我厂目前共有汽动高压锅炉给水泵一台, 电动高压锅炉给水泵三台。根据三台9.8MPa高温高压循环流化床锅炉正常运行时两开一备的使用情况, 由一台汽动泵与一台电动泵并列运行, 剩余两台电泵热备用。单台汽泵汽耗为10.5T/H, 单台电泵电耗为1250k W/H。锅炉所产9.8MPa蒸汽供给空分单元和发电机组单元使用, 当厂用电中断后, 两台运行锅炉由于供水中断将立即全部停车, 尤其在北方冬季 (-25℃以下) 如果发生全厂停电事故将可能在开车过程中造成巨大经济损失。
1 改造空间及经济效益
一般电厂对汽动锅炉给水泵的负荷要求是100%, 电机拖动给水泵为50%[1]。电泵只是在启动第一台锅炉过程中使用, 平时为热备用状态。这样设计的好处是可以充分利用锅炉剩余负荷提供汽动泵所用蒸汽, 同时节约大量电能, 以降低电厂运行成本。
针对我厂目前情况, 可以增加一台容量为1250k W/H的背压式汽动锅炉给水泵 (只增加背压式汽轮机, 不增加水泵, 水泵使用原有高压泵, 将此高压泵电机当成备件入库) , 在正常运行时利用化工系统副产出的2.0MPa蒸汽拖动此新增汽动泵和已有的汽动泵一起运行, 每小时可节约电能1250k W, 经济效益为1250k W×1.0元=1250元, 每年节电费为1250元×8000小时=1000000元 (100万元) 。同时背压排气为0.5MPa蒸汽可用于全厂冬季汽暖供应以及各管道、设备的蒸汽伴热。
2 背压式汽动泵对厂用电中断后锅炉供水的安全重要性
对于背压式汽轮机来说, 没有耗大量循环水的凝汽器设备, 不需要电功率相对较大的凝结泵。例如新增一台进汽参数为2.0MPa、360℃的背压式汽轮机拖动高压锅炉给水泵, 只需要将其稀油站油泵 (1.5k W) 改为应急时直流电 (柴油发电机供应) , 需用冷却水增加一台3k W普通离心式水泵即可将整个机组改造成厂用电 (高压及低压) , 全部中断后仍能正常供水的自供应系统。总体比较背压式汽轮机配套用电设备的总功率远低于凝汽式汽轮机, 所以改造具有可行性强、经济性强的特点[2]。
故针对我厂目前情况, 可采用两台背压式汽动锅炉给水泵供应两台锅炉满负荷运行, 在全厂停电时也能达到为锅炉上水带动锅炉正常运行的目的。即使化工后系统跳车不需要蒸汽, 也能达到冬季时的厂内蒸汽伴热和汽暖供应, 大大增加了全厂冬季开、停车安全性, 同时也增加了锅炉运行的安全性, 国家规范中要求480T/H以上级别循环流化床锅炉必须配置直流电拖动的锅炉给水泵, 已防止锅炉遇停电状况后大量炉内床料储热不能释放造成循环流化床锅炉水冷壁管道永久变形[3]。
3 具体改造方案
方案一:增加一台背压式汽轮机。
方案二:将原有凝汽式汽泵改造为背压式汽泵。
方案三:新增一台背压式汽泵+改造原有汽泵为背压式。
经由上表比较, 方案一与方案三均可在一年内收回投资成本, 但方案三的安全性却要优于方案一和方案二, 这是因为方案三可以提供两台背压式启动锅炉给水泵通过单母管制给两台锅炉供水, 同时两台背压机组的油系统和冷却水系统都使用应急电源和普通电源的双电源, 从而解决一般自备电厂自能自发90%左右并且两台气泵在不同工段上有可能出现断电一台或全部断电的情况。故能确保全厂停电时锅炉给水的及时供应, 确保两台锅炉正常供水无需停炉, 既保障了化工系统设备的正常运行, 也保证了全厂35MW孤网运行的发电机组继续供电, 这样就达到了我厂自备电厂在全厂紧急停电情况下仍能稳定运行的目的。经比较方案三的安全性要明显强于方案一和方案二, 虽然投资上有所增加, 但从长远经济效益和安全运行角度来看, 此改造是三种方案的最为理想也最为安全的。
4 结语
增加备有应急电源的背压式汽动泵机组是利于全厂运行安全性和经济性角度双重增效的一项技术改造, 尤其对于厂用电是以自发自用为主的孤网运行电厂, 增加了其孤网运行的稳定性。其影响势必深远, 所以化工企业、自备电厂企业等相关行业都应使用此设计配置, 此设计应增加为国家行业规范。
摘要：在相关电厂及化工自备电厂, 存在很多锅炉给水泵是由汽轮机拖动完成锅炉上水, 但绝大部分汽轮机拖动给水泵在厂用电 (孤网运行或并网运行) 紧急中断情况下无法继续运行。本文重点阐述利用背压汽轮机机组拖动锅炉给水泵增加应急电源以解决此问题的优势所在, 确保电厂锅炉在厂用电突然中断状态下能保证不断水不停炉。
关键词：背压式汽轮机,锅炉给水泵,直流应急电源,厂用电中断
参考文献
[1] GB50660-2011大中型火力发电厂设计规范[S].
[2] 邱丽霞.热力发电厂第二版[M].中国电力出版社, 2012.11.
[3] DL5000-2000火力发电厂设计技术规范[S].