供熱機(jī)組熱網(wǎng)循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)節(jié)能優(yōu)化

摘 要： 近年來，我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，節(jié)能理念已經(jīng)成為了社會(huì)重要發(fā)展理念之一，在該理念的引導(dǎo)之下越來越多的企業(yè)開始注重采用節(jié)能減耗技術(shù)。作為供熱系統(tǒng)中較為重要的熱網(wǎng)循環(huán)泵在應(yīng)用過程中常常會(huì)消耗能源，為了提高對(duì)能源的利用率，緩和國內(nèi)社會(huì)發(fā)展與資源供應(yīng)之間的矛盾，必須對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)此，本文進(jìn)行了相關(guān)研究，望對(duì)相關(guān)應(yīng)用提供幫助。

關(guān)鍵詞：供熱機(jī)組 熱網(wǎng)循環(huán)泵 驅(qū)動(dòng)節(jié)能

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2016）12-0264-01

熱網(wǎng)循環(huán)泵是供熱機(jī)組中較為重要的設(shè)備之一，其合理選型以及設(shè)備設(shè)計(jì)良性與否直接關(guān)乎供熱系統(tǒng)的正常運(yùn)行，就目前市場上的熱網(wǎng)循環(huán)水泵來看，部分水泵的設(shè)計(jì)選型中揚(yáng)程設(shè)置較高，這就致使出口閥出現(xiàn)了嚴(yán)重的節(jié)流損失，不僅降低了運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益，還增加了設(shè)備運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)[1]。就此，本文針對(duì)性的對(duì)其循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)節(jié)能進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)合以實(shí)例探討了優(yōu)化過程，旨在提出最佳的補(bǔ)救措施。

一、節(jié)能減耗優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義

就全世界的能源分布情況來看，我國的能源分布相對(duì)較少，資源比較緊缺。改革開放之后，國門大開，國內(nèi)的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，各大行業(yè)更是發(fā)展迅速，整體的工業(yè)水平較高。但是隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，一系列的能源問題和環(huán)境問題隨之產(chǎn)生。據(jù)相關(guān)的研究結(jié)果表明[2]，目前，我國的能源實(shí)際利用率比較低，于是節(jié)能減耗理念逐漸深入人心，越來越多的人開始關(guān)注節(jié)能減耗措施的應(yīng)用。國家提出“資源節(jié)約型”社會(huì)發(fā)展理念，確立了包括電力在內(nèi)的八大節(jié)能降耗的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)，建立了包括電力節(jié)能工程在內(nèi)的國家十大節(jié)能工程等。由此可見，節(jié)能降耗措施的應(yīng)用勢在必行。就目前國內(nèi)的電氣、電力行業(yè)發(fā)展情況來看，均對(duì)能源的消耗比較大，而且其消耗趨勢逐年遞增，我大唐張家口電廠作為規(guī)模較大的電力企業(yè)來說，電力的需求一直都很大，同時(shí)能源的消耗也較大，有趨勢顯示其能耗正在逐漸增多。究其原因主要與行業(yè)發(fā)展有關(guān)，同時(shí)也與行業(yè)本身的發(fā)電裝機(jī)等多種設(shè)備的容量較小、系統(tǒng)較為落后等問題密切相關(guān)。但是隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，能源需求和供應(yīng)之間的矛盾日益凸顯，我企業(yè)正逐步認(rèn)識(shí)到節(jié)能減耗的重要性，在企業(yè)的發(fā)展中也積極將其作為行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)內(nèi)容之一。企業(yè)內(nèi)部正不斷采取和深化節(jié)約型建設(shè)措施，其中對(duì)行業(yè)設(shè)備進(jìn)行了全面的調(diào)整，旨在通過設(shè)備調(diào)整來提高設(shè)備運(yùn)行的效率，同時(shí)降低能源消耗，最終促進(jìn)行業(yè)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

二、供熱機(jī)組熱網(wǎng)循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)節(jié)能優(yōu)化措施

