给水泵小汽轮机实施节能降耗改造.pdf

上 海 电力 2 0 0 7 年第5 期 给水泵小汽轮机实施节能降耗改造 周 景 ( 上海交通大学 ，上海2 0 0 0 3 0 ) 摘要 ： 在分析 了“ 上大压小 、 节能减排” 的形 势和任务后 ， 提 出杨树 浦发 电厂将 1号 、 2号 机组 的电动 给水泵 改 由小汽轮机带动 给水泵 的节 能降耗方案 。即通过新增厂 内动力设备 的耗用供 热母 管蒸汽 ， 大 幅度降低厂用 电量 ， 从 而改善机组的运行状况 、 热经济性和管 网效率 ， 最终达到降低供电煤耗 和获得节能 收益的 目的。文章 介绍 了将机组 电动 给水泵 改由小汽轮机带动给水泵 的节能改造方 案、 改进原则 、 可行性论证 、 热力 和经济性计 算结果 ， 以及取得的节能效果 。 关键词 ： 节能降耗 ；小汽轮机改造 ；给水 系统 ； 经济性计算 ；供 电煤耗 中图分 类号 ： T M6 2 1 ． 4 文献标识码 ： B 1 引言 杨树 浦发 电 厂 是一 家具 有 9 6年 历 史 的热 电 厂 ， 目前全 厂 装 备 4炉 7机 ， 总 装 机 容 量 为 3 5 9 MW ， 总 可调 出力 为 3 3 0 MW 。其 中 1号 、 2号 机 组 为 2 O世纪 9 O年 代末 引 进德 国西 门子公 司 1 2 5 MW 等级 的抽凝 式 供 热 机组 ( 以下 简 称 新 机组 ) ； 炉 3 4 ／ 机 2 1和炉 3 5 ／ 机 2 2为 2 O世 纪 7 O年 代末 国产 5 O Mw 等级 背压 式 高压 机组 ( 简称 老 机 组 ) ； 9号 机、 0号机和 1 1号机为低压后置 机组 。 作 为 一家热 电联 供 的企 业 ， 除 了发 电上 网外 ， 还 向 周边 地 区热 网用户 提供 蒸汽 。 2 实施“ 上大压小 、 节能减 排” 的方案分析 2 ． 1老 电厂 面 临的新 问题 跨 人 2 1世 纪 以来 ， 国家实 施 可持续 发展 战略 和构建 社会 主 义 和谐 社 会 ， 在 科 学 发 展 观 的 统领 下 ， 随着厂网分开、 发 电侧引入竞争机制和电力体 制 改 革 的深 入 ， 尤 其 是 发 电企 业 在 五 大 发 电集 团 重组 整合后 ， 老 电厂面 临 以下 问题 ： ( 1 )电力 供 需 矛盾 大 幅 度缓 解 ， 发 电企 业 的 机组 年利 用小 时 数 和 负荷 率 不 断下 滑 ， 主 营 收入 减 少 ， 利 润空 间被 挤压 。 ( 2 )市 场 化 燃 煤 定 价 机 制 已经 形 成 ， 火 力 发 电企业作为能源利用 和转化 的用 能大户首 当其 冲 ， 生 产成本 不 断上 升 ， 经 营压力 突显 。 ( 3 )国家提 出“ 十一 五” 期 间节能 降耗 2 O 刚 性 指 标 ， 对发 电企 业 实 行 “ 上 大 压小 、 节 能减 排 ” ， 逐步推行与世界标准相一致 的环保指标 和扣罚 ， 一 4 8 ( ) 一 中小 型机组 、 老 电 厂 面 临 亏损 经 营 和被 迫 淘 汰 的 境 遇 。 2 ． 2老 电厂 节能 降耗 分析 2 ． 2 ． 1 对 外供 热量 逐 年减 少 杨树 浦发 电 厂 自 1 9 9 8年 、 1 9 9 9年 先 后 两 台 1 2 5 MW 机 组投 产 以来 ， 随着 厂 周 边 地 区产 业 结 构调 整 ， 热用 户 的关停 和搬 迁 ， 全 厂 的供 热总 量呈 逐年 萎 缩 ， 特 别 是 近 3年 来 ， 几 乎 每 年 约 减 少 2 O 。随着该 厂对外 供热 量 的减少 ， 对新 、 老机组 ( 总共 6 0 0 t ／ h ) 的额定 设计 供热 能 力 ， 带 来 了不 利 影 响 ， 主要 表现 在 以下几 方 面 ： ( 1 )全 厂 机组 的经 济 性 下 降 ， 尤 其 是 随 着 该 厂发 电策 略 的调 整 和负 荷 转 移 ， 1号 、 2号 机 组 作 为 主力机 组承 担 了年 内 大部 分 的时 段 发 电 、 供 热 任务 ， 供 热不 足造 成 这 两 台 机 组 偏 离设 计 工 况 运 行 ， 热 电 比下 降 ， 低 压 缸 排 汽 的冷 源损 失 增 大 ， 汽 机 系统 效率 下降 ， 供 电( 发 电 ) 煤 耗上 升 ， 技术 经 济 性 变差 。 ( 2 )新 机 组在 额定 蒸 发量 ( 5 0 0 t ／ h ) 下 ， 供 热 减少 可 以多发 电 ， 但 该 机组 的 额定 期 货 电量 是 按 照额定 供 热量 ( 1 5 0 t ／ h ) 下 的发 电出力 ( 1 1 2 MW ) 计算 的 ， 虽然供 热 电厂 是“ 以热定 电” ， 但 在 电网计 划 、 运方 、 调度 口子 的“ 三 公 ” 原 则 下 ， 电 网核 定 的 厂年 度 发 电计 划 往往 提前 完 成 ， “ 迎 峰 度 夏 ” 结 束 后 新机 组被 调停 的压 力增 加 ， 年利 用小 时数 降低 。 ( 3 )该 厂 区 内热 管 网及 厂外 东 、 西 、 北 3根 热 网主管 线 均 是直 径 0 ． 5 m 口径 的大管 道 ， 单 根 管 道设 计通 流 能 力 超 过 1 6 0 t ／ h ， 而部 分 干 线 管 道 ( 如西 线 ) 一 般 流量 已减 到 1 0 t 左 右 ， 同 时供 热 日 维普资讯 2 0 0 7 年第 5 期 上 海 电力 夜 峰谷 差 的加 大 ， 夜 间最 低 时 主 干 线 管 道 有 时仅 几 吨蒸 汽 ， 大管 道 小 流量 运 行 造 成 管 内蒸 汽流 速 低 ， 管 网疏水和汽水损失大 ， 管损增加 ， 热 网效率 差 。 ( 4 ) 当厂 内两 台新机 组 同时运 行 时 ， 额 定 的锅 炉蒸 发量在 满 足低 供 热 负 荷 和 额 定 电 负荷 时 ， 仍 有相当的富裕量 ， 两台锅炉长 时间不能 ( 也 不需 要 ) 满 出力运行 ， 使 得锅 炉效 率下 降 。 2 ． 2 ． 2通过 改造 电动 给 水 泵 采 用小 汽 轮 机 的节 能 降耗 分析 在 分析 了近 年 来该 厂实 际供 热 情 况 后 ， 提 出 以下 实施 节能 增效 的看 法 ： ( 1 )从 技 术 、 经济 角度 上 看 ， 当在 役机 组 的参 数 、 容 量不可 改 变 的前 提条 件制 约 下 ， 要 增加 主 营 收入 ， 提 高利润率 ， 关键 是增 加机组 的发 电供热 量 、 降 低供 电煤 耗和 厂用 电率 ， 而提 高 机组 的 负荷 率和 年利 用小 时数 又是 完成 技术经 济指标 的关键 因素 。 ( 2 )从上 海 市 电力 试验 研 究 所对 该 厂 1号 、 2 号机组进 行的热 力试 验 和制 造 厂提 供 的性 能 数据 来看 ， 供热 量越多 ， 汽 机热 耗越低 ， 供 电煤耗也 有较 大 幅度 降低 ， 虽 然对 外供 热 量 的萎 缩 是 客观 趋 势 ， 不可 逆转 ， 但作 为调 整供 热 机 组 ， 供 热 蒸 汽参 数 基 本稳 定 ， 汽源量 又有保 证 ， 为合 理用汽提供 了可 能。 ( 3 )该 厂 两 台新 机 组 投 运 后 ， 在 热 力循 环领 域 内 ， 热机 专业 近些 年来 为提 高机 组 的安全 性 、 经 济性和可靠性方 面做 了大量工作 。譬如 ： 将主要 精力 用在 改进 、 优 化真 空和 冷却 水系 统上 ； 如二 次 滤 网升级 改造 ， 彻 底 解 决 了原 有 滤 网结 构 不 合 理 和 可靠性 差 的问题 ； 胶 球清 洗装 置 的收球 网更 换 ， 摆 脱 了由于 收球 率 低 而 无 法 投运 该 系统 的故 障 ， 投运后收球率大于 9 O ， 提高真空 3 k P a ， 降低供 电煤耗 5 g ／ ( k W h ) ； 恢 复 了 U 形 水封 管 回收 给 泵密 封水 ， 减少 凝结 水排 放等 ， 这 些工 作均 取得 明 显 的成效 。 ( 4 )从 生 产 厂 用 电率 指 标 和 实 际数 值 来 看 ， 1号 、 2 号 机组 处 于 1 0 0 ～ 1 3 5 Mw 等 级 机 组较 高 水 平 ， 根据 2 0 0 6 年 度全 国 1 0 0 MW 、 2 0 0 MW 、 3 0 0 Mw 、 6 0 0 Mw 火 电 机组 竞赛 数 据显 示 ， 现役 四大 序 列 等 级 机 组 的 平 均 厂 用 电 率 分 别 为 8 、 7 ． 