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中小热电厂改用汽动给水泵的经济效益分析

作者：刘国培
（东南大学建筑设计院热电工程设计研究所   210096）

摘  要：中小热电厂给水泵拖动方式多数采用电动方式，个别也采用汽轮机拖动利用锅炉富余蒸汽或工业抽汽驱动小汽轮机拖动给水泵，排汽入除氧器作加热蒸汽，是可以提高经济效益或节能效益。本文拟对它进行论述，供参考。

关键词：中小热电厂  电动给水泵  汽动给水泵  经济分析

一、     前言

近年来，世界能源紧张，我国也备受影响，自2003年开始，我国煤、电、油、运**紧张制约着国民经济发展和人民生活的提高。尤其是近年来煤、油价格飚升，使热电厂的热电成本大增，而上网电价，热价增长有限，使热电企业的利润空间越来越小，甚至造成亏损，难以维继。为了拓展生存空间，除了政府政策支撑改善外部环境外，主要靠热电企业本身“降本增利”进行“节能改造”，增加热负荷，降低消耗，提高效益、扭亏为盈的策略。其中行之有效的一项节能技改是改电动给水泵为汽动给水泵，今论析如下，供参考。

二、     给水泵拖动方式

锅炉给水泵的拖动方式，一般分电动机与汽轮机二种拖动方式。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。但电动机操作方便、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**启动、锅炉上水，必须有一台启动锅炉和配一台蒸汽轮机拖动的给水泵，便于**次启动用。

电动给水泵耗用的是电厂的发电量（厂用电），是主机从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二种可能，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。

三、     利用富余新汽拖动锅炉给水泵

1、  基本机理

在电力供应紧缺的情况下，中小热电厂锅炉容量有富余时，用新汽拖动汽动给水泵，排汽并入外供热网，减少主汽轮机的外供抽汽，同时减少厂用电，增加外供电量。在外供热电负荷相同时，这种方法不节能，但上网电量增多，增加电厂的经济效益。

2、  改造实例

（1）某开发区热电厂概况

设计规模：3×75t/h中温中压CFB锅炉，2×C12-3.43/0.98抽凝机组。2002年底采暖期负荷100t/h，非采暖期75t/h。

采用常规设计三台锅炉配四台电动给水泵，一台备用，三台运行。给水泵型号DG85-67×9，Q=85m3/h，P=6.03MPa，电动机YKK355-2，N=250KW。在采暖期运行时，按汽轮机外供汽100t/h，发电功率24MW计算，汽轮机进汽量190t/h。三台炉总产汽量225t/h，富余蒸汽35t/h，在非采暖期富余汽量更多。

根据新汽富余量和给水量要求，选用两台汽动给水泵，小背压机做功后的排汽与汽轮机0.98MPa供热抽汽汇合后外供。由于小背压机补充了一部分外供汽，从而减少了C12机组的抽汽量。

（2）汽动给水泵汽轮机主要参数

型    号：B0.25-3.5/0.98

额定功率：250KW

进汽压力：3.5MPa

进汽温度：450℃

进汽量：7t/h

排汽压力：0.98MPa

排汽温度：330℃

排汽焓值：3176Kj/kg

额定转速：3000rpm

（3）技术经济分析

给水泵驱动方式由电动改汽动时，在冬季采暖期外供热量100t/h，发电功率24MW。回热系统：**高加，用供热抽汽0.98MPa、311℃加热，给水温度150℃；**大气式除氧器，由0.25MPa、183℃抽汽加热至104℃；**低加由低压抽汽0.07MPa、111℃加热，出水温度电动与汽动方案分别为60.2℃、64.2℃.经热力计算得出如下表1。

表1  主要技术经济计算结果
项  目
电动给水泵系统
汽动给水泵系统

锅炉产汽量（t/h）
190
194

外供汽量（t/h）
100
100

汽轮机进汽量（t/h）
190
180

发电机发电功率（KW）
24000
24000

汽动给水泵进气量（t/h）
/
14

给水泵电动机功率（KW）
500
/
从表1可见，在外供汽量和发电功率相同的情况下，采用两台汽水泵后，节省电动机功率500KW。但锅炉产汽量增加4t/h，两台汽动给水泵500KW全年节电为[设备年运行小时7000，上网电价0.46元/KWh]

