热网循环泵驱动方式选择

【摘要】随着国家能源政策的调整，300MW级供热机组已经逐渐成为热电联产机组的主力机型，单台机组最大抽汽量达到了550～600t/h，按照一般建设两台机组考虑，热网循环水量在10000t/h左右，热网循环水泵功率较大。按照各发电集团设计优化的理念，希望能够尽可能的降低厂用电率，以期获得较好的经济指标以及较大的供电收益。所以本文对现有的热网循环水泵电动与汽动的驱动方式进行了分析论证， 采用电动机驱动方案比工业汽轮机驱动方案节省初投资348万元，节省年运行费用约132万元，经济性最好。本文推荐热网循环水泵为电动机驱动。

【关键词】供热；热网循环水泵；电动；汽动

0.前言

目前，国内的热电联产机组多为300MW级供热机组，按照该等级机组的最大供热能力，热网循环水泵的流量将达到10000t/h。由于电厂一般距市区较远，热网供热半径多的达到十几公里，阻力较大，因此，作为热水网供热“心脏”的热网主循环水泵需配置高扬程、大功率水泵，拖动水泵的功率几乎均在1000kW以上。

热网循环水泵大多数都是由电动机驱动，系统简单，但是也有一些电厂出于减少厂用电的目的，使用工业汽轮机驱动热网泵。本文即针对这两种驱动方式进行技术经济的分析，为电厂的设备选型提供参考。

1.热网循环水泵驱动方式的介绍

热网循环水泵一般分为两类，一类为电动热网循环水泵，驱动设备为电动机，另一类为汽动热网循环水泵，驱动设备为工业汽轮机。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。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。热网循环水泵在所有的采暖供热机组中均有应用，基本上都采取的是第一类电动机驱动的方式，采用液力耦合器或者变频器进行调节。目前也有一些热电厂也采用了汽动的热网循环水泵，例如华能临沂电厂、华能国际丹东电厂、江苏阳光璜塘电厂等。

2.电泵和汽泵的技术经济比较

2.1比较原则

在电厂中，采用工业汽轮机驱动设备主要是为了在发电机容量相同的情况下，适当增加锅炉的出力，电厂能多向电网供电。

由于热网循环水泵数量多、功率有限，且配置单独的汽轮机系统复杂、布置紧张，所以，国内目前投运的300MW级供热机组，除少数电厂采用汽泵外，例如华能临沂热电厂每台机组配置两台50%汽泵，另设1台50%电泵作为备用，大多数电厂均配置电动热网循环水泵。

对汽泵方案和电泵方案进行全面的比较的两个基本原则：

其一、两个方案的比较基础是各主机配置容量相同，即锅炉的各种出力工况下给水流量、汽轮机的主蒸汽、再热蒸汽压力、温度和流量参数相同、发电机容量相同。汽轮机维持高、中压缸设计基本不变，因此各主机的价格基本相同。主机配置相同，主要是由于主机的定义是按照纯凝工况来进行设计，所以，不论是采用汽动或者是电动热网循环水泵，对机组的容量没有影响。

其二、两个方案循环水泵组配置相似，功能基本相同，电泵方案采用2×50%容量电动调速热网循环水泵，汽泵方案采用2×50%容量汽动热网循环水泵。全厂共设4台热网循环水泵，不设备用泵。

2.2两种方案对于汽机热平衡图的影响

东方汽轮机厂对于某工程的相同外界条件，分别提供了配置电动热网循环水泵和汽动热网循环水泵的热平衡图，两个方案的各工况主蒸汽、再热蒸汽的流量、压力、温度均相等。

采暖期额定抽汽工况主蒸汽参数如下：1144.5t/h，24.2MPa（a），566℃，此时，电泵方案发电机端输出电量为320.817MW，汽机热耗为6342kJ/kWh，汽泵方案发电机端输出电量为318.847MW，汽机热耗为6357kJ/kWh。

热平衡图上真实、详细的各技术参数是进行方案比较的基础。

2.3安全可靠性比较

汽动泵系统相对复杂，运行操作也比较复杂，工业汽轮机的进汽参数会随着主机参数变化而昼夜变化，运行调节频繁。

电动泵方案系统简单，操作方便，能够快速启动，不但能满足带基本负荷的运行要求，同时也能满足机组调峰运行时灵活调节的要求。另外电动泵运行不受主机参数变化的影响。

所以，在安全可靠性上汽动泵不如电动泵。且在国内在热网循环水泵上采用汽动泵的电厂并不多。

另一方面，汽动泵从四段抽汽作为汽源，在最大循环水量时，抽汽量基本已达到四段抽汽的极限，汽轮机不能提供辅助蒸汽作为机组的备用汽源，必须通过其他的方式获得辅助汽源。

2.4两种配置方案对投资的影响分析

2.4.1主机设备比较

两个方案配置的锅炉参数完全一样，故对锅炉的选择无影响。

电泵方案将局部增加中压缸的通流量，经咨询汽机厂，此变化基本不影响机组价格。

2.4.2控制系统比较

电泵方案的循环水调节在DCS中实现，控制点数较少。

汽泵方案的循环水调节在循环泵汽轮机电液控制系统（MEH）中实现，控制点数较多，需要增加专用的MEH机柜，控制方案较复杂。循环泵汽机的运行又受到大机抽汽的影响，同时又影响了循环水的调节。另外、由于控制点数增加，需增加计算机电缆和有关的控制柜，两台机组约增加60万元。

2.4.3电气系统比较

在电缆和开关柜方面，电泵方案较汽泵方案的用量有所增加，两台机组约增加60万元。

2.4.4主厂房设备布置及安装比较

热网循环泵的配置方案对主厂房的布置格局和主厂房容积将产生影响。若采用汽动循环水泵，由于工业汽轮机的进汽来自四段抽汽，排汽排至五段抽汽，管道系统较为复杂，因此采用单元制的采暖供热系统，热网设备分散布置在汽机房内较为合适。电动循环水泵不受此限制，既可以分散布置在汽机房内，也可以集中布置热网首站。

将热网设备分散布置在汽机房，取消热网首站，供热蒸汽管道长度减少，但是增加了供回水管道，且管道较大，在汽机房内布置也比较困难。

2.5年运行费用比较

根据本工程汽轮机热平衡图，按标准煤耗计算可以看出：由于主机的效率高于工业汽轮机，所以电动热网循环水泵的发电量扣除电动机消耗后供电量仍高于汽动热网循环水泵。所以电动方案可以增加电厂的收益（比较基于相同主蒸汽量，上网电价取0.3435元/kWh）。

目前国内很多大容量的机组推荐采用汽动风机，主要原因是在机组的工况定义中，采用汽动风机后可以增加主蒸汽的流量，扣除引风机的用汽量后，还可以发铭牌功率，这样就可以增加供电量，获得较大的供电收益。但是对于热网循环水泵而言，由于机组的工况定义是在纯凝工况，所以在供热时，并不能增加主蒸汽流量，从而导致发电量小于电动方案。

2.6综合经济分析

注：年固定费用率取14.5%。

3.结论

根据以上简要分析，得出结论如下：汽动热网循环水泵系统复杂、初投资高、运行费用高，综合比较后不如电动循环水泵方案，本文不推荐。

电动循环水泵方案具有初投资少，系统简单，易于布置，设备可利用率及可靠性高等特点。不论从技术还是经济性比较，都优于汽动泵方案。

因此，本文对于2×350MW供热机组的热网循环水泵，推荐采用电动方案。