2005年第7期東北電力技術47循環(huán)水泵的節(jié)能改造理論與應用The Therorg and Application of Energy-saving Retrofitting to Circulating Pumps李敬,魏運剛(沈陽工程學院,遼寧沈陽110136)摘要:以泵節(jié)能技術為理論基礎,分析了華能上安電廠4號機組2臺循環(huán)水泵的節(jié)能改造措施。通過重新設計葉輪,提高循環(huán)水泵的效率,降低功率損耗;同時通過改定速電機為雙速電機,實現(xiàn)運行方式的優(yōu)化,達到了節(jié)能增效的目的。關鍵詞:循環(huán)水泵;節(jié)能改造;混流式葉輪;雙速電機;優(yōu)化運行方式[中圖分類號]TK23.5*2[文獻標識碼]B[文章編號]1004-7913(2005)0-0047-021存在的問題表3給出了循環(huán)水泵及電機額定工況與實際運行工況的性能參數(shù)對比,可以看出4號機組2臺循環(huán)水華能上安電廠4號機組為東方汽輪機廠生產(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)電機組,機表3循環(huán)水泵及電機額定工況與實際運行組配備2臺循環(huán)水泵(以下稱4A泵與4B泵)。2臺工況的性能參數(shù)對比循環(huán)水泵及配用電機的主要技術參數(shù)見表1、表2。流量揚程軸功率泵效率電機輸入項目表1循環(huán)水泵的主要技術參數(shù)/%功率kW額定額定額定額定軸額定工況2016018.21240.380.51600型號形式流量/揚程轉(zhuǎn)速/功率效率單泵運行工況1939013.191492.046.3815707(mrh-l)/m (r"min-)/kW /%雙泵運行工況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,單吸2016018.23701240.380.5離心泵24號機組循環(huán)水泵節(jié)能改造的途徑與措施表2配用電機的主要技術參數(shù)2.1途徑額定a.重新選型。通常很難保證標準泵與需求泵型號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.對泵整體重新設計或重新設計泵的葉輪YKSLI60-16/173016000371160095(或壓出室)。做到“量體裁衣”,效果好,但對泵整體重新設計,投資大,耗時長;相對而言,只對2臺循環(huán)水泵的運行方式有兩種:單泵定速運泵的葉輪或壓出室重新設計,投資較少,見效較行與雙泵并聯(lián)定速運行。但實際運行發(fā)現(xiàn),無論哪快。種運行方式,4A泵與4B泵的性能參數(shù)與其額定c.對泵的葉輪葉片進行切割或加長。當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。在大流量、低揚大的情況下,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葉輪葉片性能的影響。用離心泵,為提高流量,相應地提高揚程,選型時變調(diào)節(jié)方法.優(yōu)化運行方式。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,沒有實現(xiàn)運行方式的優(yōu)化,不能根據(jù)季節(jié)應用CNMH調(diào)節(jié),如雙速電機及機組負荷變化在較大范圍內(nèi)進行流量調(diào)節(jié),使水調(diào)節(jié),變頻調(diào)節(jié)等,根據(jù)實際需要,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)進行調(diào)節(jié),從而保證其始終陷,不僅浪費電能,而且增加設備不必要的磨損。在高效區(qū)工作。東北電力技求2005年第7期e.改進泵的管路系統(tǒng),降低流體流動的阻力為原配用電機(經(jīng)濟性考慮)。這樣,運行方式由損失。有時泵的性能下降是由于管路系統(tǒng)流體流動兩種變?yōu)?種:單泵低速運行;單泵高速運行;1的阻力損失過大造成的,改進泵的管路系統(tǒng),改善臺低速加1臺高速雙泵運行;雙泵高速運行。根據(jù)流體的流動狀況,可以起到節(jié)能的作用季節(jié)及機組負荷的變化,4種運行方式靈活調(diào)度需要指出,泵葉輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)如葉片進口安裝可以實現(xiàn)運行方式的優(yōu)化角、進口邊布置方式、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的壓出室現(xiàn)場效率試驗與改造后的節(jié)能效果結(jié)構(gòu)等都影響泵的性能。因此,對泵進行節(jié)能改3.1現(xiàn)場效率試驗造,特別是重新設計泵、葉輪或壓出室時,葉輪結(jié)為了評價改造效果,在改造前后安排經(jīng)常運行構(gòu)參數(shù)的影響必須加以考慮。的單泵工況和雙泵工況進行現(xiàn)場效率試驗?？