工业汽轮机代替电动机拖动水泵在热电厂首站应用节能效益分析

工业汽轮机代替电动机拖动水泵在热电厂首站应用节能效益分析

摘 要】通过工业汽轮机在热电厂首站实际应用的投资和节能效益分析，采用工业汽轮机代替电动机拖动水泵等大功率设备，蒸汽能源得以梯级利用，提高了能源的综合利用率，具有明显的节能效益和经济效益，应得到推广应用。
-----北京市煤气热力工程设计院有限公司 王建国 王 峥 杨宏斌

1 概述 
能源问题已成为国民经济发展的重要影响因素，如何节约能源、合理利用能源成为当今社会各领域共同关注的课题。要节约能源首先应合理利用能源，能源的合理利用就是按其品位逐级加以利用。例如，在热电联产系统中，高、中温蒸汽先用来发电，低温余热用来供热。而能量品位的高低，是用它可转换为机械功的大小来度量，由于热能不可能全部转换为机械功，因而，与机械能、电能相比，其品位较低。热功转换效率与温度高低有关，高温热能的品位高于低温热能。一切不可逆过程均朝着降低能量品位的方向进行，能源的梯级利用可以提高整个系统的能源利用效率，是节能的重要措施。

近几年来，采用工业汽轮机在热电厂和城市集中供热系统中拖动锅炉给水泵、风机、循环水泵等的应用，成为节能降耗，提高经济效益的一条有效途径。在城市集中供热系统中，热网主循环水泵，一般都是由大功率电动机驱动的，www.china-heating.com并配有变频调速装置，在进行青岛某热电厂首站工程设计时，为降低电耗、节约成本、经济运行，经过多方案论证比较，采用工业汽轮机代替大功率电动机驱动热网循环水泵，能源得到合理利用，取得了较好的节能和经济运行的经验。 

2 工业汽轮机简介
工业汽轮机一般为背压式，是以压力蒸汽冲动汽轮机叶轮做功的原动机。它可以代替电动机拖动水泵、油泵、风机等各种转动设备，也可以带动发电机发电。汽轮机的进汽可以是新蒸汽，也可以是汽轮机的抽汽或背压排汽，汽轮机做功后的排气，还可以用来满足用户用汽的需要，是一种蒸汽能源梯级利用的节能设备。图1为工业汽轮机驱动循环水泵系统示意图，利用电厂背压排汽或抽汽驱动工业汽轮机拖动循环水泵，排汽可用于热网水加热。

工业汽轮机与其它原动机相比，具有独特的优点：可以满足用户发电、用汽的需要，而且热能的综合利用效率高、发电成本低；也可以满足电网突然停电，而工艺过程不允许机动设备停止工作的要求；还可以不通过变速装置满足设备变转速的要求，而且在变负荷工况下调节范围大、效果好，调节平稳；并且还可以在有防爆要求的场所使用，替代复杂、昂贵的防爆电动机系统，满足场所安全性的要求。　　
3 应用实例 
3.1 工程概况 
青岛某热电厂首站的供热面积为350万平方米，热负荷为185.5MW。
该热电厂原设计为利用汽轮机抽汽，直接对外供热，过热蒸汽参数为：0.98MPa、280℃。为增大供热半径、减少供热损失、节约能源、降低运行费用，拟在热电厂设置首站，采用高温热水（一次水）供热，热水管网设计供回水温度130℃/70℃，热网循环水流量为2660t/h，首站出口供回水管网需要的压差为96mH2O。热网循环水泵按两用一备设置，www.china-heating.com单台水泵流量为1500t/h，扬程为112 mH2O。在循环水泵驱动方式选择时，由于首站紧邻热电厂，供汽稳定，虽供电也有保证，价格也较市网用电便宜，但为了进一步为节省电耗、提高全厂的经济效益，考虑到蒸汽供汽压力较高，本工程采用2台700kW背压工业汽轮机驱动循环水泵，并将作功后的蒸汽加热循环水，充分利用背压工业汽轮机排汽余热，为保证热网运行的安全可靠和节省投资，备用泵采用电动水泵。水泵和工业汽轮机参数见表1和表2

3.2 采用工业汽轮机的技术经济分析 
3.2.1 投资分析 
若采用电动机驱动水泵，1台10kV，700kW的高压电动机及相应的变频调速装置，以及配置高压开关柜等，投资约为120万元，2台投资为240万元。选用工业汽轮机拖动：1台700kW的工业汽轮机及调速装置、附属设备等投资约为53万元，2台工业汽轮机投资106万元，蒸汽管道和阀门附件和安装等较电动机驱动水泵增加投资约15万元。选用工业汽轮机拖动比电动机驱动投资节省约119万元。

3.2.2 运行成本分析 
首先对两方案蒸汽耗量进行计算分析，详见表3 蒸汽耗量表。
首站的供热热负荷为185.5MW。经计算，选用工业汽轮机拖动循环水泵，