8 、 5 ． 5 、 5 ， 而 该 厂 这 两 台 供 热 机 组 在 8 ． 3 --8 ． 7 ， 处于较高水平， 节约厂用 电， 降低 厂用 电率 ， 可 以直接增 加 上 网电量 ， 而上 网 电量属 于 贸易结 算 口子 ， 电 网计划 、 调 度仅 考核 各 台发 电 机 出 口端 实 际发 电量 ， 不 考 虑 也 无 法 考 虑 厂 内 生 产用 电( 因为各 发 电 厂 的上 网 电量 与 网架 、 潮 流 、 厂 用 电系统 方式 、 安全 等均 有 关系 ) 。 ( 5 )综 合 考虑 这些 客观 制 约 因素 和 实践 经 验 反馈 ， 提 出了将 1 号 、 2号机 组 的 电 动 给水 泵 改 由 小 汽轮 机带 动 给水 泵 的设 想 ， 即希 望 通 过 新 增 厂 内动力 设备 的耗 用 供 热 母 管 蒸 汽 ， 大 幅度 降 低 厂 用 电量 ， 并 在一 定程 度上 改 善新 机组 的运 行状 况 、 热 经 济性 和管 网 效 率 ， 最 终 达 到 降低 供 电煤 耗 和 获得节 能 收益 的 目的。 3 电动 给水 泵 改 由小汽 轮 机 带动 给 水 泵 的改造方 案 3 ． 1 新 机 组给水 系统 存在 的 问题 新 机组 给水 系 统 设 计 为 额 定 功 率 3 7 0 0 k w 双出轴 电动 机 ( YKS 3 7 0 0 — 4型 ， 额 定 电压 为 6 0 0 0 k V， 电流 为 4 0 0 A， 转速 为 1 4 9 3 r ／ mi n ， 功 率 因数 为 0 ． 8 9 ， 上海 电机 厂制 造 ) ， 带 前 置 泵 加液 力 偶 合 器带 动 的 给 水 泵 形 成 单 台 泵 组 ， 单 炉 配 两 台 1 0 0 互 为备用 的给水 泵 。 新机 组 给水 系统存 在 以下 问题 ： ( 1 )受 1 号 、 2号 机组 电气 支接 变容 量 和厂用 副 系统低 电压保 护 限 制 ， 单 炉 两 台给 水 泵组 实 际 运 行 中不能 实 现 1 0 0 互 为 备 用 ， 备 用 泵 在 机 组 运 行 时必须 从 厂 总 变 3带 联 络 线 至 支 接 方 可 启 动 ， 以躲过 启动 电流 和 防 止低 电压 冲击 厂 用 电系 统 ， 给 泵运 行 实际上 处 于无备 用 状态 。 ( 2 )由于设 计 时 考 虑 设 备 选 型 、 制 造 产 品 系 列 和安全 裕 量等 诸 多 因 素 ， 造 成 给泵 驱 动 电 机功 率 偏 大 ， 给 泵 耗 电 量 大 ， 占单 台 机 组 厂 用 电量 的 2 5 ～ 3 O 。 ( 3 )在给 水系 统 中除 了用 液偶 变 速 调节 给 水 泵 转速 来调 整 锅 炉 汽包 水 位 和给 水 压 力 外 ， 还 画 蛇添 足地 增设 了仅 用 于 定 速 泵 的 主给 水 调 节 门 ； 同时 ， 给 泵 出 口再 循环 门 由于 阀 门内部结 构 问题 ， 常有 泄漏 发 生等 现 象 ， 设 计 上 和 使 用 中 的 这些 问 题 ， 造成 给水 系统 压 力和 工质损 失 变大 ， 增 加 了给 泵耗 用 的 厂用 电 。 3 ． 2新机 组给 水 系统 改造 方案可 借 鉴 的经验 国 内各等 级火 力发 电机组 的汽 动给 水泵 系统 和工 业 汽轮 机 的应 用 已经 十 分 成熟 ， 其 运 行 实绩 可供 借鉴 。 一 48 】一 维普资讯 上 海 电力 2 0 0 7 年第 5 期 ( 1 )3 0 0 MW 以上 等 级 的发 电 机 组 ， 一 般 都 采 用 2台 5 0 容量 的小 汽 轮 机拖 动 锅 炉 给水 泵 。 汽源采用汽轮机本体汽缸第 四级抽 汽， 并有高压 汽 源补充 和 切换 功能 ， 以实现 低负荷 稳 定供 汽 。 ( 2 )2 0 0 MW 以下 等 级 的发 电 机 组 ， 原 设 计 锅 炉给 水泵 采用 电动 机 拖 动 ， 往 往 带 液 力 偶 合器 调 速 。但 在 近 阶段 的 2 0 0 MW 机 组 增 容 改造 中 ， 已有 采用 1 1 0 0 小 汽 轮机 拖 动 锅 炉 给 水 泵 的 案例( 如国电大同第二发 电厂) ， 小汽轮机汽源用 汽缸第四级抽汽 ， 并有 高压蒸汽作为低负荷时补 充 。 ( 3 )近年 来 ， 各 大 工业 用 汽轮 机 制造 厂 如杭 州 汽轮 机 厂 、 青 岛 汽 轮机 厂 ， 在 引 进 、 消化 国外 先 进 技术 的基 础上 ， 小 汽轮机 制 造方 面有 了进 步 ， 安 全可靠 、 效率和纯电调节 的品质等 日渐成熟和提 高 。 3 ． 3新 机 组给水 系统改 进的 主要 原则 ( 1 )给 水 泵 组 就 地 改 造 ， 即现 有 给 水泵 所 在 的 0 m 层位 置 不做更 动 。 ． ( 2 )拆 除 1号 机 组 两 台 1 0 0 备 用 的给 水泵 电动机 中 的一 台 ( 选 2号 泵 ， 因 为 排 汽 靠 近 凝 汽 器 ) ， 改 由小 汽 轮机 直 接 变 速 拖 动 给 水 泵 ， 原 液 力 偶 合器 也一 并拆 除 。 ( 3 )小汽轮机采用供热母 管蒸汽 ， 即 以 1 ． 3 MP a ／ 3 1 0 ℃ 为小 汽轮 机 主蒸汽 ， 排 汽 向上 ， 直接 进 入 凝 汽器冷 却循 环 系统 。 ( 4 )改造的那 台给水泵组 的前置泵将 新购 1 台 2 0 0 k W 电动机 拖 动 。 ( 5 )汽 动 给水 泵 将 作 为 主泵 长 期 运 行 ， 电动 泵 作 为启 动或 事 故备 用 ， 并 希 望通 过 试 验 能 证 实 实现 互为 1 0 0 真 实 备 用 ， 即锅 炉 满 负 荷 时 能 安 全 启 动 电动泵 并完 成切 换 而不 会造 成 电气和 汽包 水位 等保 护 动作 。 ( 6 )1 0 0 ～ 1 3 5 MW 等 级 机 组 ， 由使 用 供 热 母 管 蒸汽 的 小 汽 轮 机 驱 动 给 水 泵 ， 如 能 成 功 实 施 ， 将 作 为 在 役 中小 型 机 组 提 高 技 术 经 济 性 和 市 场 竞争 能 力 、 提 高 能 源 综 合 利 用 水 平 、 节 能 降 耗 比较 典 型 的 案 例 ， 并 对 其 他 类 型 供 热 机 组 也 有 借 鉴 意 义 。 3 ． 4新机 组给 水 系统 改进 的可行 性分 析 1 号 机组 给水 泵小 汽轮 机 改 造 由于 涉及 机 组 的原 则性热 力 系统 的变 更 ， 在 计 算其 经济 性 、 节能 潜力 和评 估其 投 资 回报 上存 在许 多误 区和非 专业 一 48 2一 的片 面理解 ， 在项 目报批 和实 施过 程前 后 ， 对这 一 系列 问题逐 步予 以梳 理 和 明 确 是 十 分 必要 的 ， 这 也 是改 造工 程 的难点 和关 键 。 3 ． 4 ． 1 经 济性 计算模 式 的确 定 ( 1 )根 据 1号机 组 给泵 小 汽轮 机 改造 项 目原 则性 热 力 系统变 更后 的分 析 可知 ： 首先 ， 不 论在 何 种工况下， 机组的发电机功率 N是 由电网调度决 定 的 ， 始终不 变 ； 而 调整 抽 汽 供 热 流量 G 由热 用 户 决定 ， 必须 假 定不 变 ； 其 次 ， 主蒸 汽流 量 G。 由于 小 汽轮 机增 加供 热蒸 汽 而需要 微增 流量 A G 。 ， 高 压缸 和 中压缸 通 流 蒸 汽 由 G 。 微 增 为 G。 +A G 。 ( 忽 略 高压缸 一 抽 进 高压 加 热 器 流 量 的变 化 ) ， 相 对应 的高、 中压缸的功率也将由 N 微增为 N + A N， 由于 中压 缸排 汽供 热多增 加 了小 汽轮 机 的用 汽 G ， 低 压缸 相应 流量 减少 了 G ( 为 简化 问题 ， 亦 忽 略低 压缸抽 汽 引起 的 流量 变化 ) ， 低 压缸 功率 也 将 由 N 微减 为 N 一AN， 显 然 N—N +N 。 ( 2 )为保 持 发 电和 供 热 负荷 不 变 ， 小 汽 轮 机 在 热力 循环 中 新增 用 汽 将 导 致 主 机 多 耗 新 蒸 汽 ， 也 就是说 ， 发 电煤耗 将有 所上 升 。 3 ． 4 ． 