火力发电厂汽轮机驱动给水泵节能分析

郑彦俊

（嘉峪关宏晟电热公司热电分公司，甘肃嘉峪关 735100）

1 汽轮机驱动给水泵概述

火力发电厂一般将锅炉产生的蒸汽回收利用，采用汽轮机将蒸汽回收，将蒸汽做功发电后排出，冷却后通过冷清器引入热力除氧器中，将凝结水中的氧气通过锅炉给水泵在此输入锅炉中，最终实现循环利用的目标。一般而言，锅炉出口处的蒸汽压力和温度高于热力除氧器出口处的蒸汽压力和温度，如果不经过汽轮机给水泵，需要将前者的蒸汽压力和温度适当地降低，保持两者平衡才可以相互传输，在此过程中会有部分能量被消耗掉。因此需要通过汽轮机给水泵来起到中转作用，以此确保能量守恒，提高能源利用率。在操作汽轮机给水泵的过程中，需要根据运行中的环境变化来控制速度，以此确保锅炉可以源源不断地供应热量，一般需要通过电解液调节系统来控制其运行速度。该系统操作简单，可调速的范围广，主要通过信号控制系统反馈装置来操作的，汽轮机驱动给水泵基本原理主要为：先通过终端信号收集器将信号传输给调速器，后根据系统调节汽轮机主汽阀开口来控制进入汽轮机的蒸汽速度，并适当地调整汽轮机转轮速度，以此来调节给水泵的流量[1]。

当前，汽轮机给水泵和各种冷却、控制调速系统相关设备都已经被广泛应用在了相关企业中，汽轮机给水泵作为一种一体化集成技术，可以有效提高生产效率，简化安装程序。火力发电厂，也广泛应用了一体化集成设备系统，该系统主要由汽轮机主机、调速器和给水泵、油箱、冷却器组成，安装简便，造型轻小，应用效果佳。火力发电厂汽轮机驱动方式主要采用扬程的方式，可以极大降低功率运行限制，以此提高水泵机组功率运行需求，当锅炉处于低负荷运行状态时，汽轮机可以自动调节转速，以此保护水阀门不受影响。另外，给水泵和汽轮机是一体的，可以直接进行能量转化，最终提高机组的运行效率和能源利用率。当前火力发电厂抽气处理也是通过汽轮机机组来运行的，以此降低的能源消耗。

汽轮机驱动给水泵可以将能量转化过程中的热能先转化为电能、再转化为机械能，其传统的模式是定速模式，后期通过技术改造，采用了变频模式，该模式可以有效解决传统模式的弊端和不足，也可以有效控制能量消耗率。总之，汽轮机主要将热能转化为机械能，通过汽轮机主机进气量来控制给水泵的压力，以此提高运行效率降低能耗[2]。

2 火力发电厂汽轮机驱动给水泵节能分析

汽轮机给水泵供水过程中，可以自动调节汽轮机的功率，以此确保水泵驱动在额定功率内，火力发电厂汽轮机工作时，先需要启动汽轮机驱动给水泵，后将水泵中的水输入锅炉中，燃烧锅炉，促使水蒸发为水蒸气。在此过程中，汽轮机会自动控制功率和速度，并通过调系统控制给水泵中的水流速度，不仅可以确保锅炉持续加热，也可以提高热能利用率，最终最大效率地节约了电能，有效控制了汽轮机的运行负荷。火力发电厂汽轮机的运行中关闭出水阀门时也会对冷水泵节流产生一定的影响，汽轮机在额定功率下，蒸汽以额定速度喷出，汽轮机转速也是额定的，最终通过控制轮子速度减少汽轮机的热能量消耗率，最终实现汽轮起驱动给水泵的节能目标。另外，也可以通过改造水泵来提高效率，一方面可以先预测给水泵中的流量，通过水泵进出流量和速度作为汽轮机测定数据，根据数据来调节汽轮机运行功率，另一方面也可以在汽轮机驱动给水泵运行前，先预测整个过程中的数据，根据数据差异来改造设备，以此控制能源消耗量。

汽轮机驱动给水泵系统也可能会出现人为操作失误，因此需要做好系统各环节的控制工作，避免出现能源浪费现象，最终降低发电厂的运行成本。其具体的性能表现如下：①大功率运转。汽轮机驱动给水泵可以优化一体化设备水泵运行方式，通过驱动装置将汽轮机产生的热能将水分气化，以蒸汽作为驱动力来控制水泵阀门，不需要人工操作，提高了水泵的工作效率，有效避免了水泵运行中的热能损失，提高了节能效率。汽轮机本身转轮转速不受功率的影响，因此火力发电厂发电站运行中可以适当地提高汽轮功率，以此确保水泵中的流量和水压符合标准，以此实现大功率供电。②高效率的调节功能。汽轮机本身就具有一定的负荷变载作用，汽轮机在运转时产生的热能可以驱动水泵持续供水，以此调节锅炉中的高低负荷变化，最终调节水泵中的水流速度，实现火力发电过程中的节流和控制目标。汽轮机驱动水泵工作时，汽轮机主要通过调节水流速度和流量来保证汽轮机持续运转，最终在汽轮机体转速达标的基础上控制气缸气压。由此可见，气压控制和调节，可以确保汽轮机根据火力发电厂实际生产需求来输出发电量，在满足电力需求的基础上，提高电力利用效率[3]。

