300MW等级机组热网循环水泵汽动改造经济性比较.pdf

2 0 1 6年 1 0月 第 4 4卷 第 5期( 总第 2 4 6 期) Oc t 2 01 6 Vo 1 4 4 No 5 ( S e r No 2 4 6 ) 3 0 O MW 等级机组热网循环水泵 汽动改造经济性 比较 Ec o n o mi c Co mp a r i s o n f o r He a t s u p pl y W a t e r Ci r c ul a t i ng Pump S t e a m Re f or mi ng o f 3 0 0 M W Gr a d e Uni t 刘 爽 ， 孙 首珩。 ， 曹瀚文 ， 姚 莹莹 ( 1 国电吉林龙 华 长春 热 电一厂 ， 长春 1 3 0 1 1 4 ； 2 国网吉林省 电力有限公 司电力科 学研究院， 长春 1 3 0 0 2 1 ) 摘要 ： 针对吉林省大部分热 电厂热网循环水泵采用 电动方式 运行 ， 占厂用 电量较大 ， 影 响机组供热期 的经济性的 问题 ， 提 出采用汽动方式运行的 2个方案 ， 以降低厂用 电量增加上 网电量 。方案 1 ： 全部采用 汽轮机驱动 ， 配置 2台 2 5 0 0 m。 h 的热网循环水泵 ； 方案 2 ： 采用小 汽轮机驱动 ， 供暖期与电泵配合运行 ， 配置 1台 2 8 0 0 n l 。 h的热网循环 水泵 。 对 2 个方案进行 了经济效益 比较 、 投 资回收计算 ， 结论为本项 目改造后 ， 在供 热量 不变 的情 况下 ， 方案 l 的静 态投资 回收期是 2 4 4 年 ， 可 使厂用 电率下 降 0 6 7 左 右 ； 方案 2的静态投资 回收期是 2 9 8年 ， 可使 厂用电率下降 0 3 2 左右 ， 建议采用方案 1 。 关键词 ： 热 网循环水 泵； 3 0 0 Mw 机组 ； 汽轮机 驱动； 技术改造 ； 经 济性 比较 中图分类号 ： T KU4 ； T K2 6 4 1 文献标 志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 9 5 3 0 6 ( 2 0 1 6 ) 0 5 0 0 4 8 0 3 随着电力市场竞争 日趋激烈 ， 供热机组如何 降 低发电费用以提高 自身 的竞争力 ， 是热电厂的重大 课 题 。 目前 吉林 省 内的热 电联产 机组多 为 3 0 0 Mw 级 供热 机组 ， 按 照该等 级机组 的最 大供 热能力 ， 热 网 循 环 水泵 的流 量将达 到 1 0 0 0 0 m。 h 。 由于 电厂一 般 距市 区较 远 ， 热 网供 热半 径 达 到 十 几 千 米 ， 阻 力 较 大， 因此 ， 作为热网供热“ 心脏” 的热网循环水泵需配 置高扬 程、 大功率水 泵， 拖动水泵的 电机功率均在 】0 0 0 k W左右 ， 使冬季供热期供热厂用电率偏高。 在 目前形势下 ， 进一步降低厂用 电是提 高电厂整体 盈利能力的正确选择 ， 因此 ， 研究 电动热网循环水泵 改为汽动方式运行 ， 是一项有效降低热 电企业综合 厂用 电率 的重 要节 能措施 。 1 某火 电厂 电动热 网系统概述 某 电厂 3 3 0 Mw 机 组 ， 供 热系统 采 用“ 三环 制 ” 间接连 接方案 ， 电厂 内设 置热 网首 站 ， 用蒸 汽加 热水 的汽水换热器设在热电厂的热 网首站内， 电厂对外 提供 热 水 。供 暖热 水 网由 1 级 网和 2级 网两 部分组 成， i 级 网为高温水系统， 2 级网为低温水系统。 两部 分管网通过在厂外的各个热力站连接起来 ， 供暖热 水 网 主干 由电厂 内热 网首 站 引 出 ， 接 至供 热 区域 内 各个配热站， 利用配热站中的水水换热器加热 2级 热 水 网 ， 2级热 水 网与各热 用 户相连 。 热 网加 热蒸 汽采 用单元 制 。供 暖蒸 汽来 自汽 轮 机中压缸尾部抽汽， 每 台汽轮机有 2个采暖抽汽 口， 分别接至热网加热蒸汽母管。每台机组设 4台热网 加 热 器 ， 1台热 网加 热器 停运 时 ， 其余 热 网加 热 器 可 满足 7 5 以上热负荷的需要 。 每台加热器换热面积 1 2 3 0 m。 ， 2台 机 组 可 以 满 足 6 4 8 9 7 MW 的 供 热 需 求 。 单 台汽轮 机最 大供 暖抽 汽为 5 2 6 t h 。 在 冬季 最 冷工 况 ， 2台 机 组 同时 运 行 可 满 足最 大 热 负 荷 的 需 求 。