S=500×700×0.46=161×104元。

每年锅炉多耗煤支出生产运营费用为（当地标煤价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

扣除增加燃料费则每年增收效益为

△S=S－S1=161－122=39万元

设备价格投资每台8万元，两台汽动给水泵配套的管道及阀门费用约15万元，增加设备投资为

S2=[（2×50+15）2×8]×104=99×104元

将电动给水泵与汽动给水泵投资费用进行比较，增额的静态投资回收期为：

TY=99/39=2.54年。

足见，利用富余新汽，采用汽动给水泵拖动，经济效益是显著的，经过两年半后即可回收投资。往后每年可为热电企业增益39万元。从表1中看出，在发电量，供热量不变情况下，锅炉产汽量增加了4t/h，也就是说冷源损失增加约4t/h，发电煤耗略有增加而已，所以有经济效益，并无节能效益。

四、     利用抽汽驱动汽动给水泵

1、利用供除氧器加热蒸汽的压差做功

一般中小热电厂除氧器采用大气式，0.02Mpa压力，加热出水温为104℃。加热蒸汽采用压力为0.05~0.1Mpa，温度为150℃~170℃比较适宜。能级比较匹配。但是，由于种种原因，汽轮机抽汽压力不匹配，在相当多的热电厂中，常遇到以供热抽汽0.9Mpa，300℃左右作为热源，经阀门减压到0.1~0.2Mpa，再送往除氧器。此时，0.9Mpa减压至0.2Mpa的节流压损，存在着明显的能源损失。为此，0.9Mpa300℃供热抽汽先进入背压小汽轮机，使之拖动给水泵，排汽0.1Mpa入除氧器加热给水。既回收了节流损失，又节省了给水泵的厂用电。同时，当建厂初期热负荷不够大，往往热电比达不到四部委[1268]号文要求的100%，（或50%）时，用供热抽汽驱动汽动泵可增加热负荷，提高热电比，争取达标，增加机组利用小时数，提高企业经济效益的好处。

2、利用供热抽汽驱动汽动泵实例

（1）某热电厂概况

装机容量为3万千瓦，两台C12-3.43/0.98抽凝机和一台C6-3.43/0.98抽凝机组，配置四台75t/h中压中温锅炉，除氧器用汽量为12t/h，原采用I级工业抽汽0.98Mpa，310℃，经节流减压送往大气式除氧器。锅炉给水系统采用功率为320KW的三台电动给水泵和一台带变频调节的功率为300KW的电动给水泵。

（2）技改技经分析

经论证分析，将12t/h，0.98Mpa，310℃的工业抽汽先通过小型背压汽轮机其排汽0.05~0.1 MPa，170℃左右用以加热除氧器的汽源，则可产生~1000KW的电能。

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。

可节省厂用电功率1000KW左右。（按1000KW计）

上网电价为前0.46元/kWh，年运行小时7000计，

S=1000×7000×0.46=322×104元

设备价：每台B1—0.98/0.1热电联产汽轮机100万元。同时可省去两台320KW电动机，每台9万元，汽动泵配套的管道及阀门费用约13万元，增加设备投资为：

S1=[（100＋13）－2×13] ×104=87×104=87万元

可见,将除氧加热汽节流损失回收,采用汽动泵方案,投资增加87万元而年增加上网电收入达322万元,所以静态投资回收期不到四个月,是一个经济效益十分好的改造项目,而热经济也是很好的,发电标煤耗,和供热标煤耗不变,但多供电1000KWh/h,是热电联产的发电煤耗比热电分供的发电煤耗低得多,所以是节能的。

五、结  论

中小热电厂给水泵拖动方式，常采用电动机拖动。建议当采暖期*大热负荷时全厂锅炉蒸发量有富余时，为了节省给水泵的厂用电，可以把电动泵改为汽动泵，利用富余新汽入汽动泵汽轮机，排汽入外供热网系统，可增加外供电量，提高经济效益，但一般不可能有节能效益。

另一种利用供热抽汽驱动给水泵汽轮机，排汽入回热系统除氧器。如除氧器加热汽源原来就是来自供热抽汽 0.98Mpa。经减压后入除氧器时，则回收的“节流”损失用来驱动小汽轮机，排汽0.1 MPa入除氧器加热给水至104℃，其经济效益和节能效益是*大的。同时，利用供热抽汽驱动给水泵汽轮机，可增加供热量。提高热电比，使建厂初期热电比达不到四部委[1268]号文标准时，增加了内部供热量，提高了热电比，使之达标，争取增加发电运行小时数，提高企业的经济效益，和节能效益。

上两种电动给水泵改为汽动给水泵在缺电情况下，可增加供电量，缓解电力供需矛盾起一定作用。

参考资料：

[1]王汝武主编      节能技术及工程实例

——化学工业出版社，环境能源出版中心，北京06.2

[2]高小平         热电厂汽动给水泵节能分析

——国内化工热工设计技术中心论文集2004年

作者简介：东南大学建筑设计院热电工程设计研究所副所长，工程师

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