火力发电厂汽轮机驱动给水泵节能探讨

火力发电厂汽轮机驱动给水泵节能探讨

付裕

华电内蒙古能源有限公司土默特发电分公司

内蒙古包头市014100

摘　要：本文针对我国火力发电厂常见汽轮机驱动给水泵开展节能策略研究。首先，对火力发电厂内的汽 轮机驱动给水泵设备进行简单介绍，分析汽轮机驱动给水泵的工业优势。其次，从节能减排视角分析火力发电 厂汽轮机驱动给水泵运行现状与节能必要性。最后，以案例对相关策略的应用，论证火电厂汽轮机驱动给水泵 节能所产生的价值，并提出改造火力发电厂汽轮机驱动给水泵系统后进一步降低能源消耗的方法，为企业获取 更高经济效益奠定技术基础。

关键词：火电厂；汽轮机驱动给水泵；节能策略；节能改造

　引言 尽管我国近年来不断加强光伏发电、风能发 电、潮汐能发电建设，但新能源发电成熟度仍旧有 待提升，火力发电仍旧为我国重要发电形式，而火 力发电过程中存在诸多能源消耗点，故火电厂是国 家节减排战略实施、“双碳”目标实现背景下的重 要监管对象。本文围绕火力发电厂汽轮机驱动给水 泵节能开展研究，研究成果将有效降低火电厂能 源的消耗，推进节能减排战略在发电产业的实施效 果，继而为火电厂一并带来经济效益与环保效益。

1　火力发电厂汽轮机驱动给水泵工艺原理 在火力发电厂生产、发电过程中，机组会利 用相关设备，收集发电期间出口所产生的蒸汽， 企业会在出口设立汽轮机，将蒸汽重新引入锅 炉，在将发电蒸汽进行功能转化之后排除，再利 用机组的冷却系统等一系列仪器对蒸汽功能加以使用，并利用冷却器械，将水蒸汽转换成为液体，基于水泵进入锅炉之中，继而形成发电期间蒸汽源的良性循环使用。 该生产过程下，对蒸汽有能量转化的要求，锅炉出口温度、压力均需要高于仪器内部温度、压力，若蒸汽驱动无法进入有效工作状态，则必须对过路口进行降温、降压处理，而蒸汽的能量 也会随之浪费，而汽轮机驱动给水泵可实现能量损耗的降低，提升火力发电厂的工业效率。使用汽轮机驱动给水泵，不仅能有效调节系统的工 业速度，同时配置简单、改造方便，控制方面仅需加装信号控制器、反馈系统，便可实现信号处理、传递。系统运行阶段，反馈系统可实现信号的收集，并将信号向机组调速器传递，调速器进 行信号处理后，系统自动调节汽轮机开口大小，调整蒸汽进入过路的速度，通过对汽轮机转速的调节，实现给水泵流量的控制[1]。

2　火力发电厂汽轮机驱动给水泵工业优势分析

2.1　传统电动机驱动模式的劣势 传统电动机驱动方式通常会采用定速运行 模式，机组运行期间的给水压力、流量主要靠阀 门开合度的调节来实现，存在严重的节流损失问 题，且在机组功率上升后，电动机以及一系列控 制设备将面对容量增大的问题，故往往需要支付 高额成本加装变压器[2]。

2.2　汽轮机驱动模式的优势 2.2.1　获取高扬程、降低节流损失 采取汽轮机驱动给水泵，能够有效提升给水泵转速，获取高扬程，汽轮机功率运行期间不存在限制，可有效满足大功率机组生产期间的给 水要求，且在锅炉低负荷、变负荷情况下，汽轮 机的转速可实现动态调节，解决以往给水阀门节 流损失问题。 2.2.2　提升能源利用率、提升机组经济性 给水泵汽轮机组直接连通于给水泵，消除 了能量转换工艺流程下的损失，企业能源利用率 将显著提升，同时给水泵汽轮机主要依靠主汽轮 机进行抽汽作业，可有效降低火电厂冷源损失， 机组经济性将显著提升，而采取背压式的汽轮 机，将排汽作为定压运行除氧器汽源，让能源得 到了梯级利用，可解决以往除氧器切换源期间的 损失以及节流损失。 2.2.3　有效降低泵耗功率，提升给水泵运行效率 一方面，采用汽轮机驱动给水泵，给水泵功 率符合（P1/P2）=（n1/n2）3 ，其中P表示水泵的功 率，n表示水泵的转速，故给水泵运行期间，采 取变转速调节，能够有效降低给水泵的消耗功 率。另一方面，采用汽轮机驱动给水泵，在给水 泵运转期间，工作转速降低情况下，效率-流量 曲线会向着小流量方向移动，且会基本呈平行 移动趋势，故变转速运行相比节流调节，给水泵 仅会轻微降低效率。