我國的北方地區(qū)供熱時(shí)間較長，設(shè)備需要長期的運(yùn)行，作為供熱機(jī)組中輸送供熱介質(zhì)的主要途徑之一的熱網(wǎng)循環(huán)泵對(duì)能源的消耗相對(duì)較為巨大，為了有效的提高熱網(wǎng)循環(huán)泵的驅(qū)動(dòng)節(jié)能效率，本文論述了下述驅(qū)動(dòng)節(jié)能優(yōu)化舉措→背壓機(jī)驅(qū)動(dòng)熱網(wǎng)循環(huán)泵方案。這種方案減少了電泵方案中的變頻調(diào)速裝置的應(yīng)用，可以調(diào)整其轉(zhuǎn)速[3]。而驅(qū)動(dòng)汽源使用的是工業(yè)抽汽方式，這種抽汽方式的參數(shù)等級(jí)較高，可以通過背壓機(jī)對(duì)余熱進(jìn)行排汽，能夠?qū)⑴牌苯虞斎霟峋W(wǎng)加熱器，最終用作熱網(wǎng)水來利用。由于工業(yè)抽汽的相關(guān)參數(shù)等級(jí)要求較高，所以其具備較強(qiáng)的做功能力。因?yàn)樾∑啓C(jī)的效率相對(duì)比主汽輪機(jī)低，所以從節(jié)能經(jīng)濟(jì)性角度來看，工業(yè)抽汽方式對(duì)小汽機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)最終帶動(dòng)熱網(wǎng)循環(huán)泵的方式仍然具有較大的改善空間?？催€具有一定的提升空間。具體的方案內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：

1.計(jì)算熱力過程

首先，確立循環(huán)泵軸的功率。依照循環(huán)泵流量、效率、揚(yáng)程和密度參數(shù)來計(jì)算熱網(wǎng)循環(huán)水泵軸的功率，具體的計(jì)算公式為：熱網(wǎng)循環(huán)水泵軸的功率= 。

2.確定小汽輪機(jī)的參數(shù)

設(shè)定小汽輪機(jī)的相關(guān)參數(shù)，設(shè)定其功率、轉(zhuǎn)速、排汽溫度、進(jìn)汽溫度、進(jìn)汽壓力、背壓分別為1400kW、1500rmp、200℃、272℃、0.5Mpa、0.2Mpa。由于小機(jī)需要做功，所以在進(jìn)入換熱器的采暖蒸汽量應(yīng)該予以增加，如此才能進(jìn)一步滿足原換熱負(fù)荷[4]。由此需要依照熱平衡原則依照相關(guān)計(jì)算公式來計(jì)算采暖的抽汽量。具體的過程應(yīng)為先利用采暖抽汽來驅(qū)動(dòng)小汽輪機(jī)做功，之后利用小汽機(jī)排汽來對(duì)熱網(wǎng)水進(jìn)行加熱，這樣能夠?qū)Φ推肺徽羝哪芰刻荻冗M(jìn)行充分利用。最終的方案的示意圖如下圖：

上圖中的2、3、4、6、、7、8、9、10、11數(shù)字分別代表采暖抽汽、小汽輪機(jī)、熱網(wǎng)循環(huán)泵、汽輪機(jī)、熱網(wǎng)水管道、凝結(jié)水泵、主蒸汽、一級(jí)熱網(wǎng)加熱器、二級(jí)熱網(wǎng)加熱器。

3.分析其經(jīng)濟(jì)性

應(yīng)用上述方案后可以有效的節(jié)省電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的耗電量，但是該種方案同電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式相比會(huì)增加抽汽量，而增加的抽汽因?yàn)闆]有在主汽輪機(jī)中做功最終致使主機(jī)的出力損失。如果前者的增量大于后者的出力損失則可以表明該種方案同電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案相比具有較高的優(yōu)勢，可以理解為該方案以小損失獲取了較大的驅(qū)動(dòng)能力，也在一定程度上說明了這種方案的經(jīng)濟(jì)性更佳。反之，如果出力損失更大則表明還是電機(jī)驅(qū)動(dòng)形式更好。本次研究顯示小汽機(jī)方案的經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng)。探討該種方案的主機(jī)出力損失的主要原因包括兩點(diǎn)：一是小汽機(jī)在排汽對(duì)熱網(wǎng)水加熱時(shí)排擠了一些采暖抽汽，這部分采暖抽汽會(huì)在主機(jī)中做功。二是小汽機(jī)消耗蒸汽，但是沒有在主機(jī)中做功造成的損失。

