2005年第7期東北電力技術(shù)47循環(huán)水泵的節(jié)能改造理論與應(yīng)用The Therorg and Application of Energy-saving Retrofitting to Circulating Pumps李敬,魏運(yùn)剛(沈陽工程學(xué)院,遼寧沈陽110136)摘要:以泵節(jié)能技術(shù)為理論基礎(chǔ),分析了華能上安電廠4號(hào)機(jī)組2臺(tái)循環(huán)水泵的節(jié)能改造措施。通過重新設(shè)計(jì)葉輪,提高循環(huán)水泵的效率,降低功率損耗;同時(shí)通過改定速電機(jī)為雙速電機(jī),實(shí)現(xiàn)運(yùn)行方式的優(yōu)化,達(dá)到了節(jié)能增效的目的。關(guān)鍵詞:循環(huán)水泵;節(jié)能改造;混流式葉輪;雙速電機(jī);優(yōu)化運(yùn)行方式[中圖分類號(hào)]TK23.5*2[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B[文章編號(hào)]1004-7913(2005)0-0047-021存在的問題表3給出了循環(huán)水泵及電機(jī)額定工況與實(shí)際運(yùn)行工況的性能參數(shù)對(duì)比,可以看出4號(hào)機(jī)組2臺(tái)循環(huán)水華能上安電廠4號(hào)機(jī)組為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的泵有很大的節(jié)能改造空間。N300-16.7/537/5374型凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組,機(jī)表3循環(huán)水泵及電機(jī)額定工況與實(shí)際運(yùn)行組配備2臺(tái)循環(huán)水泵(以下稱4A泵與4B泵)。2臺(tái)工況的性能參數(shù)對(duì)比循環(huán)水泵及配用電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)見表1、表2。流量揚(yáng)程軸功率泵效率電機(jī)輸入項(xiàng)目表1循環(huán)水泵的主要技術(shù)參數(shù)/%功率kW額定額定額定額定軸額定工況2016018.21240.380.51600型號(hào)形式流量/揚(yáng)程轉(zhuǎn)速/功率效率單泵運(yùn)行工況1939013.191492.046.3815707(mrh-l)/m (r"min-)/kW /%雙泵運(yùn)行工況1684519.831477.061.191554.8立式,單注:數(shù)據(jù)以4A泵為例,4B泵與其相近。48P35ⅡA級(jí),單吸2016018.23701240.380.5離心泵24號(hào)機(jī)組循環(huán)水泵節(jié)能改造的途徑與措施表2配用電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)2.1途徑額定a.重新選型。通常很難保證標(biāo)準(zhǔn)泵與需求泵型號(hào)額定額定額定輜效率電壓電流轉(zhuǎn)速/人功率/a (rmin")/w/%的性能完全符合b.對(duì)泵整體重新設(shè)計(jì)或重新設(shè)計(jì)泵的葉輪YKSLI60-16/173016000371160095(或壓出室)。做到“量體裁衣”,效果好,但對(duì)泵整體重新設(shè)計(jì),投資大,耗時(shí)長;相對(duì)而言,只對(duì)2臺(tái)循環(huán)水泵的運(yùn)行方式有兩種:單泵定速運(yùn)泵的葉輪或壓出室重新設(shè)計(jì),投資較少,見效較行與雙泵并聯(lián)定速運(yùn)行。但實(shí)際運(yùn)行發(fā)現(xiàn),無論哪快。種運(yùn)行方式,4A泵與4B泵的性能參數(shù)與其額定c.對(duì)泵的葉輪葉片進(jìn)行切割或加長。當(dāng)泵的工況相比都有較大的差距,不能保證兩泵在高效區(qū)實(shí)際工況長期偏離其額定工況,且偏離量不是特別工作。究其原因一是泵選型不當(dāng)。在大流量、低揚(yáng)大的情況下,可以考慮切割或加長葉輪葉片,但要程的場合,通常選用混流泵或軸流泵更合適;若選注意切割或加長量對(duì)葉輪葉片性能的影響。