2 改造方 案 引 申出的 问题 ( 1 )主蒸 汽微增 后 在 高 中压 缸 内 的多做 功 和 多 抽 汽后 ， 低压 缸 少 做 的 功是 否 对 高 、 中 、 低 压 缸 的汽轮机效率、 锅炉效率等产生影响 ； ( 2 )发 电煤 耗 上 升 后 ， 节 约 的厂 用 电 上 网后 是 否 引起 供 电煤耗 的下 降 ； ( 3 )小 汽轮机 排 汽进 入凝 汽 器 是否 会 引起 真 空变 化 ； ( 4 )产 生 的经营 利润 如何 定量 精确 计算 ； ( 5 )对 不 同 的 机 组 负 荷 段 ， 小 汽 轮 机 改 造 是 否有 利 ， 或者 在不 同工 况 下 改 造 后 的 经 济性 变化 如何 。 3 ． 4 ． 3经济 性指 标计 算公 式 在项 目可行 性 研 究 中 ， 为 了 能 对 比改 造前 后 机组 的经济性 ， 该 厂专 业 技 术 人 员 与 上 海 交 通 大 学 、 上海 调试 所 、 上海 市 电力试 验研 究 所等单 位 合 作 ， 分别 采用 2 0 0 4年 统计 数 据 、 2 0 0 5年 实 际 运 行 数 据和 2 0 0 6年 试验 数据 作 为原始 工 况数据 ； 而对 比工况 ( 模拟汽动给水泵) 则选用与原始工况功率 相 近 、 主蒸 汽流 量 比原始 工 况增加 相应 的流量 ( 根 据 给泵 汽 机流量 经 热平 衡计 算得 出) 、 供热 抽 汽流 量 采 用增 加 给 水 泵 汽 轮 机 所 需 的蒸 汽 流 量 的工 况 ， 逐 一进 行计 算 与数据 比较 。 维普资讯 2 0 0 7 年第5 期 上 海 电力 3 ． 4 ． 3 ． 1 供 电煤耗 率计 算 = 一2 9 2 7 1= 1 ( 1 ) n 一— — — 一 I l I 和 ( 1 一 P ) 一 P 式中 HR —— 汽机热耗 ， k J ／ ( k W h ) ； —— 锅炉效率 ， ％ ， 由厂方 提供 ； —— 机组 管道效 率 ， 取 9 9 ； —— 机组厂用电率 ， ％ ， 由厂方提供 ； 6 卜机 组发电煤 耗 ， g ／ ( k W h ) ； 6 g ——机 组供 电煤 耗 ， g ／ ( k W h ) 。 3 ． 4 ． 3 ． 2 小 汽轮 机 功率计 算 依据上海市 电力试验研究所提 供的《 杨树浦 发 电厂 2 号 机组 汽轮 机辅 助设 备技 术性 能 试验 报 告》 中给 出的给水泵电动机 功率 N 与给水泵 流 量 G。 之 间 的关 系 曲线 ， 拟 合 出式 ( 2 ) ： N 一 1 ． 7 2 8 8 G+ 1 8 9 8 ． 3 ( 2 ) 计 算时 必须 扣 除前 置泵 功 率 N 后 才 是 电动 泵 电机输出、 液力偶合器输入侧 的拖动给泵 的功 率 。小汽轮机实际耗用功率 N 应为液力偶合器 输 出侧 ( 必须扣除液偶损耗功率 ， 液偶效率 刁 ， ) 直接 拖动 给 水 泵 的功 率 N 一 呀 ( N 一 N ) 。在 可行 性研 究 报告 中将 实 际汽动 给泵 耗用 功率 与 电 动给泵电动机功率一致 ， 造成汽泵需 要功率被高 估 。 3 ． 4 ． 3 ． 3 小 汽轮 机进 汽 量计算 小 汽轮 机进 汽量 G 计算式 如式 ( 3 ) ： 一 ( 3) 式 中 N ——小汽轮机 功率 ， k W - h ； h ——调节抽 汽焓 ， 小 汽轮 机 进 汽焓 与 之 相 等， k J ／ k g； h —— 小汽轮机排汽焓 ， k J ／ k g ； 协—— 小汽轮机 内效率 。 3 ． 4 ． 3 ． 4 主蒸 汽流 量 的增 量计 算 主蒸汽流量的增量计算式如式( 4 ) ： △G 一 ( 4 ) 式 中h 。 —— 主蒸汽焓 ， k J ／ k g ； h —— 主机排汽焓 ， k J ／ k g ； h —— 调节抽汽焓 ， 低压缸进汽焓与之相等 ， k J ／ k g 。 3 ． 4 ． 3 ． 5 热 耗 率计算 采用电动给水泵时， 热耗率计算式如式 ( 5 ) ： 艘： 二 ! 二 丝 ! 二 ( 5) 式中 —— 主蒸汽流量 ， t ／ h G — — 调 节 抽 汽 流 量 ， t ／ h h ～—— 给水焓 ， k J ／ k g ； h ． ——凝 汽器后热井处补水焓 ， k J ／ k g 。 