4.對(duì)比不同的抽汽方案的節(jié)能情況

為了明確不同的驅(qū)動(dòng)方案的節(jié)能效果，本文以某330MW雙抽凝汽式汽輪機(jī)組為例通過計(jì)算，對(duì)單臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)泵應(yīng)用了不同的驅(qū)動(dòng)方案，其經(jīng)濟(jì)性計(jì)算結(jié)果最終顯示工業(yè)抽汽驅(qū)動(dòng)方案的小汽機(jī)耗汽量、 驅(qū)動(dòng)引發(fā)的工業(yè)抽汽增量、進(jìn)汽焓、排汽焓、排氣壓力、出力損失相對(duì)電機(jī)方案的節(jié)能量分別為27370kg/h、27370kg/h、3208kJ/kg·h-1、3050kJ/kg·h-1、0.4Mpa、1370W/kW、60kW。而采暖驅(qū)動(dòng)方案小汽機(jī)耗汽量、 驅(qū)動(dòng)引發(fā)的采暖抽汽增量、進(jìn)汽焓、排汽焓、排氣壓力、出力損失相對(duì)電機(jī)方案的節(jié)能量分別為30155kg/h、71kg/h、3023kJ/kg·h-1、2880kJ/kg·h-1、0.16Mpa、10W/kW、1419kW。兩組數(shù)據(jù)比較顯示結(jié)果表明，工業(yè)抽汽驅(qū)動(dòng)方式相比較電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案能夠節(jié)能60kW，而采暖抽汽驅(qū)動(dòng)方式與電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式相比節(jié)能了1419kW，但是后者比前者的總耗汽量更多，多了2785 kg/h。究其原因主要考慮為前者工業(yè)抽汽參數(shù)較高，對(duì)用能的損失較大所致。因?yàn)樵谥髌啓C(jī)中做功引發(fā)的主機(jī)出力損失同電機(jī)功率相近，所以其實(shí)際節(jié)能量相對(duì)較小。而后者采暖抽汽方式的參數(shù)較低，在主機(jī)發(fā)揮的做功能力也較小，且一級(jí)熱網(wǎng)加熱器工作壓力比二級(jí)熱網(wǎng)加熱器低，單位流量小汽機(jī)排汽在一級(jí)加熱器中放出熱量與單位流量采暖抽汽在二級(jí)加熱器中放出熱量已大體相當(dāng)，因此部分采暖抽汽先用于小汽機(jī)做功后再加熱熱網(wǎng)水，對(duì)采暖抽汽總量影響很小。

對(duì)于上文的研究最終顯示，采暖抽汽、工業(yè)抽汽和電機(jī)抽汽三種熱網(wǎng)循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)方式中第一種方式的蒸汽品位較低，能夠?qū)δ芰繉?shí)現(xiàn)梯度利用，綜合運(yùn)行后經(jīng)濟(jì)性最高。而第二種驅(qū)動(dòng)方式與第三種驅(qū)動(dòng)方式相比總體運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性相似，但是前者能夠有效的降低廠用電率，其節(jié)能效果二者比較差距也不大。綜上上述多種研究結(jié)果可知，采用小汽機(jī)汽泵方案能夠在一定程度上提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和綜合熱效率。但是需要對(duì)其進(jìn)行正確調(diào)節(jié)，依照熱網(wǎng)水的流量和壓力變化情況來調(diào)節(jié)變速，進(jìn)而提升設(shè)備運(yùn)行效率，同時(shí)可以消除對(duì)閥門的沖刷，也能減少一些節(jié)流損失，最終也能夠提升系統(tǒng)的安全性，有效的改善用電系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境[5]。

結(jié)語

綜上所述，對(duì)熱網(wǎng)循環(huán)泵設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)直接導(dǎo)致能源消耗量增加，其傳統(tǒng)的配置方式會(huì)增加冬季的用電率，為了有效的節(jié)約能源，本文利用采暖抽汽驅(qū)動(dòng)小汽輪機(jī)來帶動(dòng)該水泵，并計(jì)算了工業(yè)抽汽驅(qū)動(dòng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和采暖抽汽驅(qū)動(dòng)三種方案的經(jīng)濟(jì)性，最終發(fā)現(xiàn)采暖抽汽驅(qū)動(dòng)方案更為節(jié)能。但是就本次研究而言，研究內(nèi)容仍然不夠全面，今后筆者將進(jìn)行深入的研究與分析，爭取提出更為節(jié)能的設(shè)計(jì)和優(yōu)化方案，提升設(shè)備節(jié)能效果的基礎(chǔ)上確保行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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作者簡介：趙越（1980-）男，本科，助理工程師，張家口發(fā)電廠，從事水泵檢修質(zhì)量管理和水泵點(diǎn)檢、維護(hù)保養(yǎng)全過程管理工作。