火力發(fā)電廠凝結(jié)水泵節(jié)能優(yōu)化改造分析

朱雙峰,魏成明（山東拓能工程咨詢有限公司,濟(jì)南 250012）

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火力發(fā)電廠凝結(jié)水泵節(jié)能優(yōu)化改造分析

朱雙峰,魏成明
（山東拓能工程咨詢有限公司,濟(jì)南 250012）

摘 要：針對(duì)某火力發(fā)電廠凝結(jié)水泵耗能高，且不能安全穩(wěn)定運(yùn)行的問(wèn)題，提出一種合理的解決方案，不僅能夠保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，而且能夠達(dá)到節(jié)能降耗的目的。方法簡(jiǎn)單，在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的效果。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；凝結(jié)水泵；節(jié)能改造；安全穩(wěn)定

0 引言

隨著國(guó)家節(jié)能減排要求日益提高，加之電力市場(chǎng)競(jìng)價(jià)上網(wǎng)試點(diǎn)的開(kāi)展，如何降低運(yùn)行成本提高火力發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)效益，是每個(gè)發(fā)電運(yùn)營(yíng)商急待解決的重要課題，而通過(guò)優(yōu)化改造凝結(jié)水泵降低廠用電率，則是降低供電煤耗和發(fā)電成本的主要途經(jīng)之一。現(xiàn)以某電廠為例對(duì)凝結(jié)水泵節(jié)能優(yōu)化改造問(wèn)題加以探討分析。

某電廠裝機(jī)容量為4×135MW機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組配有3臺(tái)立式筒狀凝結(jié)水泵，設(shè)計(jì)運(yùn)行方式為兩用一備，所配電機(jī)功率為160KW.由于該廠目前主機(jī)已增容至150MW,原有配備的凝結(jié)水泵運(yùn)行方式已不能滿足安全穩(wěn)定節(jié)能降耗的運(yùn)行要求?，F(xiàn)對(duì)其進(jìn)行改造。

1 可行性分析

1.1 凝結(jié)水泵工作原理

凝結(jié)水泵是火力發(fā)電廠凝結(jié)水系統(tǒng)的重要設(shè)備，其作用是把凝汽器水箱中的凝結(jié)水經(jīng)低壓加熱器加熱后送至除氧器，維持除氧器水位穩(wěn)定。同時(shí)保證機(jī)組所需的其它輔助用水，機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下，機(jī)組負(fù)荷升高時(shí)，凝結(jié)水量增加，凝汽器內(nèi)的水位相應(yīng)升高，機(jī)組負(fù)荷降低時(shí)，凝汽器內(nèi)水位相應(yīng)降低。該廠目前凝結(jié)水量調(diào)節(jié)主要靠改變凝結(jié)水泵出口母管調(diào)節(jié)閥開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。在機(jī)組低負(fù)荷時(shí)閥門(mén)開(kāi)度小，節(jié)流損失大，對(duì)管道及閥門(mén)沖刷嚴(yán)重，也使凝泵效率降低，運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)。凝結(jié)水泵參數(shù)表1。

表1

根據(jù)水泵設(shè)計(jì)原理，水泵軸功率：W=Q*g*h/(3.6*η)

Q:流量m3/h g：9.81 h：揚(yáng)程m η：泵效率%

計(jì)算可知該泵軸功率：W=116.5 kw 小于電機(jī)輸出功率160 kw，因而存在增容空間，擬對(duì)泵葉輪進(jìn)行增容改造，熱力發(fā)電廠凝結(jié)水除維持除氧器水位穩(wěn)定外，還提供給下列用水：汽輪機(jī)低壓軸封減溫水、凝汽器噴水、真空泵補(bǔ)充水、定子冷卻水補(bǔ)充水、低壓旁路減溫水等。經(jīng)調(diào)研該廠滿負(fù)荷發(fā)電在滿足凝結(jié)水雜項(xiàng)用水要求時(shí)，除氧器入口最大凝結(jié)水量420t/h，壓力1.9MPa。