小 汽 轮 机 工 作 时 ， 机 组 热 耗 率 计 算 式 如 式 ( 6)： 舰= ( G o —G ) ( ^ o一^ ) +G ( ^ o 一^ ) 一( G 一G b ) ( ^ 一^ ) + G b ( ^ 一h ～) ／ ( N b + ) ( 6 ) 3 ． 4 ． 4 热 力和 经济 性计 算结 果 按 2 0 0 6年 实 际 运 行 数 据 模 拟 ， 计 算 结 果 如 表 1所 示 。 计 算 时 选 取 给 泵 运 行 时 间 为 7 0 0 0 h ， 标 煤 价 6 0 0元 ／ t ， 上 网 电 价 ( 含 税 ) 分 别 为 0 ． 4 0 4元 ／ (k W h ) 及 税 后 为 0 ． 3 4 5元 ／ ( kWh)。 2 0 0 5年 3月 份各 负 荷 下 选 取 工 况 的 计 算 经 济 性 比较 ， 如表 2所 示 。表 2中所 选 给泵 运 行 时 间 为 7 0 0 0 h ， 标 煤 价 为 6 0 0元 ／ t ， 上 网 电 价 为 0 ． 3 4 5元 ／ ( k W h ) 。 表 1 2 0 0 4年统计数据计算经 济性比较 发电煤耗 供电煤耗 每年上网电量增加 项 目 ／ g( k W h ) 一 ／ g( k W h ) 一 ／ k W h 改造前 ( 电动泵) 3 0 3 ． 5 1 3 3 2 ． 1 4 改造后 ( 汽动泵) 3 0 8 ． 3 3 3 2 6 ． 7 1 1 8 2 0 0 0 0 0 发电煤耗增加 供 电煤耗降低 新增 上网售电量 每年税后 ／ g ( k W h ) 一 ／ g ( k W h ) 一 税后收人／ 万元 利润／ 万元 4 ． 8 1 5 ． 4 4 6 2 8 4 2 6 表 2 各负荷下选取工况的经济性 比较 ( 2 0 0 5年 3月 ) 工况 1 0 3 M W／ 4 1 9 t ／ 4 3 t 1 1 1 MW／ 4 8 9 t ／ 8 3 t 平均值 发 电煤耗／ 原始 3 4 3 ． 6 3 3 7 ． 3 3 4 1 ． 5 g ( k W h ) 一 模拟 3 4 6 ． 1 3 4 2 ． 4 3 4 4 ． 8 供 电煤耗／ 原始 3 7 3 ． 8 3 6 6 ． 5 3 7 1 ． 4 g ( k W h ) 一 模拟 3 6 7 ． 2 3 6 2 ． 4 3 6 5 ． 6 年发电量／ 亿 k W h 7 ． 3 2 5 1 7 ． 9 3 5 7 ． 5 2 8 上网电量／ 万 k Wh a 1 7 7 0 ． 2 1 8 5 1 ． 0 1 7 9 7 ． 1 成本收益／ 万元 a 一 1 2 9 2 ． 3 1 9 2 ． 1 2 5 8 ． 9 经济效益／ 万元 a — l 5 0 4 ． 9 3 9 4 ． 4 4 6 8 ． 1 2 0 0 5年 7月份各 负荷 下选取工况 的计 算经 济性 比较 ， 如 表 3所 示 。表 3中所 选给 泵运 行 时 间 为 7 0 0 0 h ， 标 煤 价 为 6 0 0元 ／ t ， 上 网 电 价 为 0 ． 3 4 5元 ／ ( k W h ) 。 2 0 0 6年 3月份各负荷下试验工况的计算经 济性 比较 ，如表 4所示 。表 4中所 选 给泵 运行 时 间 为 7 0 0 0 h ， 标 煤 价 为 6 0 0元／ t ， 上 网 电 价 为 0 ． 3 4 5元／ ( k W h ) 。 一 4 83— 维普资讯 上 海 电力 2 0 0 7 年第5 期 表 3各负荷下选取工况的经济性 比较 ( 2 0 0 5年 7月 ) 工况 9 9 MW／ 4 0 1 t ／ 4 5 t 1 0 6 MW／ 4 5 6 t／ 6 7 t 平均 发电煤耗／ 初始 3 3 7 ． 3 3 3 7 ． 6 3 3 7 ． 4 g( k W h ) 一 模拟 3 3 9 ． 2 3 4 o ． 5 3 3 9 ． 8 供电煤耗／ 初始 3 6 9 ． 3 3 6 8 ． 5 3 6 8 ． 9 g( k W h ) 一 模拟 3 5 9 ． 7 3 6 1 ． 8 3 6 0 ． 8 年发电量／ 亿 k W h 7 ． O 5 1 9 7 ． 6 2 3 1 7 ． 3 3 7 5 上网电量／ 万 k Wh a I 1 1 7 4 5 ． 