供热机组热网循环泵驱动节能优化

摘 要： 近年来，我国社会经济飞速发展，节能理念已经成为了社会重要发展理念之一，在该理念的引导之下越来越多的企业开始注重采用节能减耗技术。作为供热系统中较为重要的热网循环泵在应用过程中常常会消耗能源，为了提高对能源的利用率，缓和国内社会发展与资源供应之间的矛盾，必须对其进行驱动节能优化设计，对此，本文进行了相关研究，望对相关应用提供帮助。

关键词：供热机组 热网循环泵 驱动节能

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）12-0264-01

热网循环泵是供热机组中较为重要的设备之一，其合理选型以及设备设计良性与否直接关乎供热系统的正常运行，就目前市场上的热网循环水泵来看，部分水泵的设计选型中扬程设置较高，这就致使出口阀出现了严重的节流损失，不仅降低了运行经济效益，还增加了设备运行安全风险[1]。就此，本文针对性的对其循环泵驱动节能进行了优化设计，结合以实例探讨了优化过程，旨在提出最佳的补救措施。

一、节能减耗优化设计的意义

就全世界的能源分布情况来看，我国的能源分布相对较少，资源比较紧缺。改革开放之后，国门大开，国内的经济飞速发展，各大行业更是发展迅速，整体的工业水平较高。但是随着工业化进程的加快，一系列的能源问题和环境问题随之产生。据相关的研究结果表明[2]，目前，我国的能源实际利用率比较低，于是节能减耗理念逐渐深入人心，越来越多的人开始关注节能减耗措施的应用。国家提出“资源节约型”社会发展理念，确立了包括电力在内的八大节能降耗的重点产业，建立了包括电力节能工程在内的国家十大节能工程等。由此可见，节能降耗措施的应用势在必行。就目前国内的电气、电力行业发展情况来看，均对能源的消耗比较大，而且其消耗趋势逐年递增，我大唐张家口電厂作为规模较大的电力企业来说，电力的需求一直都很大，同时能源的消耗也较大，有趋势显示其能耗正在逐渐增多。究其原因主要与行业发展有关，同时也与行业本身的发电装机等多种设备的容量较小、系统较为落后等问题密切相关。但是随着行业的不断发展，能源需求和供应之间的矛盾日益凸显，我企业正逐步认识到节能减耗的重要性，在企业的发展中也积极将其作为行业发展的重点内容之一。企业内部正不断采取和深化节约型建设措施，其中对行业设备进行了全面的调整，旨在通过设备调整来提高设备运行的效率，同时降低能源消耗，最终促进行业和社会的可持续发展。

二、供热机组热网循环泵驱动节能优化措施

我国的北方地区供热时间较长，设备需要长期的运行，作为供热机组中输送供热介质的主要途径之一的热网循环泵对能源的消耗相对较为巨大，为了有效的提高热网循环泵的驱动节能效率，本文论述了下述驱动节能优化举措→背压机驱动热网循环泵方案。这种方案减少了电泵方案中的变频调速装置的应用，可以调整其转速[3]。而驱动汽源使用的是工业抽汽方式，这种抽汽方式的参数等级较高，可以通过背压机对余热进行排汽，能够将排汽直接输入热网加热器，最终用作热网水来利用。由于工业抽汽的相关参数等级要求较高，所以其具备较强的做功能力。因为小汽轮机的效率相对比主汽轮机低，所以从节能经济性角度来看，工业抽汽方式对小汽机进行驱动最终带动热网循环泵的方式仍然具有较大的改善空间。看还具有一定的提升空间。具体的方案内容包括以下几点：

1.计算热力过程

首先，确立循环泵轴的功率。依照循环泵流量、效率、扬程和密度参数来计算热网循环水泵轴的功率，具体的计算公式为：热网循环水泵轴的功率= 。

2.确定小汽轮机的参数

设定小汽轮机的相关参数，设定其功率、转速、排汽温度、进汽温度、进汽压力、背压分别为1400kW、1500rmp、200℃、272℃、0.5Mpa、0.2Mpa。由于小机需要做功，所以在进入换热器的采暖蒸汽量应该予以增加，如此才能进一步满足原换热负荷[4]。由此需要依照热平衡原则依照相关计算公式来计算采暖的抽汽量。具体的过程应为先利用采暖抽汽来驱动小汽轮机做功，之后利用小汽机排汽来对热网水进行加热，这样能够对低品位蒸汽的能量梯度进行充分利用。最终的方案的示意图如下图：

上图中的2、3、4、6、、7、8、9、10、11数字分别代表采暖抽汽、小汽轮机、热网循环泵、汽轮机、热网水管道、凝结水泵、主蒸汽、一级热网加热器、二级热网加热器。

