東北某供熱電廠循環(huán)水泵配置及布置優(yōu)化方案

李逢時

摘 要：本文對東北某供熱電廠的循環(huán)水泵配置方案進行分析，主要從水泵的運行工況，水泵的結(jié)構(gòu)形式、經(jīng)濟性等方面分別進行分析比較；根據(jù)當?shù)貧庀筇攸c，對水泵的布置方案進行分析，最終確定并推薦本工程的循環(huán)水泵配置及布置優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：供熱機組；循環(huán)水泵；立式斜流泵；雙吸臥式離心泵

1 概述

東北某地區(qū)擬建2×350MW超臨界供熱機組，采用帶自然通風(fēng)冷卻塔的二次循環(huán)擴大單元制供水系統(tǒng)。臺機組配1座雙曲線自然通風(fēng)冷卻塔，其中一座為排煙塔。機組在冬季抽汽工況運行時，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)按兩機一塔方式運行，僅運行排煙塔。

2 循環(huán)水泵配置選擇

目前國內(nèi)本地區(qū)同類型機組循環(huán)水泵配置方案基本有以下兩種：每臺機組配置2臺雙速循環(huán)水泵；每臺機組配置2臺循環(huán)水泵，其中1臺循環(huán)水泵為雙速循環(huán)水泵。

表1 東北地區(qū)2臺300MW級供熱機組循環(huán)水泵的配置情況

循環(huán)水泵的運行工況如下：夏季，1臺機組運行2臺泵；春、秋季，2臺機組運行4臺泵或3臺泵；冬、寒冬季，1臺機組可采用2臺或1臺雙速泵低速運行。夏季、春秋季循環(huán)水量按100%考慮，冷卻塔全塔運行；冬季2臺機組循環(huán)水用一座排煙冷卻塔冷卻，可根據(jù)氣溫高低，采用全塔配水或外區(qū)配水運行，有利于冷卻塔防凍，較好的適應(yīng)供熱機組冷卻水量變化大的特點；也可以實現(xiàn)冬季2臺機組運行2臺雙速循環(huán)水泵。

本工程建議4臺循環(huán)水泵均采用雙速電動機，雖然比普通電動機價格稍高，但是運行更靈活，能夠更好地適應(yīng)供熱機組多種運行工況，也便于運行管理和維護。

3 循環(huán)水泵形式選擇

目前國內(nèi)300MW級機組的循環(huán)水泵可以采用立式斜流泵，也可以采用雙吸臥式離心泵，這兩種配置方式都有較多應(yīng)用，兩種水泵方案如下：立式泵方案：立式泵的優(yōu)點是電機及泵體立式布置，電機設(shè)在泵房±0.00m層，泵體設(shè)在±0.00m層以下，運轉(zhuǎn)層占地面積較小，但安裝及檢修時比較麻煩，檢修時需要將泵軸或泵體都起吊起來，泵房下部結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，泵房前需要加設(shè)流道，設(shè)置平板濾網(wǎng)及鋼閘門。臥式泵方案：臥式泵的優(yōu)點是電機及泵體水平布置，安裝及檢修時比較方便，但由于需要正壓進水，泵及電機都設(shè)在泵房-7.60m層，運轉(zhuǎn)層占地面積較大，但泵房下部結(jié)構(gòu)較簡單，泵房僅設(shè)吸水前池，無需設(shè)置平板濾網(wǎng)及鋼閘門，但泵入口需設(shè)置電動閥門。

根據(jù)兩種泵特點，分別從技術(shù)，經(jīng)濟方面進行詳細比較，見表1和表2。

表2 立式斜流泵與臥式離心泵技術(shù)比較表

從表2可以看出兩種泵型各有優(yōu)缺點，都可用作電廠循環(huán)水泵，但立式泵更安全、可靠。從表3看立式循環(huán)水泵的總體造價與臥式循環(huán)水泵相差不多。雖然臥式雙吸泵結(jié)構(gòu)較立式斜流泵簡單，但制造加工難度很大，尤其是形狀復(fù)雜的大型泵殼在鑄造時必須采用大型組合式模具，澆鑄時容易出現(xiàn)澆不足、變形（影響水泵的水力性能）等缺陷，鑄造產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力難以消除，鑄件質(zhì)量難以得到保證。

