小汽轮机驱动给水泵和引风机的热经济性分析.pdf

第 3 4卷第 1 期 湖南电力 H U N A N E L E C T R I C P O WE R 2 0 1 4年 2月 d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 — 0 1 9 8 ． 2 0 1 4 ． 0 1 ． 0 1 6 小汽轮机驱动给水泵和引风机的 热经济性分析 He a t e c o n o my a n a l y s i s o f f e e d pu mp a n d i n du c e d d r a ug ht f a n d r i v e n b y s m a l l t u r bi n e 徐曙 ( 国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南 长沙 4 1 0 0 0 7 ) 摘要 ：比较 火电厂分别采用小汽轮机与电机驱动给水泵及引风机的热经济性。同时对 电泵、变频引风机的效率进行对比，计算其内效率 ，得 出采用小汽轮机驱动可以达到节 能 的结论 。 关键词 ：小汽轮机 ；给水泵；引风机 ；经济性；节能 中图分类号 ：T K 2 6 4 ． 9 文献标志码：B 文章编号 ：1 0 0 8 ． 0 1 9 8 ( 2 0 1 4 ) 0 1 ． 0 0 5 1 ． 0 3 给水泵 、引风机是火电厂的耗电大户 。如何降 低给水泵和引风机的耗 电量成为许多电厂节能降耗 的首选 。 在设计上 ，大多数 3 0 0 MW 及 以上机组 的给水 泵均采用小汽轮机驱动降低了机组的厂用 电率 ，但 汽轮机的热耗率有所增加。一般认为 3 0 0 M W 及以 上机组采用汽动 比电动给水泵经济 。3 0 0 MW 以下 机组采用电动给水泵比较经济。 基于引风机等其它辅机是否 同样可以采用小汽 轮机驱动。文中在主蒸汽流量不变的情况下对采用 小机驱动和采用 电机驱动 2种方式 进行 比较分析 ． 探讨其经济性。 与采用 电机驱动方式相 比，采用小机驱动方式 主机的部分级段蒸汽流量将有所下降，根据弗 留格 尔公式 ，主机各段抽汽参数应略有变化 ，但幅度不 大。为便于分析 ，假定 2种方式下各段抽汽参数均 不变。根据各加热器的能量和流量平衡 ，在主蒸汽 流量和各段抽汽参数不变的情况下 ，给水 、凝结水 和所有加热器的进汽流量均应不变。 1 小汽轮机驱动给水泵经济性分析 采用小 机 驱 动 给水 泵 一 般 都 是 以 四 段抽 汽 ( 中压缸排汽 )作为小机 的汽源。蒸汽从 中压缸末 收稿 日 期：2 0 1 3 — 0 6 — 2 6 改回日期：2 0 1 3 — 1 1 ． 1 3 级流出后 ，采用小机驱动的运行方式 。 蒸汽从 中压缸末级流 出后 ．至低压缸只有一截 较短的连通管 ，压损较小 ，设计一般为 2 ％；小机 抽汽管道相对较长 。且存在逆止门，设计压损一般 为 5 ％，因此。低压缸 比小机 的进汽参数 略高。同 时 。从低压缸流 出的蒸汽压力为凝汽器压力 ，而小 机排汽必然存在 1 — 2 k P a的压损 。 若采用电机驱动给水泵 ，原流过小机的蒸汽将 返回低压缸作功 。根据假定低压缸各段抽汽流量不 变．原小机抽汽的全部蒸汽将从低压缸进 口流至低 压缸排汽 口。2种方式小机抽汽的作功分别为 ： P=G A H L P 7 7 L P ( 1 ) Y e s r =G A Hs 叼 s r ( 2 ) 式中 ， 和 为小机抽汽分别在低压缸和小机 内的作功 ，G为小机抽汽 流量 ，△ 日 和 △ 分 别 为低压缸和小机的等熵焓降，吼 叼 分别为低压 缸和小机的 内效率 。由于流过低压 缸 的进汽参数 高 ，排汽参数低 ，因此 △ I l L > A H 由于低压缸叶 片长 ，加工难度较低 。而小机叶片短 ，加工难度较 大．因此低压缸比小机内效率高。