3.分析其经济性

应用上述方案后可以有效的节省电机驱动方式的耗电量，但是该种方案同电机驱动方式相比会增加抽汽量，而增加的抽汽因为没有在主汽轮机中做功最终致使主机的出力损失。如果前者的增量大于后者的出力损失则可以表明该种方案同电机驱动方案相比具有较高的优势，可以理解为该方案以小损失获取了较大的驱动能力，也在一定程度上说明了这种方案的经济性更佳。反之，如果出力损失更大则表明还是电机驱动形式更好。本次研究显示小汽机方案的经济性更强。探讨该种方案的主机出力损失的主要原因包括两点：一是小汽机在排汽对热网水加热时排挤了一些采暖抽汽，这部分采暖抽汽会在主机中做功。二是小汽机消耗蒸汽，但是没有在主机中做功造成的损失。

4.对比不同的抽汽方案的节能情况

为了明确不同的驱动方案的节能效果，本文以某330MW双抽凝汽式汽轮机组为例通过计算，对单台热网循环泵应用了不同的驱动方案，其经济性计算结果最终显示工业抽汽驱动方案的小汽机耗汽量、 驱动引发的工业抽汽增量、进汽焓、排汽焓、排气压力、出力损失相对电机方案的节能量分别为27370kg/h、27370kg/h、3208kJ/kg·h-1、3050kJ/kg·h-1、0.4Mpa、1370W/kW、60kW。而采暖驱动方案小汽机耗汽量、 驱动引发的采暖抽汽增量、进汽焓、排汽焓、排气压力、出力损失相对电机方案的节能量分别为30155kg/h、71kg/h、3023kJ/kg·h-1、2880kJ/kg·h-1、0.16Mpa、10W/kW、1419kW。两组数据比较显示结果表明，工业抽汽驱动方式相比较电机驱动方案能够节能60kW，而采暖抽汽驱动方式与电机驱动方式相比节能了1419kW，但是后者比前者的总耗汽量更多，多了2785 kg/h。究其原因主要考虑为前者工业抽汽参数较高，对用能的损失较大所致。因为在主汽轮机中做功引发的主机出力损失同电机功率相近，所以其实际节能量相对较小。而后者采暖抽汽方式的参数较低，在主机发挥的做功能力也较小，且一级热网加热器工作压力比二级热网加热器低，单位流量小汽机排汽在一级加热器中放出热量与单位流量采暖抽汽在二级加热器中放出热量已大体相当，因此部分采暖抽汽先用于小汽机做功后再加热热网水，对采暖抽汽总量影响很小。

对于上文的研究最终显示，采暖抽汽、工业抽汽和电机抽汽三种热网循环泵驱动方式中第一种方式的蒸汽品位较低，能够对能量实现梯度利用，综合运行后经济性最高。而第二种驱动方式与第三种驱动方式相比总体运行经济性相似，但是前者能够有效的降低厂用电率，其节能效果二者比较差距也不大。综上上述多种研究结果可知，采用小汽机汽泵方案能够在一定程度上提升企业的经济效益和综合热效率。但是需要对其进行正确调节，依照热网水的流量和压力变化情况来调节变速，进而提升设备运行效率，同时可以消除对阀门的冲刷，也能减少一些节流损失，最终也能够提升系统的安全性，有效的改善用电系统的运行环境[5]。

结语

综上所述，对热网循环泵设计不当会直接导致能源消耗量增加，其传统的配置方式会增加冬季的用电率，为了有效的节约能源，本文利用采暖抽汽驱动小汽轮机来带动该水泵，并计算了工业抽汽驱动、电机驱动和采暖抽汽驱动三种方案的经济性，最终发现采暖抽汽驱动方案更为节能。但是就本次研究而言，研究内容仍然不够全面，今后笔者将进行深入的研究与分析，争取提出更为节能的设计和优化方案，提升设备节能效果的基础上确保行业的可持续发展。

参考文献

[1]朱斌帅， 李仰义， 宋国亮. 供热机组热网循环泵驱动节能优化[J]. 节能技术， 2014， 32（4）：366-367.

[2]张铁海， 王宏刚， 冯云山，等. 抽汽供热式机组热网循环水泵安全节能优化改进探讨[J]. 商， 2014（7）：291-291.

[3]蒋伟佳， 孙首珩， 葛军. 热网循环泵采用汽动泵热经济性探讨[J]. 吉林电力， 2012， 40（1）：17-19.

[4]李强， 宫书宏， 郑钢. 600 MW超临界机组热网循环水泵驱动方式分析[J]. 电力与能源， 2014（5）：617-619.

[5]舒斌， 何晓红， 孙士恩，等. 利用小汽机驱动热网循环泵的供热经济性分析[J]. 汽轮机技术， 2014， 56（3）：224-226.

作者简介：赵越（1980-）男，本科，助理工程师，张家口发电厂，从事水泵检修质量管理和水泵点检、维护保养全过程管理工作。