(国家能源菏泽发电有限公司汽机检修分部 山东菏泽 274032)
摘要：针对菏泽城区供热增容势在必行的现状，项目组决定对供热首站进行改造，提出了通过对供热首站内的电泵扩容技改为大流量的工业汽轮机驱动的汽动循环泵的技改方案，从而大幅提升了供热能力，成功解决了在供热机组在应对城市供热增容供暖热能力不足的问题，同时满足了城市热负荷进一步增长的需求，并对两者在经济性和其它方面进行了对比分析，表明了该项技术成果节能效果明显，具有显著的经济效益和较大的推广价值，可为电力行业同类型水泵的改造提供成功的参考和借鉴。
关键词：城市供热增容；蒸汽驱动循环泵；节能降耗；经济性分析；
一、研究目的与背景
国电菏泽发电有限公司担任菏泽市区供热工作多年，一直以保障菏泽市区人民群众在冬季正常取暖为己任，深入落实菏泽市“民心工程”关于对外供热的相关精神，秉着“认真负责、开拓进取”的精神，多年来确保着冬季市区的良好供热。
但随着近年菏泽市基础设施建设步伐加快，城市建设速度的大幅提升，市区建成区面积由79.1平方公里增加到143.1平方公里，新建住房面积较往年有了非常大的增加，主城区集中供热面积由320万平方米增加到620万平方米。根据《菏泽市城市供热专项规划（2015～2030年）》初稿，菏泽主城区需菏泽电厂集中供热面积将增至880万平方米。虽然我公司供热首站在设计初期在供热量上留有富余，但供热面积的迅速增加，导致现有的供热设备系统已无法满足城市供热量的需求。
菏泽市区供热需热网循环水泵为城区供水提供动力，首站现有五台电动循环水泵，冬季正常供暖期间运行方式为四运一备，为了满足菏泽城区2018年供热面积的需求，需增加两台电动循环水泵，过多的循环水泵一方面增加了设备的维护工作量；另一方面增加了厂用电，同时增加电动循环水泵，为了满足不同时期对供热量的变化，需要配套变频设备或永磁调速装置。
因此，为了降低厂用电率和单位煤耗，结合实际对城市供热增容进行了辅助蒸汽驱动循环泵改造，并对两者在经济性和其它方面进行了对比分析，为提高热网循环水水量，在原城市热网首站安装两台汽动热网循环泵，与原电动热网循环泵并联使用。
二、现状调查
2.1 问题概况
随着我国经济的快速增长，能源消耗也快速增长，为了实现经济可持续发展，节能减耗是当前社会的责任也是可持续发展的必要条件。作为能源的消耗大户，我公司的节能减耗显的更加重要。同时我公司机组自投运以来，厂用电率和单位煤耗一直在同类机组还有较大差距。为了降低厂用电率和单位煤耗，结合实际对给水泵进行了辅助蒸汽驱动循环泵改造[1]，并对两者在经济性和其它方面进行了对比分析。为提高热网循环水水量，在原城市热网首站安装两台汽动热网循环泵，与原电动热网循环泵并联使用。
我公司供热首站现有六台电动热网循环水泵，其中#1、#2、#3、#4、#5热网循环水泵为城区提供循环水供水动力。定陶供热是在菏泽城区供热基础上扩建，#6热网循环水泵配有永磁调速系统，为定陶城区提供循环水供水动力。
热网循环水泵设备具体参数如下：型号： KSR1660-150；型式：卧式、轴向离心式；级数：1级双吸叶轮；流量：1660m3/h；扬程： 150m；转速： 1480 r/min；效率: 85%；进水温度: 160℃；汽蚀余量(必须):3.86m。
2.2 现状调查
我公司现有供热首站一座，负责向菏泽城区和定陶区提供集中供暖热源，总设计热能力为350MW，热源来自三期330MW机组五抽来汽，热网循环水系统总设计流量为7365t/h，现有供热首站主要设备配置，见下表2-1。
表2-1 菏泽电厂供热首站主要设备配置
通过核算我公司现供热首站热能力为350MW，针对2018年需达到492MW供暖热负荷的现状，为了满足现场实际需要，需在原菏泽供热首站五台热网循环水泵的基础上增加两台热网循环水泵，来满足城市供热增容的需要[2]。然而通过对实际情况进行调查，发现菏泽供热首站建筑面积已无法容纳新增热网循环水泵（如下图2-1）。
图2-1 菏泽电厂供热首站设备布置简图
三、对策及实施
3.1 制定对策
城市供热增容势在必行，针对现状项目组决定对供热首站进行改造，提出了通过对供热首站内的2台电泵（#5、#6热网循环水泵）扩容技改为流量4000-4500 m³/h的工业汽轮机驱动的汽动循环泵的技改方案，具体方案如下：