用離心泵,為提高流量,相應(yīng)地提高揚(yáng)程,選型時(shí)變調(diào)節(jié)方法.優(yōu)化運(yùn)行方式。調(diào)節(jié)方法易出現(xiàn)安全裕量過大的問題。另一方面是運(yùn)行方式通常中國煤化工調(diào)節(jié)兩大類。目前,不靈活,沒有實(shí)現(xiàn)運(yùn)行方式的優(yōu)化,不能根據(jù)季節(jié)應(yīng)用CNMH調(diào)節(jié),如雙速電機(jī)及機(jī)組負(fù)荷變化在較大范圍內(nèi)進(jìn)行流量調(diào)節(jié),使水調(diào)節(jié),變頻調(diào)節(jié)等,根據(jù)實(shí)際需要,通過改變轉(zhuǎn)泵始終在高效區(qū)工作。循環(huán)水泵存在這方面的缺速,使泵在流量范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié),從而保證其始終陷,不僅浪費(fèi)電能,而且增加設(shè)備不必要的磨損。在高效區(qū)工作。東北電力技求2005年第7期e.改進(jìn)泵的管路系統(tǒng),降低流體流動(dòng)的阻力為原配用電機(jī)(經(jīng)濟(jì)性考慮)。這樣,運(yùn)行方式由損失。有時(shí)泵的性能下降是由于管路系統(tǒng)流體流動(dòng)兩種變?yōu)?種:單泵低速運(yùn)行;單泵高速運(yùn)行;1的阻力損失過大造成的,改進(jìn)泵的管路系統(tǒng),改善臺(tái)低速加1臺(tái)高速雙泵運(yùn)行;雙泵高速運(yùn)行。根據(jù)流體的流動(dòng)狀況,可以起到節(jié)能的作用季節(jié)及機(jī)組負(fù)荷的變化,4種運(yùn)行方式靈活調(diào)度需要指出,泵葉輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)如葉片進(jìn)口安裝可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行方式的優(yōu)化角、進(jìn)口邊布置方式、葉片出口邊寬度、葉片數(shù)葉片包角、葉片出口安裝角及與葉輪相關(guān)的壓出室現(xiàn)場效率試驗(yàn)與改造后的節(jié)能效果結(jié)構(gòu)等都影響泵的性能。因此,對(duì)泵進(jìn)行節(jié)能改3.1現(xiàn)場效率試驗(yàn)造,特別是重新設(shè)計(jì)泵、葉輪或壓出室時(shí),葉輪結(jié)為了評(píng)價(jià)改造效果,在改造前后安排經(jīng)常運(yùn)行構(gòu)參數(shù)的影響必須加以考慮。的單泵工況和雙泵工況進(jìn)行現(xiàn)場效率試驗(yàn)?？紤]試2.2措施驗(yàn)過程中機(jī)組運(yùn)行的安全,不通過調(diào)節(jié)閥門對(duì)水量針對(duì)運(yùn)行實(shí)際,考慮到安全、經(jīng)濟(jì)的節(jié)能改造進(jìn)行節(jié)流調(diào)節(jié),這樣雖然得不到兩泵的性能曲線,原則,主要采用了前述節(jié)能改造途徑的第2條和第但是足以達(dá)到評(píng)價(jià)改造節(jié)能效果的試驗(yàn)?zāi)康摹，F(xiàn)場4條,同時(shí)保留了原泵及管路系統(tǒng)中設(shè)計(jì)合理的地試驗(yàn)完全按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。試驗(yàn)中記錄循環(huán)水泵方出口溫度、凝汽器出口溫度、循環(huán)水泵出口壓力2.2.1重新設(shè)計(jì)泵的葉輪與壓出室泵前池水位、電機(jī)輸入功率等參數(shù),測度穩(wěn)定時(shí)間在大流量、低揚(yáng)程的場合,通常選用混流泵或在30min以上,測試時(shí)間為30min,用算術(shù)平均值軸流泵更合適,但該機(jī)組選型時(shí)選擇了大型離心代人相應(yīng)公式計(jì)算。泵,因此,改造時(shí)采用“量體裁衣”的作法,同時(shí)揚(yáng)程計(jì)算公式為考慮到經(jīng)濟(jì)性,只重新設(shè)計(jì)泵的葉輪與壓出室。