300mW级采暖抽汽机组凝结水泵配置方案研究

摘要 凝结水泵的配置方案对机组安全稳定、经济运行具有很大的影响。本文对300mW级采暖抽汽机组凝结水泵配置方案进行技术经济比较，提出采用3×35％容量的凝结水泵配置方案，每台机组设一套变频调速装置。

关键词 300mW；采暖抽汽；凝结水泵；配置

中图分类号TU83 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）54-0036-02

1 概述

本文研究内容：火力发电厂300mW级采暖抽汽机组凝结水泵的选型及配置方案。

1）对凝结水泵配置方案进行综合经济比较；

2）针对采暖抽汽机组凝结水流量特性，对采用变频装置的经济性进行分析。

2 300mW级机组凝结水泵配置

目前，国内投运的300mW机组凝泵配置大部分为：2×100％容量凝结水泵或者3×50％容量凝结水泵，其中不少机组的凝结水泵采用变频调速。可见国内大多数电厂均按照《火力发电厂设计技术规程》的要求，采用2×100％或3×50％容量的凝结水泵配置方式。

也有少部分电厂凝结水系统采用3×35％容量凝结水泵的配置方案，其单泵容量与135mW机组100％容量的凝结水泵相当。根据调研，300mW及135mW机组凝结水泵故障率很低。凝结水泵的可靠性是能充分保证的，不设置备用是完全可行的。

我国北方的300mW级机组大多为采暖抽汽机组，而且采暖周期长。根据抽汽量的大小，在额定采暖抽汽工况下，凝结水流量会远远偏离VWO工况对应流量，有的机组甚至只有VWO工况对应流量的1/3。若采用2×100％容量的凝结水泵，则单泵的负荷波动大；在采暖期凝泵将长期处于低负荷运行。这种配置方案既不合理，也不经济，因此不予考虑。

凝结水系统可采用3×35％容量的凝结水泵或3×50％容量的凝结水泵。在采暖期只需要1台凝泵运行，另外2台凝泵可作备用。两方案在采暖期的可靠性都是有保障的。

本文将重点对我国某北方地区300mW级采暖机组3×35％与3×50％凝结水泵配置方案进行比较，推荐出较优方案。

3 凝结水泵配置方案经济性比较

如上所述，300mW级采暖抽汽机组凝结水泵的设置有如下两种配置方案：

1）方案一：每台机组配置3×35％容量凝结水泵；

2）方案二：每台机组配置3×50％容量凝结水泵。

为便于进行详细的技术经济比较，假定每台机组额定工业抽汽量50t/h，额定采暖抽汽量500t/h，采暖抽汽疏水直接至除氧器。

根据汽轮机热平衡图，VWO工况下最大凝结水量为851t/h，凝结水泵选型参数见表1。

项目名称 单位 3×35% 3×50%

最大凝结水量 t/h 284 426

单台凝结水泵容量 t/h 312 469

扬程 m 285 285

电机功率 kW 355 560

机组满负荷时凝泵总轴功率（非采暖期） kW 267×3 397×2

表1凝结水泵选型表（每台机组，不考虑变频）

机组在额定采暖抽汽工况下，凝结水量为306t/h，约为VWO工况下总凝结水流量（含10％设计裕量）的1/3。

机组年利用小时数为5 500小时，其中采暖期4 080小时。根据某电厂可研报告热负荷数据，再按照最大采暖热负荷1 200t/h进行折算，假设采暖期机组带最大热负荷（约1 200t/h，两台机组，下同）的时间为2 134小时，机组带平均热负荷（约816t/h）的时间为1 632小时，机组带最小热负荷（约597t/h）的时间为314小时。非采暖期折算运行小时数：（5500×33-2134×25.9-1632×27.5-314×29.4）/33=2185。假设非采暖期机组按照表2所示的运行模式运行。

主机负荷 每年运行小时数

100% 1200

70% 900

50% 530

30％ 300

非采暖期总运行时间 2930

表2非采暖期机组运行模式

在采暖期额定抽汽工况下，只需开一台35％容量的凝结水泵即可满足机组对凝结水量的要求，且凝结水泵为满负荷运行，效率很高；而在此工况下50％容量的凝结水泵效率较低，功耗较大。3×35％方案与3×50％方案的综合经济比较估算见表3、表4、表5（均为每台机组，不考虑变频）。