3.1.1 单泵流量由1660m³/h提升至4000m³/h，从而大幅提升了供热能力,单台机额定循环水流量：4000t/h；循环水回水温度41-53.6℃之间；循环水出水温度68-94℃之间，并在首站北侧加装一台大的加热器，从而大幅提升了供热能力，参数对比如下表3-1。
表3-1 新增热网循环泵与原热网循环泵参数对比
3.2.2 将原#5、#6热网循环水泵移装至除污器间单独供定陶城区使用，菏泽供热首站新增两台汽动循环水泵，将原电机驱动的循环水泵技改为蒸汽驱动的循环水泵，降低厂用电，同时解决了菏泽城区供暖热能力不足的问题，从而满足了城市负荷进一步增长的需求，改造方案如下图3-1。
图3-1 菏泽电厂供热首站辅助蒸汽驱动循环泵扩容改造方案简图
3.2 对策实施
菏泽电厂于非供暖季设备停运期间，对现场设备进行改造安装，如下图3-2：
图3-2 菏泽电厂供热首站辅助蒸汽驱动循环泵増容改造现场设备安装图
热网循环泵驱动汽轮机采用背压式汽轮机，型号为B2.2-0.68/0.15；驱动的热网循环水泵为单级双吸水平中开式离心泵，型号为600S1500；主汽轮机连通管抽汽为驱动汽源，蒸汽压力为0.4~0.796MPa (表压)，供热温度为300～324℃，小汽机排汽压力要求为~0.15MPa (表压)，排汽送入热网低低加热器，作为热网循环水的加热蒸汽，小汽轮机通过联轴器直接与热网循环泵相连接，以驱动热网循环水。
四、效果检查及效益分析
4.1 效果检查
改造后，现汽动热网循环水泵及系统已改造完成并投入运行，通过现场勘察，设备及系统运行良好。目前城市供暖循环水运行参数：循环水流量：6200t/h；循环水回水温度41-53.6℃之间；循环水出水温度68-94℃之间。
4.2 效益分析
4.2.1 通过改造，供暖季运行模式由原电动热网循环水泵四运一备，替换为了一汽泵两电泵运行，从而节余两台电动热网循环水泵运行[3]，通过计算年可节余经济效益计算如下：按单台电动热网循环水泵额定工况功耗1000KW，整个供暖季可节约厂用电720万度，按我厂上网电价0.427元/度计算，节电可产生经济效益为307.44万元。
4.2.2 辅助蒸汽驱动循环泵后，汽泵需用工业蒸汽做为气源， 蒸汽额定参数，如下表4-1：
表4-1 汽轮机用蒸汽额定技术参数
按汽轮机额定进汽量：41 t/h，额定汽耗率18.7Kg/（KW•h），蒸汽焓降162.93 KJ/Kg计算，每小时消耗蒸汽热量为6680.13×103 KJ，按每吨标煤产生29306×103 KJ热量计算，每小时消耗0.241吨标煤，则供暖季需消耗标煤820.6吨。按照标煤550元/吨计算，则多耗标煤费为45.13万元。
4.2.3 通过以上计算，整个供暖季期间净收入经济效益，如下表4-2：
表4-2 辅助蒸汽驱动循环泵在城市供热增容上的经济性分析
根据以上经济性分析得出，通过本次辅助蒸汽驱动循环泵在城市供热增容上的应用，整个供暖季期间净收入经济效益为：307.44-45.13=262.31万元。
因此通过本次改造，实现了改造初期制定的目标，解决了现有供热设备系统供暖热能力不足的问题，满足了城市供热增容的需要，保证了菏泽城区市民在冬季的正常取暖，维护了我公司良好的外部形象，为公司及其他单位同类型水泵的改造提供了成功经验。
参考文献:
[1] 张春发、张燕、董丽娟，电动给水泵和汽动给水泵的经济性比较研究。北京：电力科学与工程，2006:31-33
[2] 陈先玉等，山东菏泽发电厂#2汽轮机双背压双转子循环水供热改造可研报告。山东电力工程咨询院，2017
[3] 王锦荣、吴日舜，锅炉给水泵的经济运行和改进。北京：水利电力出版社，1991
第一作者
万雨芳、工程师、汽轮机设备检修、国电菏泽发电有限公司、山东省光明路1号、
论文作者:万雨芳
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/19
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