额定工况时每台汽轮机 的抽汽量 3 3 7 t h， 2台 机组 可以满足平均供暖热负荷 的需求 ， 此时全厂 8 台 卧式热 网加 热器 只需 投入 6台 。 热网循环水系统采用单元制 ， 热 网供水温度在 热网加热器 出口按同一水 温 1 3 0设计， 回水温度 为 7 0 C。 2级热水网的供水温度为 8 5 lC， 回水温度 收稿 日期 ： 2 0 1 6 0 7 1 6 作者简介 ： 刘 爽( 1 9 7 6 ) ， 女， 工程师 ， 从 事火电机 组性 能试验及 热 力系统节能分析工作 。 -4 8 2 0 1 6年 1 O月 第 4 4卷 第 5期( 总第 2 4 6期) 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r Oc t 20 1 6 Vo 1 4 4 No 5 ( S e r No 2 4 6 ) 为 6 0 C。 在最 大供 热 负荷 ( 6 4 8 9 7 MW ) 时 ， 热 网循 环水量约 9 4 1 0 m。 h 。3号机配备 3台 2 0 1 6 m。 h 容量 的热 网循环水泵 ， 4号机配备 3台 1 4 0 0 m。 h 容 量 和 1台 2 8 0 0 m。 h容量 的热 网循 环水 泵 ， 用 于 提 供供 暖 热负 荷热 水 。 全 厂共 7台热 网循 环水泵 ， 可 以根 据 外 网水 量 的 实 际需 要 考虑 启 停 台数 ， 调 节 比 较 灵 活 。 2台 机组 共用 1台补 水 除氧 器 ， 2台机 组设 置 2 台补水泵， 其 中 1台运行， 1台备用。通过补水泵将 化学 软化 水补 入 回水母 管 中 。热 网疏 水 系统采 用单 元 制 ， 每个 单 元 用 连通 管 连 接 。每套 热 网加 热 器 ( 4 台 ) 用 3台 5 O 容量 的热 网疏 水 泵 ， 将 热 网加 热 器 热井 中的凝结 水送 至 高压 除氧 器 中回收 。在冬 季最 大热负荷时 ， 2台泵运行 ， l台备用。 2 热 网循环水泵 电泵改汽泵方案 比较 2 1 电泵 改汽 泵方案 方案 1 ： 配置 2台 2 5 0 0 m。 h流量的热 网循环 水 泵 ， 采用 汽 轮 机驱 动 ， 2台机 组 共 1 0 0 0 0 m。 h流 量， 满足供暖期热网运行要求。 方 案 2 ： 配置 l台 2 8 0 0 m。 h流 量 的热 网循 环 水泵 ， 采用小汽轮机 驱动， 供暖期与 电泵配合运 行 ( 运 行 1台 1 4 0 0 m。 h和 1台 2 0 1 6 m。 h流 量 的电 泵) ， 2台机组共 9 0 1 6 m。 h流量 ， 满足供 暖期热网 运 行要 求 。 2 2 技 术 比较 方 案 1 ： 热 网循环 水泵 全 部采 用 汽 轮机 驱 动 ， 占 地 面 积 较 大 ； 拆 除 2台 电 泵 后 保 留 电 泵 容 量 为 1 0 2 4 8 m。 h ， 高 于 常用 流量 9 o o o m。 h 。一旦 发 生 乏 汽冷 却 器泄 漏 的事 故 ， 汽 动热 网循 环 水泵 需 要 全 部停运时， 备用 电泵全部启动运行也能提供热 网循 环 水 流 量 l O 2 4 8 m h ， 可 以 维持 热 网 正 常运 行 ， 还 有裕 量 。 方 案 2 ： 热 网循 环 水 泵 需 要 汽 动 和 电动 配 合 运 行 ， 占地 面积 小 ， 施 工 及检 修 较 方 案 l方 便 ， 拆 除 一 台电泵后保留电泵容量为 l 1 6 4 8 m。 h， 备用容量较 大 ， 一旦发生乏汽冷却器泄漏的事故时 ， 电泵足够满 足 热 网循 环 水全 容量 运行 要求 。 电厂热 网循 环 水 流量 在 9 0 0 0 m。 h左右 ， 故 采 用方案 1及方 案 2均可满足流量要求 ， 且采用蒸汽 驱动 可调 节 范 围大 ， 调 节灵 活 ， 运行 安全 ， 可靠 性 高 。 根据汽轮机制造厂提供 的热力特性说 明书 ， 优 先选择利用低品位级段四段抽汽作为热 网循环水泵 驱动汽轮机的驱动汽源 。除了考虑机组在低负荷 区 间的供热稳定运行外 ， 还应考虑其他级段的汽源进 行切换 ， 以保证供热安全稳定 ， 但电厂原 电泵容量较 大 ， 本 次 改 造 可 以 保 留大 部 分 电泵 ， 以满 足备 用 需 求 。 