项目 单位 3×35％方案 3×50％方案

采暖期最大热负荷凝泵总轴功率 kW 208kW 231kW

采暖期最大热负荷运行小时数 h 2134 2134

采暖期平均热负荷凝泵总轴功率 kW 188×2 357

采暖期平均热负荷运行小时数 h 1632 1632

采暖期最小热负荷凝泵总轴功率 kW 230×2 255×2

采暖期最小热负荷运行小时数 h 314 314

采暖期运行小时数 h 4080 4080

采暖期年用厂用电 kW・h 1.202×106 1.236×106

表3采暖期用电量比较（每台机组）

项目 单位 3×35％方案 3×50％方案

100％负荷凝泵总轴功率 kW 3×237 2×365

100％负荷运行小时数 h 1200 1200

70％负荷凝泵总轴功率 kW 2×224 2×249

70％负荷运行小时数 h 900 900

50％负荷凝泵总轴功率 h 2×174 334

50％负荷运行小时数 h 530 530

30％负荷凝泵总轴功率 kW 212 235

30％负荷运行小时数 h 300 300

非采暖期总运行小时数 h 2930 2930

非采暖期年用厂用电 kW・h 1.504×106 1.572×106

表4非采暖期用电量比较

项目 单位 3×35％方案 3×50％方案

采暖期年用厂用电 kW・h 1.202×106 1.236×106

非采暖期年用厂用电 kW・h 1.504×106 1.572×106

全年用电量 kW・h 2.706×106 2.808×106

全年节省电量 kW・h 0.102×106 基准

全年节省运行电费 万元 3.83 基准

表5综合经济比较

注：以上表格中，上网电价按照0.3757元/kW・h计算。

由表3和表4可知，在采暖期和非采暖期3×35％容量方案均可以节约大量的厂用电，每台机组节电量分别为34 000kW・h和68 000kW・h。

由表5可知，3×35％容量方案比3×50％容量方案具有较大的优势，单台机组年节约运行电费3.83万元。

在投资方面，3台35％容量的凝结水泵的价格（约125万）低于3台50％容量的凝结水泵的价格（约165万）。

结合采暖抽汽机组凝结水的流量特性，采用3×35％容量的凝结水泵具有较大的综合经济优势，既节省初投资，又节省运行费用。凝结水系统采用3×35％容量的凝结水泵配置方案是一种较佳的选择。

4 采用变频装置的经济性分析

对于非变频调节的凝结水泵，机组的任意一个负荷运行都存在除氧器水位调节阀的节流损失。在低负荷时除氧器压力降低，凝结水泵由于流量降低扬程将增大，除氧器水位调节阀的节流损失更大。凝结水泵电机若采用变频装置，则可通过降低电机的转速来满足机组低负荷时凝结水流量和压力的要求，对于长时间在低负荷运行的机组来说，节能降耗效果明显。目前国内已投运的300mW机组中，不少机组的凝结水泵均改造成变频调速，如包头第三热电厂300mW机组50％容量的凝结水泵，节能效果较好。

表6、表7为3×35％容量的凝结水泵采用变频装置用电量估算表（每台机组）。每台机组设一台变频器。

项目 单位 3×35％方案（变频）

采暖期最大热负荷凝泵总轴功率 kW 163

采暖期最大热负荷运行小时数 h 2134

采暖期平均热负荷凝泵总轴功率 kW 284

采暖期平均热负荷运行小时数 h 1632

采暖期最小热负荷凝泵总轴功率 kW 396

采暖期最小热负荷运行小时数 h 314

采暖期运行小时数 h 4080

采暖期年用厂用电 kW・h 0.936×106

表6采暖期用电量

项目 单位 3×35％方案（变频）

100％负荷凝泵总轴功率 kW 635

100％负荷运行小时数 h 1200

70％负荷凝泵总轴功率 kW 368

70％负荷运行小时数 h 900

50％负荷凝泵总轴功率 h 274

50％负荷运行小时数 h 530

30％负荷凝泵总轴功率 kW 171

30％负荷运行小时数 h 300

非采暖期总运行小时数 h 2930

非采暖期年用厂用电 kW・h 1.290×106

表7非采暖期用电量

3×35％容量凝结水泵不设变频装置和设变频装置技术经济对比表，见表8。

项目 单位 3×35％（变频） 3×35％（不变频）

年用厂用电 kW・h 2.226×106 2.706×106

变频器能耗及空调能耗

（取电机功率的4％） kW・h 0.1×106 基准

年节省电量 kW・h 0.58×106 基准

年节省运行费用 万元 21.8 基准

土建、电控费用 万元 15 基准

变频器初投资 万元 28.4 基准

增加的初投资总费用 万元 43.4 基准

变频器投资汇报年限 年 2.2 /

表8凝结水泵变频装置综合经济性分析（每台机组）

注：以上表格中，电价按照0.3757元/（kW・h）、贷款利率按照7％、20年折现系数10.59、变频器价格按照800元/kW计算。

根据以上各表可以看出：

1）由表6和表7可知，凝结水泵采用变频调速可以减少泵的耗功，每台机组每年可以节约运行费用约21.8万元，节电效益显著；

2）由表8可知，对于按照35％容量配置的凝结水泵，设置变频器虽增加了投资，但在3年内就可以收回投资，在寿命期内综合经济效益明显。

5 结论

1）根据300mW级采暖抽汽机组凝结水流量特性，推荐采用3×35％容量凝结水泵配置方案。该方案与常规2×100％或3×50％容量配置的凝结水泵相比，投资最少，运行费用最低；

2）凝结水泵采用变频调速能有效降低厂用电，节省运行电费。3年内即可收回变频器的投资。故采暖抽汽机组凝结水泵推荐采用变频调速，每台机组设置一套变频装置；

3）需要说明的是，本文所有计算是在假定的机组运行模式下进行，即采暖期4 080小时/年，折算非采暖期2 185小时/年。在此基础上得出300mW级采暖抽汽机组凝结水泵最佳配置方案：采用3×35％容量的凝结水泵，每台机组设一台变频调速装置。

参考文献

[1]郭立君.泵与风机[M].2版.中国电力出版社，1997：25.

[2]（DL 5000-2000）火力发电厂设计技术规程[M].中国电力出版社，2000：67.