0 1 8 1 0 ． 5 1 7 7 7 ． 7 成本收益／ 万元 a 一 4 O 6 ． 1 3 0 3 ． 3 3 5 4 ． 7 经济效益／ 万元 a 一 5 2 1 ． 6 4 9 1 ． 7 5 0 6 ． 6 表 4各负荷下试验 工况的经济性 比较 ( 2 0 0 6年 3月) 工况 1 0 8 ／ 4 4 2 ／ 4 2 1 1 3 ／ 4 7 9 ／ 6 1 1 1 6 ／ 4 8 3 ／ 5 2 平均 发电煤耗／ 初始 3 3 9 ． 2 3 3 7 3 4 1 3 3 9 g( k W h ) 一 模拟 3 4 1 ． 9 3 3 9 3 4 2 3 4 1 供电煤耗／ 初始 3 7 2 ． 8 3 7 1 3 7 4 3 7 3 g( k W h ) 一 模拟 3 6 6 ． 2 3 6 3 3 6 7 3 6 5 上网电量／ 万 k W h a ～ 1 9 0 ． 1 1 8 2 2 1 8 2 1 1 8 1 1 年发电量／ 亿 k W h 7 ． 6 2 7 4 7 ． 9 1 8 ． 1 0 7 ． 8 8 成本收益／ 万元 a - 1 3 O 3 ． 1 3 5 6 3 4 5 3 3 5 经济效益／ 万元 a 一 1 4 9 4 ． 1 5 5 3 5 5 2 5 3 3 3 ． 4 ． 5改造 前后 效益 分析 ( 1 )方 法一 ： 小 机 改 造 新 增 的 上 网 电 量 ( k W h ) 税后 上 网 电价 ( 0 ． 3 5 2元／( k W h ) ) 一 新 增 的发 电煤 耗 ( g ／ ( k W h ) ) 发 电量 ( k W h ) 入 炉标 煤单 价 ( 约 7 0 0元 ／ t ) ； 该方 法 最 直接 ， 可 称 为直 接法 ， 收 益 用增 加 的上 网 电量 的 收 入扣 除 发 电煤 耗上 升所 增加 的成 本来 计算 。 ( 2 )方 法 二 ： 小 机 改 造 新 增 的上 网 电 量 ( k W h ) 该 机组 平 均 发 电边 际 利润 ( 随煤 价 和 机 组 运行工 况 而变化 ， 约 0 ． 1 1 ～0 ． 1 3元 ／ ( k W h ) ， 取 平均 0 ． 1 2元 ／ ( k W h ) ) + 降 低 的供 电 煤 耗 ( g ／ ( k W h ) ) 供 电 量 ( k W h )入 炉 标 煤 单 价 ( 约 7 0 0元／ t ) 。本方 法 可称 为 间 接 法 ， 即收 益 用 增加的上网电量所获得 的发电边际利润加上降低 供 电煤 耗所节 约 的成本 来衡 量 。 ( 3 )准 确 计 量 改 造 获 得 的 年 度 经 济 效 益 ， 需 采 用 电动泵 和汽 泵 典 型 工 况 ( 高 、 中 、 低 电 负 荷 + 一 般供 热负 荷 ) 一小 时实 时测 量 的数 据 对 比计 算 得 到收 益 该工 况年 度运 行 时 间 ， 不 同工况 ∑， 才 能模拟 年 度经 济效 益 。 ( 4 )为简 化 计 算 ， 也 可 以 采 用 按该 机 组 年 度 平均 统计 工况 下汽 泵一小 时 获得 的收 益 汽泵 年 度运 行小 时数 ， 当然 ， 这存在 一定 偏差 。 电动 泵改 为汽 动泵 后 ， 从 运 行 数 据 计 算 结 果 看 ， 发 电煤 耗平 均 增加 约 2 ． 5 7 g ／ ( k w h ) ， 供 电 一 4 8 4一 煤 耗平 均 降 低 约 7 ． 3 g ／ ( k W h ) 。 电动 泵 改 为 汽 动泵 后 ， 就供 电煤 耗而 言 ， 平 均每 台机 组每 年 可 获 得 成 本 收益 约 为 3 0 0万 元 ， 从 上 网经 济 效 益 而 言 ， 每 台机组 平 均每 年可 获益 5 0 2万元 。 4给水泵小汽轮机 改造项 目的实施 4 ． 1 项 目实施 情 况 杨树浦发电厂 1 号机组给水泵小汽轮机改造 工程 ， 从 2 0 0 6年年初项 目启 动， 6月完成可研并 正式 立项 ， 总 造 价 5 0 0万 元 。小 汽轮 机 经 过 竞 价 比选 ， 选 择 了青 岛捷 能 汽 轮 机 股 份 有 限公 司生 产 的凝 汽 式 汽 轮 机 ， 总 价 为 2 0 0万 元 。 