一种汽电耦合节能给水系统
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完成单位:金华宁能热电有限公司
登记编号:ZSXC-2023-DL-2-507
登记年份:2023
发布时间:2023-06-29
袁世震、卢如飞、王 琦、陈颖泉、郑 阳、吴志新、方建锋、洪家辉
一、基本介绍:
给水泵是电厂运行的重要设备之一,它的主要作用是对锅炉汽包进行补给水,以实现锅炉的汽水平衡。给水泵的能耗占全厂比例较高,如何有效降低电厂耗电量进而提高上网电量,是电厂做好节能降耗的重要措施之一。
金华宁能热电有限公司配备3台130t/h锅炉配套2台15MW汽轮发电机组,日均供热量约2500吨,其中白天热负荷较高约100~130吨/小时,夜间平均供热负荷约70~90吨/小时,昼夜负荷变化较大,锅炉给水系统,配置3台给水泵为电动给水泵,1台为汽动给水泵。汽动给水泵汽源为15MW汽轮发电机组,汽动泵排汽至补水加热器。因外网供热量限制,补水流量不高和外网负荷波动原因,汽动给水泵一直处于停运状态,日常锅炉给水由变频电动给水泵承担。
二、汽动泵改造方案:
金华宁能热电有限公司以“泉能”创新工作室为依托平台,对现有汽动给水泵进行汽电耦合技术改造,在给水泵与小汽轮机之间增加一台双头变频电机,给水泵、电机、小汽轮机用联轴器同轴心连接,利用小汽轮机耦合电动机拖动给水泵做功,电机电流自动根据小汽轮机进汽量的大小而变化,从而达到节电效果。
汽动给水泵的技术改造主要是利用小型汽轮机耦合电动机拖动给水泵做功以达到节电目的。该技术改造项目得以实施的关键思路是合理分析热电厂供热负荷波动,造成锅炉负荷变化进而导致汽动给水泵的排汽有时候不能消耗,耦合的技术恰好可以解决小汽轮机运行的汽平衡问题。
汽电耦合给水泵的控制系统分两个方面,一是调整变频器给定频率控制电机和给水泵的转速以适应锅炉给水压力的需要。二是控制汽轮机的进汽量以适应补水加热器进汽运行的需要。通过耦合后给水泵电机的电流会自动根据汽轮机进汽量的大小实现自适应
另外,汽电耦合给水泵的投运,锅炉给水泵用电量下降效果明显。通过相同负荷工况的对比,锅炉给水泵的用电量从占全厂厂用电的30%下降至15%左右,汽电耦合给水泵的高效运行,决定了锅炉设备和整个机组的安全经济运行,对降低运营成本、节能降碳起着至关重要的作用,同时金华宁能热电有限公司申请并获得了相应的实用新型专利:一种汽电耦合节能给水系统。
通过长时间的稳定运行,事实证明汽电耦合给水泵在电厂中的应用是可行且可靠的,节能减排的经济效益和社会效益非常显著,可为热电行业的汽动泵改造提供借鉴意义,同时,为了最大限度的保证因厂用电中断对锅炉上水的影响,技改后的给水泵汽轮机包括控制系统、排汽电动阀门、排空电动阀门全部实现UPS双电源控制。哪怕厂用电失电后,热网管网内的余汽也可以短时间对锅炉上水起到一定作用。
三、技改前、后对比:
技改前:给水泵出口平均锅炉给水压力12.5MPa,流量150吨/小时,3号电动给水泵变频运行电流约52A,每小时耗电量约780kwh,每小时锅炉给水成本约390元;
技改后:给水泵出口平均锅炉给水压力12.5MPa,流量150吨/小时,汽电耦合给水泵运行电流约30A,每小时耗电量约450kwh,另外补水加热器增加低压蒸汽耗量约0.4t/h(低压蒸汽成本按100元/吨计),每小时供水成本约265元;
年运行6000小时计算,年运行收益约75万元。项目投资150万元,设备折旧与贷款利息每年约15万元,该项目每年收益约60万元,3年回收成本。
四、总结:
通过给水泵与电气方面的技改,保证了厂用电失电情况下的锅炉运行稳定性。另一方面,在部分时间内通过小汽轮机连续驱动给水泵,大大降低了厂用电的需求,做到了蒸汽的逐级利用,同时,也非常符合党的二十大精神和“十四五”规划部署中核心技术突破与创新能力提升、减排改造、绿色低碳等相关精神,响应了国家节能减排的号召。