1.2 變頻器變頻調(diào)速原理

三相交流異步電動(dòng)機(jī)工作原理：三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱交流電，將在空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，此磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，將在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流，并且轉(zhuǎn)速低于同步速并與同步速方向相同旋轉(zhuǎn)。其轉(zhuǎn)速滿足如下的關(guān)系式

式中：n：電機(jī)轉(zhuǎn)速 f：電源頻率 P：電機(jī)磁極對(duì)數(shù) S：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率。

上式中，由于轉(zhuǎn)差率s一般情況比較小（0—0.05），可看出，三相交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比。通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率即可改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。

1.3 變頻節(jié)能原理

根據(jù)流體力學(xué)知識(shí)，流量(Q)與轉(zhuǎn)速(n) 的一次方成正比，壓力(P)與轉(zhuǎn)速(n) 的平方成正比，功率（P）與轉(zhuǎn)速(n) 的立方成正比。在水泵的效率一定，當(dāng)調(diào)節(jié)流量下降時(shí)，轉(zhuǎn)速將成比例下降，此時(shí)輸出功率成立方關(guān)系下降，即水泵電機(jī)的耗電功率與轉(zhuǎn)速約成立方比關(guān)系。可見(jiàn)降低電機(jī)轉(zhuǎn)速大大降低軸功率，從而達(dá)到節(jié)電的目的。

2 機(jī)組改造及運(yùn)行安全問(wèn)題

在改造中，首先對(duì)原有三臺(tái)凝結(jié)水泵更換大容量葉輪，以滿足增容要求，根據(jù)泵設(shè)計(jì)知識(shí)，該泵在揚(yáng)程（1.90MPa）電機(jī)不變的前提下，還可增容至220t/h，兩臺(tái)凝泵總流量440t/h，該流量滿足該廠滿負(fù)荷發(fā)電凝結(jié)水最大流量及各項(xiàng)雜用水要求。改造可行。為滿足節(jié)能降耗要求，緩解調(diào)節(jié)閥調(diào)解流量時(shí)產(chǎn)生的精度差、水位波動(dòng)大、閥門(mén)易壞等問(wèn)題。采用了變頻調(diào)節(jié)技術(shù)，對(duì)三臺(tái)凝結(jié)水泵電機(jī)經(jīng)行了改造，變頻裝置采用“一拖一手動(dòng)旁路” 方案。既可工頻啟動(dòng)又可變頻啟動(dòng)。電氣原理圖如圖1所示：

3 改造完成后節(jié)能效果

改造完成后，在機(jī)組不同負(fù)荷工況下，對(duì)運(yùn)行的#1、#2凝結(jié)水泵分別經(jīng)行性能試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2。

表2

3.1 泵揚(yáng)程計(jì)算

式中: P1：泵的入口壓力 Pa P2：泵的出口壓力 Pa V2：泵的出口流速 m/s

V1：泵的入口流速 m/s ρ：凝結(jié)水密度 kg/m3

由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)算得#1、#2凝結(jié)水泵平均節(jié)電率為：20.5 %。改造完成后#3凝結(jié)水泵處于備用狀態(tài)，對(duì)應(yīng)電機(jī)節(jié)電160Kw。該廠年運(yùn)行5500 h，則年節(jié)電量：W={160x20.5%x2+160} x5500h=1240800Kwh=124萬(wàn)Kwh。

則可推得對(duì)煤耗的影響約為0.347g/Kwh。

如按照上網(wǎng)電價(jià)0.4元/kwh計(jì)算，年節(jié)電效益為124x0.40=49.6萬(wàn)元。

4 結(jié)束語(yǔ)

從上述數(shù)據(jù)分析得出，該廠凝結(jié)水泵變頻改造后節(jié)能效果較好，除氧器水位調(diào)節(jié)靈敏，減少了對(duì)管道閥門(mén)的沖刷，保證了機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，改造后凝結(jié)水泵各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到要求。本次改造是成功的，可以加以推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]任致程.電動(dòng)機(jī)變頻器實(shí)用手冊(cè)[K].北京:中國(guó)電力出版社,2004.

[2]關(guān)醒凡.現(xiàn)代泵設(shè)計(jì)手冊(cè)[K].北京:宇航出版社,1995(09).

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.168