3　火力发电厂汽轮机驱动给水泵运行现状与应用的必要性

3.1　我国火力发电厂汽轮机驱动给水泵运行现状 目前，我国火力发电厂生产期间，汽轮机的 应用可实现电力负荷的有效控制，通过对冷水泵 内流速的控制有效改善锅炉损耗情况，实现火电 厂节能效益。当下，汽轮机驱动给水泵应用的主 要目的为实现自动调节，同时实现分散型工作的 有效整合，冷水泵系统得到大幅度完善。我国多 数火电厂已经实现了自动化控制的普及，设备管 理效果已得到显著提升。然而，随着汽轮机驱动 给水泵技术应用逐渐成熟，其有着较高能源消耗 的问题也逐渐凸显，一般情况下为降低能耗，发 电厂会增加冷水泵数量，但在实际工况需求影响 之下，选择合理型号的冷水泵对于能耗的节约就 显得至关重要。

3.2　汽轮机驱动给水泵应用的必要性 汽轮机驱动给水泵运行期间，其主要汽源 为供汽母管。供汽母管隶属火力发电厂核心管 线，在汽轮机使用期间，必须充分考量如何实现 供汽母管的融合。在汽轮机运行实现能量转换 阶段，相比电动机驱动模式，其能量转换效率有 着显著提升，且能够有效降低能量的消耗，可有 效提升火电厂发电机组工作效益。与此同时，使 用汽轮机代替传统电动机驱动，可为发电工况提 供更加安全、稳定的工作环境[4]。

4 火力发电厂汽轮机驱动给水泵节能策略研究 除了将传统电动机驱动给水泵模式改造为 汽轮机驱动给水泵，在使用阶段，还可通过如下 手段实现能源节约。首先，在利用工业汽轮机驱 动火电厂给水泵阶段，应将出口阀门关闭，从而 有效降低冷水泵工作阶段的节流损失，并能够起 到有效减少汽轮机热能损失的效果。 其次，当汽轮机处于运行状态，会以规定的 速率喷射出蒸汽，汽轮机内部转速亦处于均匀状 态。因此，基于汽轮机的自动调节、控制功能， 可以有效降低汽轮机运行期间能量的消耗，如此 可进一步增加火力发电厂汽轮机与水泵二者能 量转内环内利用率，降低能量损失水平。再次，火力发电机组运行期间，为有效改善 水泵，提升运行效率，技术组人员应在水泵运行 过程中，监测水泵的出水流量、进水流量、出水 速率、进水速率，以监测数据值为依据设置汽轮 机的输出功率，如此将有效提升汽轮机使用寿命，并提升运行效率。同时，技术组亦可在汽轮机为给水泵提供能量之前，记录做功过程中产 生的数据，并将数据同运行后的实际数据进行对比，基于比较数据所获取的差距进行设备的改善，以有效提升设备的工作效率。 最后，针对一些未能开展及时保养的设备， 可能在运行阶段出现电能流失，故火电厂机组检 修部门，应及时进行设备检修，及时进行设备维 护保养，以降低机组运行阶段故障发生率，实现 检修成本的节约以及停工维修期间的损失规避[5]。

5结语 基于本文面向火力发电厂汽轮机驱动给水 泵的节能研究、结合案例的分析可以发现，相比 传统火电厂电动机驱动给水泵模式，采用工业汽 轮机驱动给水泵，可实现热功的直接转换，能够 通过汽轮机进行水泵变速调节，降低节流损失。 与此同时，采用工业汽轮机驱动给水泵，还可实 现蒸汽源能量的梯级利用，可有效促进火电厂节 能降耗目标的落实，有效提升设备投资回报率， 提高热电厂生产经济效益。

参考文献 [1] 马腾飞.浅谈火力发电厂汽轮机运行管理与优化 [J].新型工业化,2021,11(4):166-168. [2] 陈洪.火力发电厂汽轮机驱动给水泵节能研究[J]. 现代制造技术与装备,2021,57(12):88-90. [3] 李国华,渠怀迪.企业自备热电厂蒸汽驱动给水泵 及风机的适用性分析[J].技术与市场,2021,28(12): 58-60. [4] 郑彦俊.火力发电厂汽轮机驱动给水泵节能分析 [J].化工设计通讯,2021,47(11):187-188. [5] 程中先.高背压汽轮机拖动锅炉给水泵在尿素厂的 技术应用[J].化肥设计,2020,58(1):44-45.