葉H=(P2-p1)/8+(c-ci)m2g+(2輪由原來的離心式葉輪改為混流式葉輪,流體軸向1)進(jìn)入葉輪,近似沿錐形面流動(dòng),最后由徑向流出葉式中p2、P1泵出口和進(jìn)口處水流的靜壓強(qiáng),輪;壓出室則由原來對(duì)稱的過流斷面結(jié)構(gòu)改為流線Pa,這時(shí)p1取0(表壓);形設(shè)計(jì)的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)。葉輪與壓出室具體結(jié)構(gòu)參照c2、c1——泵出口與進(jìn)口處水流的平均流結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)泵性能的影響作出相應(yīng)設(shè)計(jì),見表4速,m/s,這里c1很小,可忽2.2.2改變調(diào)節(jié)方法改造前,2臺(tái)循環(huán)水泵只有節(jié)流調(diào)節(jié)(屬于非2、x1——泵出口與進(jìn)口到基準(zhǔn)面的位置水變速調(diào)節(jié)),其調(diào)節(jié)損失大,且在流量不足的情況頭,m,這里以循環(huán)水泵出口壓下也談不上節(jié)流;運(yùn)行方式只有兩種:單泵定速運(yùn)力表安裝位置為基準(zhǔn)面,2取0;行與雙泵并聯(lián)定速運(yùn)行如前述存在缺陷)。因此,P泵輸送的水流重度,N/n將4B泵配用的定速電機(jī)改為雙速電機(jī)(低速334循環(huán)水泵效率的計(jì)算公式為min,高速375r/min),實(shí)現(xiàn)變速調(diào)節(jié),4A泵仍n=Pe QH/Pg7g7d表4重新設(shè)計(jì)后循環(huán)水泵葉輪與壓出室的結(jié)構(gòu)參數(shù)及其對(duì)泵性能的影響進(jìn)口邊布置片數(shù),葉片包角結(jié)構(gòu)參數(shù)重新設(shè)計(jì)后葉片形式與進(jìn)口安裝角出口邊寬度出口安裝角壓出室結(jié)構(gòu)混流式葉片的特點(diǎn):保持原來延伸布置的較常規(guī)混流式葉片設(shè)葉片數(shù)減少為4枚,不對(duì)稱過流斷面由曲扭曲,后彎,出口邊特點(diǎn),葉片扭曲,地計(jì)值大,與出口邊最葉片包角減小為8率半徑n(n2>n)葉輪及壓大傾斜,傾角14~口維持適度的正沖角大直徑之比:0.36~88,出口安裝角的上圓弧,n1的下圓出室結(jié)構(gòu)18°,前后蓋板出口中國煤化工弧,r1的上過渡圓弧直徑處差值達(dá)250小直徑的下過渡圓弧及直CNMHG線b,b2包圈而成結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)適合大流量、低揚(yáng)降低沖擊損失,提高高效區(qū)變寬,流量、主要考慮制造和加工使流體流出更加合理性能的影響程,與運(yùn)行實(shí)際相符抗汽蝕性能和工作穩(wěn)揚(yáng)程增加較大,軸功方便,實(shí)踐證明,可降低阻力損失,并有率增加較小以滿足運(yùn)行需要較寬高效區(qū)2005年第7期東北電力技術(shù)49表5一個(gè)運(yùn)行周期改造前后2臺(tái)循環(huán)水泵不同運(yùn)行方式的節(jié)電效果個(gè)運(yùn)行周期/h總流量/(m3h1)電機(jī)功率/kW運(yùn)行方式流量改變量節(jié)電效果(年80h)改造前改造后改造前改造后(m3h-2)造前改造后單泵低速工況178101099.2減少1837506.81335單泵高速工況196472115016061561.5增加15032000均值均值高速+低速333702615.7減少320576.34000增加2670式中Q—泵輸送的水體積流量,m3/s;不同季節(jié)、不同運(yùn)行方式4號(hào)機(jī)組帶滿負(fù)荷時(shí)兩循H——一泵的揚(yáng)程,m;環(huán)水泵改造前后的節(jié)能數(shù)據(jù)見表5。P—電機(jī)的輸入功率,kW由表5可知,按一個(gè)運(yùn)行周期(全年)8000h7電機(jī)效率(取為95%);計(jì)算,改造后4A泵加4B泵(低速)雙泵運(yùn)行可7電機(jī)與泵間的傳動(dòng)效率(這里是直聯(lián)達(dá)4000h,較改造前雙泵(高速)運(yùn)行,節(jié)電功率傳動(dòng),取為100%)。為5763kW,節(jié)電約230萬kWh;改造后冬季4B試驗(yàn)時(shí),由于現(xiàn)場條件只能測試進(jìn)塔總水量,泵低速運(yùn)行可達(dá)1335h,較改造前單泵運(yùn)行,節(jié)電因此對(duì)于4A泵加4B泵低速運(yùn)行方式,沒有每臺(tái)功率為5068kW,節(jié)電約67萬kWh;改造后夏季泵的水量,只能將2臺(tái)泵當(dāng)作1臺(tái)泵來考慮。