小汽轮机驱动给水泵和引风机的热经济性分析

第34卷第1期湖南电力HUNANELECTRICPOWER2014年2月doi：10．3969／j．issn．1008—0198．2014．01．016小汽轮机驱动给水泵和引风机的热经济性分析Heateconomyanalysisoffeedpumpandinduceddraughtfandrivenbysmallturbine徐曙(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)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：TK264．9文献标志码：B文章编号：1008．0198(2014)01．0051．03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300MW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300MW及以上机组采用汽动比电动给水泵经济。300MW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：2013—06—26改回日期：2013—11．13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—2kPa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=GAHLP77LP(1)Yesr=GAHs叼sr(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△IlL>AH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300MW机组低压缸内效率设计在88％左右，而小机内效率设计在82％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34卷第1期湖南电力2014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=×—AHl~p'qtpTlc(4)叼P△sr'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>AP叼￡P叼G叼M叼r／AHsr，贝0P1<尸2，小机抽汽返回机组作的功不足以驱动电动给水泵，需要另外提供电量．因此，采用小机驱动给水泵机组输出的净功率较大，经济陛较好；反之则说明小机抽汽返回机组作的功不仅能满足电动给水泵所需，还有部分电量输出，采用电动给水泵较经济。一般而言．发电机和给水泵电机效率均比较稳定，随负荷变化较小。300MW机组的设计发电机效率约在98．9％．给水泵电机设计效率约在95．5％。液力耦合器和变频器在高负荷下的效率约在95％，在不考虑等熵焓降时，300MW负荷下按低压缸效率88％计算．小机内效率高于79％即可节能；如果考虑等熵焓降，需视汽源设计参数、抽汽压损、排汽压损和凝汽器压力等情况进行计算。估计小机内效率高于80％也可节能，因此300MW机组采用小汽轮机驱