紤]試2.2措施驗過程中機組運行的安全,不通過調(diào)節(jié)閥門對水量針對運行實際,考慮到安全、經(jīng)濟的節(jié)能改造進行節(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條和第但是足以達到評價改造節(jié)能效果的試驗目的?，F(xiàn)場4條,同時保留了原泵及管路系統(tǒng)中設計合理的地試驗完全按照國家標準進行。試驗中記錄循環(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重新設計泵的葉輪與壓出室泵前池水位、電機輸入功率等參數(shù),測度穩(wěn)定時間在大流量、低揚程的場合,通常選用混流泵或在30min以上,測試時間為30min,用算術平均值軸流泵更合適,但該機組選型時選擇了大型離心代人相應公式計算。泵,因此,改造時采用“量體裁衣”的作法,同時揚程計算公式為考慮到經(jīng)濟性,只重新設計泵的葉輪與壓出室。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)進入葉輪,近似沿錐形面流動,最后由徑向流出葉式中p2、P1泵出口和進口處水流的靜壓強,輪;壓出室則由原來對稱的過流斷面結(jié)構(gòu)改為流線Pa,這時p1取0(表壓);形設計的不對稱結(jié)構(gòu)。葉輪與壓出室具體結(jié)構(gòu)參照c2、c1——泵出口與進口處水流的平均流結(jié)構(gòu)參數(shù)對泵性能的影響作出相應設計,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臺循環(huán)水泵只有節(jié)流調(diào)節(jié)(屬于非2、x1——泵出口與進口到基準面的位置水變速調(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;運行方式只有兩種:單泵定速運力表安裝位置為基準面,2取0;行與雙泵并聯(lián)定速運行如前述存在缺陷)。因此,P泵輸送的水流重度,N/n將4B泵配用的定速電機改為雙速電機(低速334循環(huán)水泵效率的計算公式為min,高速375r/min),實現(xiàn)變速調(diào)節(jié),4A泵仍n=Pe QH/Pg7g7d表4重新設計后循環(huán)水泵葉輪與壓出室的結(jié)構(gòu)參數(shù)及其對泵性能的影響進口邊布置片數(shù),葉片包角結(jié)構(gòu)參數(shù)重新設計后葉片形式與進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:保持原來延伸布置的較常規(guī)混流式葉片設葉片數(shù)減少為4枚,不對稱過流斷面由曲扭曲,后彎,出口邊特點,葉片扭曲,地計值大,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)對適合大流量、低揚降低沖擊損失,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,與運行實際相符抗汽蝕性能和工作穩(wěn)揚程增加較大,軸功方便,實踐證明,可降低阻力損失,并有率增加較小以滿足運行需要較寬高效區(qū)2005年第7期東北電力技術49表5一個運行周期改造前后2臺循環(huán)水泵不同運行方式的節(jié)電效果個運行周期/h總流量/(m3h1)電機功率/kW運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)、不同運行方式4號機組帶滿負荷時兩循H——一泵的揚程,m;環(huán)水泵改造前后的節(jié)能數(shù)據(jù)見表5。P—電機的輸入功率,kW由表5可知,按一個運行周期(全年)8000h7電機效率(取為95%);計算,改造后4A泵加4B泵(低速)雙泵運行可7電機與泵間的傳動效率(這里是直聯(lián)達4000h,較改造前雙泵(高速)運行,節(jié)電功率傳動,取為100%)。為5763kW,節(jié)電約230萬kWh;改造后冬季4B試驗時,由于現(xiàn)場條件只能測試進塔總水量,泵低速運行可達1335h,較改造前單泵運行,節(jié)電因此對于4A泵加4B泵低速運行方式,沒有每臺功率為5068kW,節(jié)電約67萬kWh;改造后夏季泵的水量,只能將2臺泵當作1臺泵來考慮。雙泵(高速)運行可達2000h,較改造前雙泵運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)場效率試驗報告,改造后,兩泵的效率時循環(huán)水量可增加2670m3/h;改造后單泵(高速)提髙,電機耗功減少,揚程提高,特別是雙泵運行運行可達665h,較改造前單泵運行,節(jié)電功率為工況,其節(jié)能效果很明顯。現(xiàn)以改造前后雙泵運行44.5kW,節(jié)電約3萬kW·h,同時循環(huán)水量可增加工況為例說明。4A泵改造前雙泵運行工況時的試1503m3/h?？傊?一個運行周期(全年)至少節(jié)驗效率為61.19%,改造后可達到72.39%,效率電300萬kW·h,上網(wǎng)電價若按0.25元/kW·h計提高了11.20%;4B泵改造前雙泵運行工況時的算,折合70萬元左右,考慮到4號機組2臺循環(huán)試驗效率為58.68%,改造后可達到72.06%,效水泵的改造費用110多萬元及其他花費,2年時間率提高了13.3%;改造前雙泵運行(高速)工況即可收回全部投資。