雙泵(高速)運(yùn)行可達(dá)2000h,較改造前雙泵運(yùn)3.2節(jié)能改造效果行,節(jié)電功率為114kW,節(jié)電約22.8萬kWh,同根據(jù)現(xiàn)場效率試驗(yàn)報(bào)告,改造后,兩泵的效率時(shí)循環(huán)水量可增加2670m3/h;改造后單泵(高速)提髙,電機(jī)耗功減少,揚(yáng)程提高,特別是雙泵運(yùn)行運(yùn)行可達(dá)665h,較改造前單泵運(yùn)行,節(jié)電功率為工況,其節(jié)能效果很明顯?，F(xiàn)以改造前后雙泵運(yùn)行44.5kW,節(jié)電約3萬kW·h,同時(shí)循環(huán)水量可增加工況為例說明。4A泵改造前雙泵運(yùn)行工況時(shí)的試1503m3/h?？傊?一個(gè)運(yùn)行周期(全年)至少節(jié)驗(yàn)效率為61.19%,改造后可達(dá)到72.39%,效率電300萬kW·h,上網(wǎng)電價(jià)若按0.25元/kW·h計(jì)提高了11.20%;4B泵改造前雙泵運(yùn)行工況時(shí)的算,折合70萬元左右,考慮到4號(hào)機(jī)組2臺(tái)循環(huán)試驗(yàn)效率為58.68%,改造后可達(dá)到72.06%,效水泵的改造費(fèi)用110多萬元及其他花費(fèi),2年時(shí)間率提高了13.3%;改造前雙泵運(yùn)行(高速)工況即可收回全部投資。實(shí)際運(yùn)行情況也表明,4號(hào)機(jī)的總水量為33690m3/h,電機(jī)的輸入功率總和為組2臺(tái)循環(huán)水泵的改造是成功的,不僅直接經(jīng)濟(jì)效3192kW;改造后雙泵在4A泵加4B泵低速運(yùn)行益顯著,間接經(jīng)濟(jì)效益也有提高,如電機(jī)輸入功率工況時(shí)(該工況全年運(yùn)行時(shí)間最長),總水量達(dá)到下降,循環(huán)水泵低速運(yùn)行,減輕了機(jī)械振動(dòng)和噪33370m3/h,電機(jī)的輸入功率總和為2615.7kW。聲,改善了勞動(dòng)環(huán)境,同時(shí)降低了運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。因此,在水量基本持平的情況下(2次試驗(yàn)總水量僅相差320m3/h,占總水量的0.9%,在流量測量4結(jié)束語誤差范圍內(nèi)),2臺(tái)泵電機(jī)的輸入功率總和減少了a.4號(hào)機(jī)組2臺(tái)循環(huán)水泵的改造是成功的,576.3kW。夏季因?yàn)檠h(huán)水溫度高,對(duì)水量的要求根本解決了機(jī)組循環(huán)水泵運(yùn)行效率低、電耗高等問更為重要,此時(shí)可采用雙泵(高速)運(yùn)行方式,總題,擔(dān)石的這重新設(shè)計(jì)葉輪與壓水量從改造前的33600m3h變?yōu)?6360m3h,增出中國煤化工運(yùn)行電流降低加了2670m3/h,循環(huán)水量的增加有利于提高機(jī)組電機(jī)CNMH的電機(jī)進(jìn)行改造的真空和降低熱耗。提高了調(diào)節(jié)的靈活性,實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行方式的優(yōu)化為評(píng)估一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)泵改造的節(jié)能效果,將b.改造后滿足了機(jī)組在不同氣候條件、不同東北電力技術(shù)2005年第7期新建超臨界發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)鍋爐的選型硏究The Selection of Star-up Boiler for Newly-built Supercritical Generating Units陳錫炯1,劉啟軍2(浙能樂清電廠,浙江杭州310012;2.