一般 3 0 0 M W 机 组低压缸内效率设计在 8 8 ％左右 ，而小机 内效 率 设计在 8 2 ％左右 ，即 t， 7 > 叼 r ，因此 > r ，即 小机抽汽返回低压缸大于蒸汽在小机 内所作的功。 5l 第 3 4卷第 1 期 湖南电力 2 0 1 4年 2月 但是 ，除非直接用主机大轴驱动给水泵 ，否则 流过低压缸蒸汽的热能转换为动能后 ，必然经过动 能向电能的转换 ( 发电机 ) ，然后由电能转换为动 能 ( 给水泵 电机 ) ，再经过 液力耦 合器 ( 或 变频 器)变速 ，才能驱动给水泵，因此 ，仅 比较 和 不能评价 2种运行方式 的优劣 ，还应综合考虑 发 电机效率 叼 ，给水泵 电机效率 叼 液力耦 合器 ( 或变频器 )效率 叼 才能进行评价。 在相同工况下 ，2种方式给水泵 的流量 、扬程 相同，因此 ．泵 的有效功率和效率是相 同的。采用 小机驱动需要的蒸汽流量可通过如下公式计算 ： G= ( 3 ) 式中 为给水泵有效功率， 7 为给水泵效率。 如果取消小机 ．抽汽将返 回低 压缸 内继 续作 功 ．机组 的发电量将增加 ： P。= G△月 叼 叼 = — A H l ~p q t p T l c( 4 ) 叼P △ s r 7 “ 取消小机后必须增加电动给水泵，消耗的电量 可通过如下公式计算 ： P2=—— 叼M 叼 叼P ( 5 ) 如果 叼 s > A P 叼 ￡ P 叼 G 叼 M 叼 r ／ A Hs r，贝 0 P1 △ 月 ， 叼 L P 叼 G 叼 r ／ △ r ／ 叼 R，贝 0 P 。 ( △ P ri ￡ P+△ 日M P ri M P ) 叼 7 7 叼 ／ △ ／7 7 时采用 小机驱 动引风 机较经 济 ， 反之则采用变频引风机较经济。 采用热再作 为小机汽源由于进汽参数高 ．抽汽 压损低 ，小机的等熵焓降大大增加 ，但 主机损失 的 作功同样增加。而且小机叶片短 ，加工难度大 ．设 计和制造的时候应加以关注。 如果采用冷再作为小机汽源 ．由于再热器吸热 量发生改变 ，因此不仅需要对 比电量 。还需要对 比 吸热量 ，计算 相对复杂 。并且冷再压力 高、温度 低 ，湿蒸汽区提前 ，小机制造 的难度相应增加 。 考虑到采用小机驱动引风机的投资大，回收周 期长 ，且设备维护难度大，应根据电厂 、小机设计 内效率和汽源等情况综合考虑。但采用小机驱动引 风机对 电厂另有一项收益：由于厂用电量减少 ．在 发 电量不变 的情况下机组 的供 电量会增加。 3 总结 尽管蒸汽在低压缸内作功高于在小机 ，但 由于 采用电机驱动给水泵能量转换环节多 。损失大 ．随 着小机制造水平 的提高 ，目前 3 0 0 MW 及以上机组 采用小机驱动给水泵较经济。 采用小机驱动引风机的经济性不如用小机驱动 给水泵的经济性 。如果机组有供热 。采用乏汽用于 供热的小汽轮机比较经济。如果采用凝汽式小汽轮 机 ，必须综合考虑小机汽源、主机运行情况 、小机 内效率、投资成 本、设备维 护甚 至市场等具体 细 节 ，对 比电量和热量 的变化 ，来决定是采用小机驱 动还是变频 电机驱动 。 参考文献 [ 1 ]林万超． 火 电厂热系统节能理论 [ M] ． 西安交通大学出版 社 ．1 9 9 4 ． [ 2 ]高晓建．锅炉引风机汽轮机在 1 0 0 0 MW 等级 火力发 电厂 的应 用 [ J ] ．工业汽轮机 ，2 0 1 0 ( 3 ) ：5 - 1 O ． [ 3 ]汪孟东．火 电厂 热力 系 统分 析 [ M] ．北 京 ：水利 电力 出版 社 ．1 9 9 0 ． [ 4 ]沈士一．汽轮 机原 理 [ M] ．北 京 ：中 国 电力 出版社 ，1 9 9 8 ： 1 3 0— 1 4 3 ． [ 5 ]郑体宽．热 力 发 电厂 [ M] ．北 京 ：中 国电力 出版社 ，2 0 0 1 ： 2 4， 3 3 ． 作者简介 徐 曙( 1 9 7 3 ) ，男 ，湖南 省湘阴县 人 ，大学 本科 ，汽轮 机专业 节能 高级工程师 。 5 3