关于供热机组汽动给水泵改造的技术探讨

宁文超 李强

摘要：在国家节能减排和环保要求日益提高的大形势下，很多化工、印染、造纸等用汽大户面临减产和关停转移的风险，这些热电机组下游用户的减产和丢失，造成热电企业供热负荷降低，机组产能冗余，企业效益下降。如何破解热电企业供汽不足的困局是很多热电企业迫切解决的问题，汽动给水泵和后置汽轮发电机组的改造方案被多家热电企业纳入讨论议程，为避免改造的盲目性和冲动性，本篇论文根据热电企业机组的不同类型，分析改造的各种方案，给有改造意愿和需求的热电企业提供参考依据和分析方法，共同探讨各种改造方案的可行性和经济性。

關键词：热电机组;汽动给水泵;后置发电机组;改造

中图分类号：TM621 文献标识码：A   文章编号：1671-2064（2019）16-0000-00

0 前言

铂瑞能源（新干）有限公司是新干盐化工业城热电联产项目，新建3*130t超高温超高压循环流化床锅炉+2*18MW背压机组向化工园区供热（如图1），目前园区供热负荷平均65t/h左右，最大供汽达85t/h，最小不足30t/h，在过低负荷时，为维持锅炉正常运行，间或通过汽机低压侧向空排汽门对空排汽，给企业生存和效益带来巨大压力。

由于供热机组以热定电，现有的热用户决定了机组的负荷大小，为挖潜增效，减少损失，减少厂用电，汽动给水泵和后置机改造方案被提上讨论日程，下面结合企业现状对几种改造方案进行分析：

1 汽动给水泵改造

铂瑞能源（新干）有限公司目前是1台炉带1台背压机向外供汽，供汽压力0.981MPa，温度240℃，如改造为一台汽动给水泵，汽动给水泵额定功率为1250KW，汽动给水泵的小汽机（简称：小汽机）汽源选择可有3个方案，一是从主蒸汽管道上引出;二是从供汽母管上引出;三是从背压机做过功的抽汽口引出。

一方案汽源引自主蒸汽，主蒸汽温度、压力都很高，直接对小汽机供汽，对小汽机材质要求高，造价高，一般不选此方式，这种方案小汽机排汽进供热管道，在热用户供汽不变的前提下，小汽轮机消耗的汽量必然是大汽轮机减少的汽量，在热电厂以热定电的条件下，供汽总量不变的前提下，小汽机蒸汽转化效率不如大汽轮机，改造后整体效益是降低的，此方案经济上不可行。

二方案汽源引自供汽母管，从供汽母管引入蒸汽供小汽轮机，小汽机做过功的低品质蒸汽如何处理是关键，根据新干项目设备情况，小汽轮机做功后的蒸汽排入除氧器作为加热蒸汽，根据粗略计算，除氧器消耗蒸汽10t/h，小汽轮机做功后蒸汽在25t/h，蒸汽不能全部利用，如产生蒸汽排空，经济上不可行。如增加低温水箱，消耗掉多余蒸汽，方案具有一定的可行性，但厂内无此设备，全面改造增加了改造的成本和复杂性。如果小汽轮机的排汽能充分利用，此方案具有可行性。

三方案汽源引自汽机抽汽段（如图2）：这也是汽动泵改造最多考虑的方法。三种方案中从经济和安全的角度从汽机做过功的抽汽口引蒸汽去小汽机做功最有利，下面来分析经济可行性。

改造前，主蒸汽通过背压机组做功后蒸汽排入供热母管，改造后，背压机部分蒸汽通过小汽轮机做功排入供汽母管，由于供汽总量不变，相当于相同的蒸汽通过大汽轮机做功与大汽轮机和小汽轮机共同做功进行比较，整体来说，大汽轮机效率要高的多，所以这种改造方案造并不经济可行。

2 后置汽轮发电机组改造

新干项目在目前热用户严重不足、供汽能力冗余的情况下，用后置汽轮发电机组来增加供热蒸汽消耗、增加发电量是否可行（如图3）。

目前新干项目已运行半年，热用户比较稳定，已有各项运行指标统计（如图4）。根据现有指标分析如果增加一台2.5MW的凝器式汽轮发电机组经济上的可行性。根据前面的分析，汽轮机的汽源由供汽母管引入，供汽母管压力0.981MPa，温度240℃，循环水由厂内机力通风塔冷却，凝结水排入除氧器，凝汽器排汽温度45℃，压力0.01MPa。按后置汽轮发电机组满负荷运行发电2500kWh，以上网电价为0.42元/ kWh计算，发电增加效益约为1050元（未考虑增加的厂用电损耗）。

查表计算：后置汽轮机满负荷运行需消耗21.48t蒸汽。

根据电厂统计指标，新干项目入场煤发热量5000kcal/kg左右，目前1t煤可产生7t蒸汽，7t蒸汽可发电1000kWh。21.48t蒸汽需煤3.068t。3.068t煤可发电3068kWh。按新干项目目前吨煤进价为750元/吨。3.068t煤价格为2301元。背压机组发电3068kWh。增加发电总额：后置机2500kWh+背压3068kWh总计增加发电收益约为2338元。

增加一台2.5MW的凝器式汽轮机，按目前的煤炭价格，满负荷情况下耗煤成本2301元，增加发电收入2338元，如果再考虑增加的厂用电和投资成本的分摊，目前增加后置机经济效果并不明显。如果煤炭价格降低，增加的发电收益超出投入的成本，改造具有经济可行性。

3 抽凝式发电机组汽动给水泵改造分析：

目前生物质电厂享受国家节能补贴，其发电机组多为抽凝机组，部分生物质发电机组同时对就近的工业园区热用户供汽。如改造成汽动给水泵是否可行，根据前面汽源的三种情况分析，最经济合理的方式是从抽汽段引入汽源，如凯迪安仁生物质发电项目汽动给水泵改造招标，汽源是3段抽汽作为汽源，压力0.767MPa，温度209.5℃。下面根据不同工况进行分析：

（1）汽轮发电机组没有满负荷运行，如图5所示，小汽轮机的排汽到凝汽器，首端汽源来自大汽轮机的抽汽段，末端到凝汽器。两种方式焓降值是一样的，一般来说，大汽轮机效率更高，这样的改造没有意义。

（2）汽轮发电机组满负荷运行后，锅炉侧仍有富余蒸汽，此种情况下，为了更好地利用锅炉蒸汽，减少厂用电，可考虑增加汽动给水泵，汽动给水泵的增加一可增加大汽机进汽量和抽汽量，提高发电机组发电量，二是利用汽动给水泵节约厂用电，提高电厂对外供电量。此方案下汽动给水泵改造才可行，具体改造要根据企业锅炉富余的汽量和运行工况综合选型。

4 结语

综合以上几种情况分析，供热机组的汽动给水泵改造要根据企业具体的设备配置和运行工况，结合原料成本具体分析。如小汽轮机的排汽不能充分利用，改造前一定慎重选择，苏北某三炉二机坑口电厂就出现过盲目改造汽动给水泵，运行后排汽无法利用而排入大气，经济运行效果差导致改造失败的案例。如小汽轮机的排汽能合理利用，充分减少了排汽端的冷源损失，方案才具有可行性，有改造计划的电厂一定要结合自身的具体情况，根据前面分析的思路对改造方案进一步论证后方可实施。

收稿日期：2019-08-07

作者简介：宁文超（1972—），男，汉族，江苏沛县人，本科，工程师，研究方向：电力系统自动控制和节能改造。