由于在 主 汽源不 能供 汽 的情况 下 ， 采 用 三段抽 汽 作 为备用汽源对机组发电量的影响较大， 采用方案 1与 方案 2分 别 达到 1 6 4 1 4 1 k W 和 8 8 6 2 2 k W ， 与采用备用电泵运行耗 电量相当， 故本次改造不做 备用汽源的切换设置 ； 其次， 三段抽汽参数高 ， 要想 满足小汽轮机进汽参数还需通过减温减压 ， 这无形 中浪费了很大一部分做功能量， 运行经济性差。 电厂 电泵 数量 多 、 容量 大 ， 所 以直 接保 留大部 分 电泵作 为 备 用泵是 合理 的选 择 。 2 3 经 济 比较 2 3 1 节 能计 算 当用供 暖抽汽作为驱动汽源， 且小汽轮机排汽 压 力 为 0 1 0 5 MP a时 ， 采 用 方 案 1所 需 蒸 汽 量 为 7 8 5 9 t h， 此时 可节 省 2 0 2 4 2 5 k W 的厂用 电。在 额定供热工况下 ， 为了保证对外供热不变 ， 机组需多 抽供暖蒸汽约 1 0 0 7 t h ； 采用方案 2 所需蒸汽量为 4 4 0 5 t h， 此时 可 节省 1 1 3 4 5 5 k W 的厂用 电。在 额定供热工况下 ， 为了保证对外供热不变 ， 机组需多 抽供暖蒸汽约 0 7 1 2 t h 。 在主蒸汽进汽流量一定 的情况下 ， 多抽供 暖蒸 汽会造成汽机发 电机组出力 的降低 ， 改造方案经济 比较见 表 1 。 从 表 1 可 以看 出 ， 单元 机 组 汽 动热 网循环 水 泵 在 整 个供 暖期 满 负 荷 运行 时 ， 采 用方 案 1可 节省 电 能 约 6 7 7 X 1 0 k W h， 节 省 电 费 约 2 1 6 7 61 0 元 ， 多 增 加 的 蒸 汽 流 量 折 算 为 年 消 耗 标 准 煤 量 是 3 0 6 4 8 t ， 按照标准煤单价 6 5 0元 t 计算 ， 年抵消收 益 1 9 9 2 1 0 元 ， 新增运行一 台乏汽冷却器疏水泵 年 耗 电 费用 为 0 6 1 X 1 0 元 ， 每 年 每 台单 元 机 组 得 到的净效益达 1 9 6 2 3 1 0 元 ； 采用方案 2可节 省 电能 约 3 7 0 X 1 0 k W h ， 节 省 电费 约 1 1 8 6 3 1 0 元 ， 多增加 的蒸汽流量 折算 为年消耗 标准煤 量是 2 1 6 8 1 t ， 按照 标 准煤单 价 6 5 0元 t 计算 ， 年 抵 消 收 益 1 4 0 9 1 0 元 ， 新增运行 1台乏汽冷却器疏水泵 年 耗 电 费 用 为 0 3 4 1 0 元 ， 每 年 每 台单 元 机 组 得 到 的 净效 益 达 1 0 4 2 0 X 1 0 元 。2个 方 案 净 效 益 比 较 ， 采 用方 案 1运行 经济 性较 好 。 2 3 2 投 资 回收期计 算 方案 1 ： 项 目建设投资估算为 4 8 0 1 0 元 ， 其中 包 括 热 网循 环 水 泵 小 汽 轮 机 2 台 3 0 0 1 0 元 ； 热 网 49 2 0 1 6年 1 O月 第 4 4卷 第 5期 ( 总 第 2 4 6 期 ) 0c t 2 0 1 6 Vo 1 4 4 No 5 ( S e t No 2 4 6 ) 表 1 单元机组热网循环水泵汽动改造经济性核算 循环水泵 2台 2 O 1 O 元 ； 乏汽冷却器 1台 8 O 1 0 元 ； 其他 管道、 阀 门等 4 01 0 元 ； 施 工土建 费用 4 0 1 0 元 。静态投资 回收期为 2 4 4年 ， 即在本项 目改造完成后 3 个采暖期内即可收回成本。 方案 2 ： 项 目建设投 资估算为 3 1 0万元 ， 其 中包 括热网循环水泵小汽轮机 1台 1 5 0 X 1 0 元 ； 热网循 环水泵 1台 1 O 1 0 元 ； 乏汽冷却器 1台 8 0 1 O 元 ； 其 他管 道、 阀门等 3 51 O 元 ； 施 工 土建 费用 3 5 1 0 元 。静态投资 回收期为 2 9 8年， 也在本项 目改 造完成 后 3个采 暖期 即可 收 回成 本 。 通过对 2 个方案的经济性核算和投资 回收期计 算， 方案 1净效益较高， 占地面积大 ， 初投资较大， 投 资回收较快 ； 方案 2是净效益较低 ， 占地面积小 ， 初 投资较少 ， 投资 回收较慢 。 项 目实施后 2 个方案均可 在 3个采 暖周 期左 右收 回投资 成本 。 3 结论 a 国 内 已成 功投 运 的汽 动 热 网循 环 水 泵 表 明 ， 热网循环水泵 由电动泵改汽动泵技术上是切实可行 的 。 b 为 了保证供暖期供热安全稳定 ， 尽量保 留原 电动泵作为备用 ， 这样可 以在小汽轮机故