该 工 程 于 2 0 0 7年 2月份开始外 围管道等施工 ， 4月份开始 主体安 装工 程 ， 并 跟 随 1 号 机 组 大修 ( 5月 1日至 6月 8日) 完 成 了所 有 主 、 辅 设 备 安 装 、 调 试 和正 式 投 运 ， 主机 一 次 试 运 行 成 功 。经 实 测 试 验 ， 确 认 备 用 电 泵实 现 1 0 0 负 荷 切 换 ， 各 系统 均 按 预 想实 现 所 有 功 能 。8月 份 完 成 汽 泵 与 电 动 泵 之 间 的对 比性 工 况 经 济 性 评 估 试 验 、 项 目验 收 和 结项 工 作 。 4 ． 2 节 能效 果评 估 由于在可研报告 中仅仅将 电泵的总功 率扣 除 前 置泵 功 率 就 模 拟 了汽 泵 所 需 功 率 ， 忽 略 了 液力偶合 器耗 功 ， 同时 对小 汽轮机 效率 等参 数 无 法 准 确 计 量 ( 一 般 认 为 效 率 不 到 7 0 ) ， 所 以 估 算小 机 需 用 汽 1 5 ～ 1 7 t ／ h 。青 岛 汽 轮 机 厂 认 为额 定 工 况 需 用 1 3 t ／ h蒸 汽 ( 小 汽 轮 机 效 率 8 0 ) ， 而 实 际 运 行 后 发 现 ， 1号 炉 在 5 0 0 t ／ h蒸 发 量 下 仅 需 约 1 0 ． 5 t ／ h ( 主 机 真 空 一 9 2 k P a ) 。 也就是说 ， 电动泵液偶效率 比较低 ， 大约效率 仅 8 0 ， 同时小 汽轮 机 效 率 也 达 到 保 证 值 ， 所 以 汽 泵 改造 后 实 际 节 能 潜 力 要 好 于 概 算 值 ， 节 能 效 果应 超 过 可 研 预测 。 4 ． 3对 比验 收试 验 ( 1 )由于 1 号 机组 电动 备 给水 泵 与 汽动 泵 均 可 带 1 0 0 负荷 ， 故 采 用 了直 接 对 比实 验 法 。即 与 技术 经济 性计 算 模 式 一 样 ， 保 持 发 电机 功 率 与 单 机 对外供 热 不 变 ， 对 比小 机 增 加 母 管 用 汽 后 主 机 蒸发 量变 化及 两 种 方 式 下 机 组热 耗 ( 率 ) 、 发 电 煤 耗 、 上 网电 量 、 厂 用 电率 ， 最终 获 得 典 型对 外 供 热工 况下 的 高 、 中 、 低 电负荷 ( 锅 炉蒸 发量 ) 所 获得 的供 电煤 耗 的差 异 ， 再 计 算 得 到小 汽 轮机 改 造 的 年 度经济 收益 。 维普资讯 2 0 0 7 年第 5 期 上 海 电力 ( 2 )本 项 目于 8月初 邀请 上 海 市 电力 试 验研 究 所进 行技 术 经 济 性 对 比试 验 ， 试 验 结 果 如 表 5 所 示 。 表 5修正后 的各工 况供 电煤 耗比较 负荷点 l l 5 MW l 0 0 MW 8 5 MW 电动给水泵运行方式供 电煤耗／ 3 4 8 ．6 3 5 4 ．1 3 5 9 ． 7 g ( k Wh) 一 汽动给水泵运行方式 供 电煤 耗／ 3 4 5 ．1 3 47 ． 6 35 O ．7 g ( kWh) 一 降低的供电煤耗／ g( k W h ) 3 ． 5 5 6 ． 4 6 8 ． 9 3 ( 3 )假 定 1号机 组 年 发 电量 7亿 k w h ， 年 平 均 7 0 0 0 h ， 日平 均 负荷 为 1 0 0 Mw 计算 ， 改造 后 新增 的上 网 电量 为 1 7 ． 1 4 GW h ， 年度 收 益 为 5 2 2万 元 。 5 结 语 ( 1 )热 电 厂使 用 供 热母 管 的 富裕 蒸 汽 ， 用 小 汽轮 机拖 动锅 炉 给水泵 是有 效地 提 高机组 技 术经 济性 的方法。汽源来至供热母管且 1 0 0 备用 比 3 0 0 MW 以上 纯冷凝 发 电 机组 2 5 0 小 汽 轮机 汽 源来 至主机 汽 缸 抽 汽 系 统更 为简 洁 ， 更 为安 全 可 靠 ， 且 蒸汽 压 力 、 温 度 稳定 ， 无需 低 负 荷 蒸 汽切 换 ， 投 资省 、 见效 快 。 ( 2 )给水 泵 小 汽 轮 机 改 造 ， 节 约 的 厂 用 电 等 于新 增 了发 电量 ， 而 且