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        給水泵汽輪機排汽方式不同對機組性能的影響

        2010-08-18 08:44:18穎,夏豹,陳
        東北電力技術 2010年10期
        關鍵詞:煤耗抽汽給水泵

        張 穎,夏 豹,陳 鵬

        (華北電力大學,河北 保定 071003)

        1 中小熱電廠汽動給水泵排汽方式

        中小熱電廠給水泵常采用電動機拖動。采暖期最大熱負荷時全廠鍋爐蒸發(fā)量如有富余,為節(jié)省給水泵廠用電,可將電動泵改為汽動泵,利用富余新汽進入汽動泵汽輪機,其排汽進入外供熱網(wǎng)系統(tǒng),可增加外供電量,提高經(jīng)濟效益,但不可能有節(jié)能效益。若采用供熱抽汽驅(qū)動給水泵汽輪機,排汽排入回熱系統(tǒng)除氧器作為加熱蒸汽,回收節(jié)流損失來驅(qū)動小汽輪機,經(jīng)濟效益和節(jié)能效益均為最大。

        1.1 用富余新汽拖動給水泵

        以3×75 t/h中溫中壓CFB鍋爐2×C12-3.43/0.98抽凝機組為例,其采暖期負荷為100 t/h,非采暖期負荷為75 t/h。常規(guī)設計3臺鍋爐配4臺電動給水泵,1臺備用,3臺運行。根據(jù)新汽富余量和給水量要求,選用2臺汽動給水泵,小型背壓汽輪機作功后的排汽同0.98 MPa供熱抽汽匯合后外供。汽動給水泵汽輪機的主要參數(shù):額定功率為250 kW,進汽壓力為3.5 MPa,進汽溫度為450℃,進汽量為7 t/h,排汽壓力為0.98 MPa,排汽溫度為330℃,排汽焓值為3 176 kJ/kg,額定轉(zhuǎn)速為3 000 r/min。

        由表1可知,在發(fā)電量和供熱量不變的情況下,鍋爐產(chǎn)汽量增加4 t/h(冷源損失增加約4 t/h),發(fā)電煤耗略有增加,有經(jīng)濟效益無節(jié)能效益。

        表1 不同給水泵的主要技術經(jīng)濟指標

        1.2 用抽汽驅(qū)動汽動給水泵

        以裝機容量30 MW、2×C12-3.43/0.98抽凝機組和1臺C6-3.43/0.98抽凝機組配置4臺75 t/h中壓中溫鍋爐為例,其除氧器用汽量為12 t/h。原采用工業(yè)抽汽參數(shù)為0.98 MPa和310℃,經(jīng)節(jié)流減壓送往大氣式除氧器。若采用抽汽驅(qū)動汽動給水泵的方案,可回收節(jié)流損失。投資雖增加87萬元,但上網(wǎng)電收入年增加322萬元,經(jīng)濟效益良好。在保證發(fā)電標準煤耗和供熱標準煤耗不變時,可多供電1 000 kW,兼顧了節(jié)能與熱經(jīng)濟性。

        2 300 MW濕冷機組排汽方式

        2.1 常規(guī)排入主凝汽器

        如圖1所示,常規(guī)小汽輪機的排汽直接引入主機凝汽器[1]。

        2.1.1 排汽壓力變化的耗差

        給水泵用汽量增大使4段抽汽等效焓降降低,煤耗增大。排汽直接進入主凝汽器必然引起凝汽器真空度降低,排汽壓力增大。此時,排汽焓的變化引起機組有效焓降的變化;凝結(jié)水溫的改變引起最末一級低壓加熱器抽汽量的變化。

        圖1 常規(guī)小汽輪機排汽熱力系統(tǒng)

        式中:bb、ηi、hc、hn、h8、η′分別為標準煤耗、汽輪機內(nèi)效率、排汽焓、凝結(jié)水焓、第8段抽汽焓和抽汽效率;ΔH1為排汽壓力變化導致新蒸汽作功減少;ΔH2為凝結(jié)水溫變化、第8段抽汽變化導致新蒸汽等效焓降增加。

        2.1.2 計算結(jié)果

        以某300 MW機組為例,分析小汽輪機排汽排入凝汽器時的排汽壓力和機組煤耗等變化情況。計算結(jié)果如表2所示。

        由此可知,排汽壓力升高1 kPa,標準煤耗增加約0.68 g/kW·h。

        2.2 加裝小汽輪機排汽冷卻器

        如圖2所示,在除鹽裝置DE后加一排汽冷卻器,設計為混合式。凝結(jié)水在冷卻器內(nèi)經(jīng)過霧化噴嘴霧化后與排入冷卻器的小汽輪機排汽混合,混合后的凝結(jié)水經(jīng)凝結(jié)水升壓泵BP送入軸封加熱器加熱[5]。

        表2 排汽進入凝汽器前后主要參數(shù)

        圖2 加裝排汽冷卻器的熱力系統(tǒng)

        表3 改造前后機組的主要熱經(jīng)濟性指標[4]

        以某300 MW機組為例,其主蒸汽流量D0=918 t/h,主蒸汽排汽壓力pc=5.4 kPa,排汽焓hc=2 359.7 kJ/kg;凝結(jié)水流量Dn=695.83 t/h,凝汽器蒸汽負荷 Dc=563.31 t/h,凝結(jié)水焓 hn=143.4 kJ/kg;給水泵小汽輪機排汽壓力為6.57 kPa,進汽焓值 hxq=3 134.2 kJ/kg,排汽焓 hcq=2 477.7 kJ/kg,小汽輪機的抽汽份額 αxq=0.037 933。

        由表3可知,加裝小汽輪機排汽冷卻器后,機組裝置效率提高約0.037%,標準煤耗能降低0.24 g/kW·h。

        3 結(jié)論

        a. 中小熱電廠給水泵拖動方式多數(shù)采用電動,個別采用汽輪機拖動。利用鍋爐富余蒸汽驅(qū)動小汽輪機拖動給水泵,只能提高經(jīng)濟效益;采用抽凝式小汽輪機拖動方式,可有效回收排汽進入除氧器的節(jié)流損失,既節(jié)能又經(jīng)濟。

        b. 300 MW及以上機組鍋爐大部分都采用汽動給水泵供水,小汽輪機排汽直接引入主機凝汽器,雖簡化了系統(tǒng),增加了運行靈活性,但因小汽輪機排汽與主凝汽器壓力相差1 kPa以上,排汽管阻力又偏大,導致小汽輪機排汽壓力和排汽焓偏高,主凝汽器熱負荷偏大。

        c. 加裝小汽輪機排汽冷卻器后,主機凝結(jié)水與小汽輪機排汽在冷卻器內(nèi)混合換熱,可減少凝汽器蒸汽負荷,提高凝汽器真空,減少第8段抽汽量和小汽輪機進汽量,提高了機組熱經(jīng)濟性。

        [1]鄭體寬.熱力發(fā)電廠 [M].北京:中國電力出版社,2000.

        [2]沈士一,康 松.汽輪機原理[M].北京:中國電力出版社,1992.

        [3]齊復東,賈樹本,馬義偉.電站凝汽設備和冷卻系統(tǒng)[M].北京:水利電力出版社,1990.

        [4]林萬超.火電廠熱系統(tǒng)節(jié)能理論[M].西安:西安交通大學出版社,1994.

        [5]周蘭欣,安 娜,陳素敏.給水泵汽輪機排汽引入冷卻器熱經(jīng)濟性分析 [J].華東電力,2008,36(9):99-101.

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