供热机组热网循环泵驱动节能优化

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(华电电力科学研究院，浙江 杭州 310030)

供热机组热网循环泵驱动节能优化

朱斌帅,李仰义,宋国亮

(华电电力科学研究院，浙江 杭州 310030)

热网循环泵是供热机组在供热期间主要耗功辅机之一，传统的配置方式采用电动机驱动热网循环泵，引起冬季供暖期间厂用电率上升，部分电厂改用工业抽汽驱动小汽轮机为热网循环泵提供动力。本文提出以参数等级较低的采暖抽汽驱动小汽轮机来带动热网循环泵的方案，并对电机驱动、工业抽汽驱动、采暖抽汽驱动三种方案进行了经济性计算比较。计算结果表明，工业抽汽驱动方案的经济性与电机驱动方案相差不大，采用采暖抽汽驱动的方案具有较好的节能效果。

供热；热网循环泵；驱动；节能；优化

热网循环泵是热电企业向热用户输送供热介质的动力来源，也是热电企业供暖期间厂用电消耗的主要辅机之一[1]。北方严寒地区供暖时间可长达半年，且在此期间设备不停运转，因此热网循环泵耗能总量较大[2]。若能采取有效节能措施，将为热电企业提升利润水平发挥重要作用。

1 方案介绍

为降低厂用电率，部分电厂采用了背压机驱动热网循环泵的方案[3-5]。该方案通常还具有转速可调整的特点，省去了电泵方案的变频调速装置[6-7]。驱动汽源常规采用参数等级较高的工业抽汽，为进一步利用背压机排汽余热，直接将排汽排入热网加热器用于加热热网水。系统示意图如图1(a)所示。

图1 汽轮机抽汽驱动背压机带动热网循环泵方案示意图

事实上，工业抽汽的参数等级较高，具有较强的做功能力，而小汽轮机的效率往往低于主汽轮机[8]，因此，采用工业抽汽驱动小汽机来带动热网循环泵从节能经济性角度看还具有一定的提升空间。采暖抽汽压力一般设计为0.25～0.6 MPa，热网回水温度为60～70℃，热网出水温度为90～120℃[9]。可见，采暖抽汽加热热网水同样有一定的可用能损失，如果先利用采暖抽汽驱动小汽轮机做功，再用小汽机排汽加热热网水，则可以充分实现较低品位蒸汽的能量梯度利用。该方案的系统示意图如图1(b)所示，热网水采用两级加热，其中小汽机排汽至单独设置的一级热网加热器，小汽机排汽压力设计为0.15 MPa。

2 经济性分析

2.1 分析方法

采用汽泵方案时，节省了电机驱动方案的耗电量P；但抽汽量相对电机驱动方案而言会增加，该增量部分的抽汽因未在主汽轮机中做功而导致主机出力损失W。当P>W时，说明汽泵方案以较小的主机出力损失满足了较大的驱动能力需求，此时汽泵方案优于电机驱动方案，且两者的差距越大，则说明汽泵方案的经济性越强。

其中，汽泵方案的主机出力损失涉及两方面因素：一方面是小汽机消耗蒸汽未在主机中做功造成的损失W1，另一方面小汽机排汽加热热网水排挤了部分采暖抽汽，该部分被排挤的采暖抽汽可在主机中做功W2，两者的差值即为主机出力损失W。W1、W2按等效焓降法求得[10-12]。

2.2 经济性对比

下面以某热电厂供热机组为例进行不同驱动方案的经济性比较，汽轮机为上海汽轮机厂生产的330 MW双抽凝汽式汽轮机组，相关设计参数见表1。

表1 冬季供热额定抽汽工况参数表

单台热网循环泵采用不同驱动方案时的经济性计算结果如表2所示。其中，主机机械效率为98%，发电机效率为98%，小汽机综合效率为65%。

表2 不同驱动方案的经济性对比表

结果表明，单台热网循环泵采用工业抽汽驱动时，比电机驱动仅节能了59 kW，约占电机耗功量的4.13%；而采用采暖抽汽驱动方案时，比电机驱动节能了1 418 kW，节能率高达99.3%，此时采暖抽汽总耗汽量仅比电机驱动方案增加了70 kg/h。

分析其原因，主要是由于工业抽汽参数较高，可用能损失较大，其未在主汽轮机中做功而引起的主机出力损失已接近所替代的电机功率，所以实际节能量较小，在某些边界条件变动时甚至可能不节能。而采暖抽汽参数较低，在主机中的做功能力小，且一级热网加热器工作压力比二级热网加热器低，单位流量小汽机排汽在一级加热器中放出热量与单位流量采暖抽汽在二级加热器中放出热量已大体相当，因此部分采暖抽汽先用于小汽机做功后再加热热网水，对采暖抽汽总量影响很小。

3 结语

(1)所述三种热网循环泵驱动方案中，采暖抽汽驱动汽泵方案由于蒸汽品位低，且系统实现了能量梯度利用，其运行经济性最优。该结论同样适用于其它功率等级机组。

(2)工业抽汽驱动汽泵方案与电机驱动方案相比，降低了厂用电率，但总体运行经济性相当，节能效果不明显。

(3)采用汽泵方案需充分考虑现场的布置条件，并通过优化小汽机背压、提高小汽机内效率等途径，以缩小小汽机结构尺寸。

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StudyonEconomicDrivingForceofCirculationPumpofHeatingNetworkforCogenerationUnits

ZHU Bin-shuai,LI Yang-yi,SONG Guo-liang

(Huadian Electric Power Research Institute, Hangzhou 310030, China)

Circulation pump of heating network (CPHN) is always driven by electromotors in traditional configuration, and it requires large amount of electric consumption, which leads to the raise of service power rate in heating season. Some thermal power plants select turbine, which is driven by industrial extraction steam (IES), to provide the power for CPHN. Another solution driven by heating extraction steam (HES) is presented in the paper, and economic comparison among above solutions is conducted. The result shows that, the economy of IES solution goes near to the electromotors solution, and HES solution has the best energy-saving effect.

heat-supply;circulation pump of heating network;driving force;energy conservation;optimization

2013-09-23修订稿日期2013-11-30

朱斌帅(1985～)，男，工学硕士，工程师，主要从事电厂节能技术的研究与应用工作。

TM621.4

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1002-6339 (2014) 03-0366-02