应用

焦作演马电力有限责任公司 张保全 李颖娜

汽轮给水泵在25MW机组中的应用

焦作演马电力有限责任公司 张保全 李颖娜

演马电力有限责任公司是焦煤集团一家自备电厂，演马电力机组容量为25MW，锅炉为130tCFB锅炉，所配25MW纯凝汽式汽轮发电机组。为了适应集团公司扩大规模增加用负荷的需要，公司锅炉进行了多项技术改造，使实际蒸发量比额定蒸发量多了5t。这样机组带额定负荷时，就有多余的蒸汽无法利用。为了合理利用多余的蒸汽，公司准备用工业汽轮机来拖动给水泵。

一、系统介绍

锅炉给水泵一般分电动机与汽轮机2种拖动方式。电动机多采用交流电动机，所以给水泵的转速是定速的，锅炉给水调节经过“节流”调节。电动机操作方便、灵活、占地小，而汽轮机拖动，它有蒸汽管路和操作阀件，运行较麻烦，占地也大，但可变速运行，无“节流”损失。所以，中小热电厂，在电网联接时（上网）一般都采用电动方式，只有孤立热电厂（无电网时）、首期工程，为了首次启动、锅炉上水，必须有1台启动锅炉和配1台蒸汽轮机拖动的给水泵，便于第一次启动用。电动给水泵耗用的是电厂的发电量（厂用电），是主机利用煤经过一系列能量转换而成的，而汽动给水泵是消耗的蒸汽的热能，是由煤经锅炉转换成主蒸汽做功后或不做功传入给水泵小汽轮机直接拖动给水泵。也就是说给水泵小汽轮机的拖动蒸汽有2种可能，一种是锅炉的新汽，一种是入主汽轮机后，作了部分功的抽汽。后者是实现了能源的梯级利用，增加了抽汽量。其排汽有二，一为排入回热系统的除氧器，作为回热用，另为排入供热系统作为供热量的一部分，因此热电厂给水泵汽轮机是背压机组，没有冷源损失，能效很高。

二、具体实施方案

根据笔者公司的实际情况，计划在两台电动给水泵的基础上，增加1台汽动给水泵，以便利用锅炉一部分新蒸汽，这样就能缓解因机组出力限制，而不能全部利用锅炉的新蒸汽。根据上面的讨论，选取那一种汽源作为汽动给水泵新蒸汽很重要，这就需要结合公司的实际。首先要考虑从汽动给水泵做过功的乏汽的用途，其次再根据乏汽的参数考虑汽动给水泵的进汽参数。表1是笔者公司汽轮机额定工况下的具体参数。

表 125MW机组额定工况下各段抽汽参数

笔者公司给水泵电机的功率是440kW，根据电机功率选用汽动给水泵的汽轮机参数，经过网上查找并且与汽轮给水泵的厂家联系知道，汽动给水泵汽轮机用汽量最少的就需要6t/h，并且蒸汽经过汽动给水泵汽轮机做功后流量几乎变化不大。根据上表可知汽动给水泵汽轮机的排汽可以作为1#高加的加热蒸汽。因此，我们决定选定1#高加作为汽动给水泵汽轮机排汽去处。

详细说明如下：

锅炉新蒸汽压力：3.43MPa（绝压），温度435℃；1#高压加热器额定工况下，进汽压力：0.686MPa（绝压），进汽量：11.16t/h。

汽动给水泵参数。流量：150t/h，扬程：7.5MPa。轴功率：400kW。

工业汽轮机参数。拟采用青岛华泰达机械制造有限公司的工业汽轮机。型号：B0.45-3.43/0.8，进汽压力：3.43MPa，进汽温度：435℃，排汽压力：0.686MPa，额定功率：450kW，转速范围：2000～3100r/min,工业汽轮机耗汽量约6.7t/h，汽轮机旋向：顺时针。润滑油液：30#透平油，本体重量：2100kg。

另外，该工业汽轮机所采用的调速系统是德国Siemens技术，该系统具有安全可靠、控制精度高、调节范围广、自动化程度高等优点，可实现远程自动控制。自动控制方式有转速自动控制及负荷自动控制两种形式。并且可以直接和DCS系统连接。这与笔者公司机组的DCS接口可以实现对接，为汽动给水泵的调节提供了可靠保障。

三、使用汽动给水泵经济分析

经过选用工业汽轮机驱动水泵，功率450kW，与原来相同功率电机进行比较计算如下：

工业汽轮机耗汽量约6.7t/h，进汽参数：压力3.43MPa，温度435℃。

焓h=3303kJ/kg，排汽参数：压力0.686MPa，温度360℃。

焓h=3184kJ/kg，锅炉效率取η=85%，管道损失取η=1%。

煤的发热值5000kcal/kg×4.1868=20934kJ/kg。

驱动水泵的工业汽轮机耗汽价值（耗汽量约6.7t/h）。

需要标煤45kg/h。

标煤价格假定为750元/t，即0.75元/kg（或按当地价格），

工业汽轮机单位小时耗煤价值45×0.75=33.75元/h。

驱动水泵的电动机耗电量价值：

电价假定按0.45元/kW.h（或按当地价格）计算，

每小时耗电价值400×0.45=180元。

耗电价值与耗煤价值之差即为节约资金。

全年工作按300天计算，年节约资金，

（180-33.75）×300×24=1053000元≈105万元。

结果表明：工业汽轮机代替大型电动机，可降低厂用电，经济效益提高；用工业汽轮机拖动给水泵，可防止因厂用电中断给锅炉运行带来的危险；工业汽轮机可以根据水泵负荷进行变速调节，使水泵运行效率提高，可靠性增加。