實際運行情況也表明,4號機的總水量為33690m3/h,電機的輸入功率總和為組2臺循環(huán)水泵的改造是成功的,不僅直接經(jīng)濟效3192kW;改造后雙泵在4A泵加4B泵低速運行益顯著,間接經(jīng)濟效益也有提高,如電機輸入功率工況時(該工況全年運行時間最長),總水量達到下降,循環(huán)水泵低速運行,減輕了機械振動和噪33370m3/h,電機的輸入功率總和為2615.7kW。聲,改善了勞動環(huán)境,同時降低了運行維護費用。因此,在水量基本持平的情況下(2次試驗總水量僅相差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臺泵電機的輸入功率總和減少了a.4號機組2臺循環(huán)水泵的改造是成功的,576.3kW。夏季因為循環(huán)水溫度高,對水量的要求根本解決了機組循環(huán)水泵運行效率低、電耗高等問更為重要,此時可采用雙泵(高速)運行方式,總題,擔石的這重新設計葉輪與壓水量從改造前的33600m3h變?yōu)?6360m3h,增出中國煤化工運行電流降低加了2670m3/h,循環(huán)水量的增加有利于提高機組電機CNMH的電機進行改造的真空和降低熱耗。提高了調(diào)節(jié)的靈活性,實現(xiàn)了運行方式的優(yōu)化為評估一個運行周期內(nèi)泵改造的節(jié)能效果,將b.改造后滿足了機組在不同氣候條件、不同東北電力技術2005年第7期新建超臨界發(fā)電機組啟動鍋爐的選型硏究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.東北電力設計院,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)機組,在啟動鍋爐選型中存在著容量和投資之間的矛盾,為此對啟動鍋爐的選型進行了深入分析,在保證機組安全啟動的前提下,降低啟動鍋爐的設備基建投資。關鍵詞:超臨界機組;啟動鍋爐;除氧[中圖分類號]TK227.7[文獻標識碼]B[文章編號]1004-7913(2005)-07-000-03目前國內(nèi)大容量超臨界燃煤發(fā)電機組正在陸續(xù)表1鍋爐主要參數(shù)表建設中,超臨界直流鍋爐啟動原理上與傳統(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最低啟動流量(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。由此也對啟動主蒸汽壓力/MPa鍋爐的容量提出了更高的要求。不同的啟動系統(tǒng)設再熱器進口壓力/MPa計對鍋爐啟動過程中的用汽需求有較大區(qū)別,目前再熱器進口溫度/℃國內(nèi)常見的超臨界鍋爐啟動系統(tǒng)有大氣擴容式和內(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)泵式對啟動輔助蒸再熱器出口溫度/℃汽的要求較大擴容式少很多。以下是某新建超臨界再熱蒸汽熱量/(th1)1614電力工程在啟動鍋爐選型時碰到的問題和解決思給水溫度/℃路,供其它類似的工程參考。該工程鍋爐的啟動系統(tǒng)采用內(nèi)置大氣擴容式分離器,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、大氣式擴容器、集水箱及水位該項目首期工程考慮安裝2臺600MW燃煤汽控制閥等組成。輪發(fā)電機組,鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈在鍋爐啟動階段和低于最低直流運行工況時直流爐,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流量運燒方式、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)Ⅱ型行,啟動系統(tǒng)投入運行,將從水冷壁出來的汽水混鍋爐、露天布置燃煤鍋爐。設計煤種:神府東勝煤合物進行汽水分離,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)閥進入除氧器或通過大氣擴容器擴容后進入要參數(shù)見表1。冷凝器,進行工質(zhì)或熱量的回收。一旦機組負荷大負荷下經(jīng)濟運行的要求提高了機組運行的經(jīng)濟性,參考文獻可以降低廠用電率,降低維修量,減少維修費用。[1]吳民強泵與風機節(jié)能技術[M].北京:中國電力出版社,1989c.4號機組2臺循環(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組循環(huán)水泵的節(jié)能改造提供了可借鑒的經(jīng)驗。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,而僅把定速電機改為雙速電機,優(yōu)化運行李敬(1%6-),女,碩士,副教授,現(xiàn)從事火電廠熱力設方式,全年的節(jié)電效益就相當可觀。備的教學與研究工作。(收稿日期:2005-05-10)