3 火力发电厂汽轮机驱动给水泵改造

3.1 案例分析

某火力发电企业循环流化床锅炉总共6台，电动能源给水泵总共6台，为锅炉提供水，背压机组和背压供热机组各2台，以此满足火力发电企业日常生产供电、用热需求，以上这些设备可以都可以有效提高发电企业用电效率。以上电动给水泵设备主要采用工频电机组间接驱动方式进行运作的，因此无法有效控制水泵转速，如果供热负荷减小，会影响管道内的水压流速，因此需要企业加强给水泵改造力度，通过节能降低、延长设备使用时间，来提高电厂的总用电效率。

火力发电企业改造给水泵前，先需要综合考虑各方面因素，遵循经济性和适用性原则来制定相关参数和标准，以此给出多种方案：①运用3台给水泵和1台变频器，主要调节汽轮机的频率，以此满足锅炉给水量和转速要求，最终实现节电目标，该方案的设备运行预算成本为35万元。②运用3台汽轮机驱动给水泵，考虑到设备运行机组的不同，需要对各机组设备进行改造，以保证整体运行方式统一，改造后的安装和维护费用为20万元。③优化机组运行方式，该方法是一种经济实效的方法，通过以上方案综合对比，结果发现，改造后的汽轮机驱动给水泵，预算成本远低于前者，因此可以选择第三种方案。

3.2 运行数据分析

驱动给水泵汽轮机型号、额定功率、额定进汽压力、汽耗率需要根据工作需要和相关标准进行调试，当锅炉运行台数为5、4、3台时，对汽轮机给水泵运行数据进行实时测量，并将测量后数据进行汇总、记录（见表1）。

表1 汽轮机给水泵各项运行参数

以上数据都考虑了火力发电厂汽轮机参数变化的影响，将进排汽参数作为额定值，对表格的数据进行了以下分析：第一，对汽轮机进行转速调节可以提高水泵汽轮机功率，节约热能损失，负荷越低功率节约效率越高，相比较于2台锅炉运行时的功能，节能效率极大提高。其原因主要是汽轮机运动效率比电动机运行效率高，且在定速运行时需要及时调节阀门水流量，以此会造成水泵的水流损失。第二，汽轮机给水泵额定功率效率高，相比较于额定功率，其在汽轮机水泵组运行时总效率降低值仅为5.30%，可见，汽轮机水泵组转速调节后的运行效率降低值较少。第三，采用公式计算出的给水泵流量高于锅炉进水流量，其主要因为高炉采用的是母管制高压系统，如果对流量转速进行控制，会导致压力大幅降低，无法满足锅炉供水流量需求，也无法保证锅炉运行安全。此时就需要通过水循环利用，确保给水泵扬程方式可以满足锅炉高压运行需求，避免出现流量过大，导致水泵内的水发生气化现象。第四，对原来的汽轮机给水泵进行改造升级后，有效节约了电功率和电费，如果采用除氧器汽源压差驱动汽轮机，可以节约运行成本和人工成本，最终极大提高经济效益[4]。

3.3 汽轮机驱动水泵技术改进

当前，火力发电厂汽轮机水泵控制，主要对单元发电机组进行调节，促使汽轮机实现高驱动化，最终整合水泵运行中的分散单元，在推动辅助操作工艺的基础上，更好的完善了水泵系统。随着汽轮机驱动水泵技术的改进和提升，火力发电厂设备自动化控制技术和水平极大提升，由此可见，加强设备控制可以有效推动设备自动化发展水平，也推动了汽轮机驱动水泵运行中的操作工艺的提升。另外，想要确保电力系统运行稳定，就需要采用多种系统检测技术，尤其是信息监控技术，以此对汽轮机进行全方位调控，最终推动汽轮机驱动水泵系统的广泛应用。但是此过程中也会出现高耗能的问题，对此需要通过增加水泵的方法来提高汽轮机单位功耗中的做功数量，以此提高汽轮机运行效率，最终降低能耗。火力发电厂在实际运用中，一般需要根据汽轮机组的型号安装水泵系统，考虑到水泵负荷范围、运转转速、汽轮机功率需求的不同，需要根据发电站实际情况，科学配置水泵，避免对水泵正常运行产生影响。在改造汽轮机驱动水泵系统时，需要根据具体的运行单元进行分项改进，比如增强水泵数量时，也应该增加除氧器设备，并对除氧器进行持续加热，以此保证热量充足，可以满足汽轮机热量利用需求，最终提高汽轮机驱动水泵运行效率[5]。

4 结束语

随着现代化生产技术的发展，人们对火力发电方式也提出了新的要求，对此火力发电厂需要加强装备改造和升级，在遵循经济性和节能环保的基础上，采用汽轮机驱动给水泵进行发电，通过优化能源转化过程，降低能源消耗量，以此实现节能目标。该一体化装备可以直接将热能转化为机械能，在运行中也可以自动调节水流和速度，以此提高火力发电厂设备运行效率。