東北電力設(shè)計(jì)院,吉林長春130022)摘要:某新建超臨界燃煤火力發(fā)電廠一期為新建2ⅹ600MW超臨界燃煤火力發(fā)機(jī)組,在啟動(dòng)鍋爐選型中存在著容量和投資之間的矛盾,為此對(duì)啟動(dòng)鍋爐的選型進(jìn)行了深入分析,在保證機(jī)組安全啟動(dòng)的前提下,降低啟動(dòng)鍋爐的設(shè)備基建投資。關(guān)鍵詞:超臨界機(jī)組;啟動(dòng)鍋爐;除氧[中圖分類號(hào)]TK227.7[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B[文章編號(hào)]1004-7913(2005)-07-000-03目前國內(nèi)大容量超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組正在陸續(xù)表1鍋爐主要參數(shù)表建設(shè)中,超臨界直流鍋爐啟動(dòng)原理上與傳統(tǒng)汽包鍋名稱BMCR爐有本質(zhì)區(qū)別,特殊之處在于超臨界直流鍋爐有一個(gè)最低啟動(dòng)流量(一般為鍋爐BMCR的25%主蒸汽流量/(th21)35%),以保證鍋爐在啟動(dòng)過程中水冷壁內(nèi)有足夠主蒸汽溫度/℃的質(zhì)量流速,防止水冷壁傳熱惡化。由此也對(duì)啟動(dòng)主蒸汽壓力/MPa鍋爐的容量提出了更高的要求。不同的啟動(dòng)系統(tǒng)設(shè)再熱器進(jìn)口壓力/MPa計(jì)對(duì)鍋爐啟動(dòng)過程中的用汽需求有較大區(qū)別,目前再熱器進(jìn)口溫度/℃國內(nèi)常見的超臨界鍋爐啟動(dòng)系統(tǒng)有大氣擴(kuò)容式和內(nèi)再熱器出口壓力/MPa置循環(huán)泵式兩種,其中內(nèi)置循環(huán)泵式對(duì)啟動(dòng)輔助蒸再熱器出口溫度/℃汽的要求較大擴(kuò)容式少很多。以下是某新建超臨界再熱蒸汽熱量/(th1)1614電力工程在啟動(dòng)鍋爐選型時(shí)碰到的問題和解決思給水溫度/℃路,供其它類似的工程參考。該工程鍋爐的啟動(dòng)系統(tǒng)采用內(nèi)置大氣擴(kuò)容式分離器,容量為30%BMCR(約573Uh);系統(tǒng)主要1工程基本概況由分離器、貯水箱、大氣式擴(kuò)容器、集水箱及水位該項(xiàng)目首期工程考慮安裝2臺(tái)600MW燃煤汽控制閥等組成。輪發(fā)電機(jī)組,鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈在鍋爐啟動(dòng)階段和低于最低直流運(yùn)行工況時(shí)直流爐,單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃(30%BMCR),鍋爐給水泵保持30%BMCR流量運(yùn)燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)Ⅱ型行,啟動(dòng)系統(tǒng)投入運(yùn)行,將從水冷壁出來的汽水混鍋爐、露天布置燃煤鍋爐。設(shè)計(jì)煤種:神府東勝煤合物進(jìn)行汽水分離,使蒸氣通向過熱器,疏水則通田的活雞兔礦煤;校核煤種:晉北煙混煤。鍋爐主過調(diào)節(jié)閥進(jìn)入除氧器或通過大氣擴(kuò)容器擴(kuò)容后進(jìn)入要參數(shù)見表1。冷凝器,進(jìn)行工質(zhì)或熱量的回收。一旦機(jī)組負(fù)荷大負(fù)荷下經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,參考文獻(xiàn)可以降低廠用電率,降低維修量,減少維修費(fèi)用。[1]吳民強(qiáng)泵與風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)[M].北京:中國電力出版社,1989c.4號(hào)機(jī)組2臺(tái)循環(huán)水泵的改造成功也為同(2]中國煤化工第二版.中國電力出版類型機(jī)組循環(huán)水泵的節(jié)能改造提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。如秦皇島電廠在循環(huán)水泵的改造中,沒有改造作者CNMHG泵葉輪,而僅把定速電機(jī)改為雙速電機(jī),優(yōu)化運(yùn)行李敬(1%6-),女,碩士,副教授,現(xiàn)從事火電廠熱力設(shè)方式,全年的節(jié)電效益就相當(dāng)可觀。備的教學(xué)與研究工作。(收稿日期:2005-05-10)