通過以上比較，可以看出立式泵在運行檢修方面要優(yōu)于臥式泵，初投資相差不多，因此本工程推薦循環(huán)水泵采用立式斜流泵。

4 循環(huán)水泵布置方案

4.1 工程所在地氣象條件

該地區(qū)處于溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)的北緣，該地區(qū)受西伯利亞大陸性和東部海洋性氣團的控制，其特征是冬季寒冷少雪；春季多風(fēng)而溫和、干燥；夏季炎熱、多雨；秋季溫濕、涼爽。四季分明；具有全年日照充足，溫差較大，降水集中，蒸發(fā)量大的特點。累年平均氣溫為8.2℃。累年極端最低氣溫為-32.9℃，累年年平均降水量670.3mm。

表3 立式斜流泵和雙吸臥式離心泵經(jīng)濟比較表 （單位：萬元）

注：表中所列數(shù)據(jù)僅為比較用。

4.2 降雨對泵房布置的影響

循環(huán)水泵露天布置，首先，從電機防雨的角度，電機要采用室外型電機，這樣會增加電機的造價。其次，從泵房排水的角度，立式泵循環(huán)水泵房露天布置時，運轉(zhuǎn)層布置在泵房±0.00m層，泵房排水比較順暢，這樣即使在雨季，泵房的運行也不會有很大影響，而臥式泵運轉(zhuǎn)層布置在-7.60m層，如果露天布置，下雨時雨水會積聚在泵坑內(nèi)，需要設(shè)排污泵排出積水，如果排水不暢，有可能會淹沒循環(huán)水泵，造成事故。從以上分析可以看出，泵房露天布置對于立式泵是適合的，對于臥式泵則盡量不要采用。

本工程所在地年平均降水量670.3mm，且主要集中在夏季3個月，從安全生產(chǎn)的角度考慮，僅考慮立式泵露天布置的方案的可行性。

4.3 氣溫對泵房布置的影響

根據(jù)目前電廠運行的經(jīng)驗，當廠址所在地冬季最低溫度不低于0℃時，循環(huán)水泵房可以考慮露天布置，這樣不存在冬季防凍的問題，而且取消上部結(jié)構(gòu)，可以節(jié)省部分土建費，經(jīng)測算，循環(huán)水泵房露天布置時比帶上部結(jié)構(gòu)的泵房節(jié)省約140萬元。

當廠址所在地冬季最低溫度低于0℃，考慮到冬季正常運行時的防凍，以及冬季停機或檢修時，水泵及管道內(nèi)積水有可能上凍，給再次運行造成麻煩，就不適合露天布置。本工程冬季寒冷，冬季最低氣溫-32.9℃，每年平均有五個月的結(jié)冰天數(shù)，如果露天布置，需要考慮給循環(huán)水泵和管道加裝防凍裝置，無疑又增加了運行維護的難度。而且本工程為冬季供熱機組，從供熱的安全可靠性上考慮，也不適合露天布置。另外，露天布置時，水泵電機需要采用戶外防凍型電機，比常規(guī)電機要貴30%左右，2臺機組4臺循環(huán)水泵共高出約126萬元，高出費用與泵房露天布置節(jié)省的土建費用差不多。因此，通過上述分析，本工程循環(huán)水泵房不宜露天布置。

5 結(jié)語

通過以上優(yōu)化分析比較，對于供熱機組的循環(huán)水泵配置，采用雙速立式斜流泵，無論從運行、經(jīng)濟上都具有優(yōu)勢。根據(jù)當?shù)貧夂蛱攸c，循環(huán)水泵推薦室內(nèi)布置，設(shè)置循環(huán)水泵房。

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