提高閉冷水系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

奚邱炎 蔣夢(mèng)潔

(上海華電奉賢熱電有限公司，上海201403)

1 閉冷水系統(tǒng)概況

上海華電奉賢熱電有限公司采用兩套西門子SGT5-4000F（4+）級(jí)燃?xì)? 蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，裝機(jī)容量2×430MW。機(jī)組采用閉式循環(huán)水對(duì)各換熱器進(jìn)行冷卻，每臺(tái)機(jī)組配有兩臺(tái)由上海KSB 泵有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為Omega350-430B 的閉冷水泵，單泵設(shè)計(jì)流量為2000t/h，設(shè)計(jì)揚(yáng)程35m，電機(jī)額定功率280kW。閉冷水回水母管的水通過(guò)閉冷水泵加壓后先進(jìn)入閉冷器，將攜帶的熱量傳給循環(huán)水，在進(jìn)入閉冷水進(jìn)水母管，分配至各個(gè)用戶，經(jīng)過(guò)換熱后，帶著熱量再匯入回水母管?；厮腹苓€與位于16米高度的閉冷水箱相通，閉冷水箱可以調(diào)節(jié)和補(bǔ)充系統(tǒng)水量。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，閉冷水泵單臺(tái)運(yùn)行，一用一備。

2 存在問(wèn)題

廠內(nèi)閉冷水系統(tǒng)存在閉冷泵設(shè)計(jì)流量與機(jī)組備用期間系統(tǒng)所需閉冷水流量不匹配的問(wèn)題。閉冷水泵的流量設(shè)計(jì)值為2000t/h，而機(jī)組備用期間的閉冷水用戶，包括汽機(jī)潤(rùn)滑油冷卻器、燃機(jī)潤(rùn)滑油和燃機(jī)密封油冷卻器的實(shí)際所需流量約為200t/h，機(jī)組備用期間實(shí)際所需流量與設(shè)計(jì)值相差較大。統(tǒng)計(jì)了5、6 號(hào)機(jī)閉冷泵2018 年度能耗情況（見(jiàn)圖1）。

圖1 2018 年度閉冷泵電量費(fèi)用構(gòu)成

目前我公司5、6 號(hào)汽機(jī)閉冷水泵的用電產(chǎn)生費(fèi)用約69%是在機(jī)組備用期間。根據(jù)水泵流量和功率關(guān)系，按原閉冷水泵揚(yáng)程估算出200t/h 的水泵理論功耗在23KW 至35KW 之間，原閉冷泵實(shí)際功耗為220KW，且機(jī)組為調(diào)峰機(jī)組，備用時(shí)間較長(zhǎng)，所以閉冷水系統(tǒng)用電存在較大的節(jié)能空間。

3 閉冷水系統(tǒng)節(jié)能方案選擇

3.1 閉冷泵電機(jī)改為變頻電機(jī)

閉冷泵改為變頻運(yùn)行時(shí)，閉冷泵根據(jù)系統(tǒng)用戶用水量來(lái)改變運(yùn)行轉(zhuǎn)速，節(jié)約廠用電量，保持閉冷泵運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。但變頻電機(jī)節(jié)能效果一般，改造投資較大，不適合作為優(yōu)選方案。

3.2 閉冷水系統(tǒng)管道改造

將5、6 號(hào)機(jī)閉冷水泵出口母管連通，雙停時(shí)共用一臺(tái)泵，起到節(jié)能降耗的效果。但此方案只有在兩臺(tái)機(jī)組都備用時(shí)才能起到節(jié)能效果，且機(jī)組備用期間平均每臺(tái)機(jī)組會(huì)有1000t/h 的閉冷水流量，仍有較大浪費(fèi)。

3.3 每臺(tái)機(jī)組各新增一臺(tái)小流量閉冷水泵

5、6 號(hào)機(jī)各加一臺(tái)小流量閉冷泵，在機(jī)組備用期間切換小閉冷泵運(yùn)行。兩臺(tái)機(jī)組互不干擾，停備后即可切換至小流量閉冷泵運(yùn)行，且小泵的流量可根據(jù)實(shí)際需要選擇，工作參數(shù)接近最佳性能點(diǎn)，水泵效率高，節(jié)能效果好。

綜上所述，將每臺(tái)機(jī)組各新增一臺(tái)小流量閉冷水泵作為此次節(jié)能改造的優(yōu)選方案。

4 改造方案實(shí)施

通過(guò)計(jì)算選定參數(shù)合適的小閉冷泵，并申購(gòu)配套的管件和閥門，利用機(jī)組檢修期間進(jìn)行安裝調(diào)試，安裝位置定在原兩臺(tái)閉冷泵之間（見(jiàn)圖2）。

圖2 增加小閉冷泵之后的系統(tǒng)圖

4.1 計(jì)算小閉冷泵參數(shù)

小閉冷泵選型時(shí)需確定泵的揚(yáng)程和流量，機(jī)組備用期間冷卻水需求量為200t/h，所以泵的設(shè)計(jì)流量應(yīng)不小于200t/h。在計(jì)算揚(yáng)程時(shí)，需要先確定沿程阻力損失。機(jī)組備用期間閉冷水用戶為：a.汽機(jī)潤(rùn)滑油冷油器（高度為6 米）；b.燃機(jī)潤(rùn)滑油冷油器（高度為0 米）；c.燃機(jī)密封油冷油器（高度為-2 米）。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查，三路閉冷水用戶為并聯(lián)連接，閉冷泵出口至汽機(jī)潤(rùn)滑油冷油器這一路高度高，沿途管道較長(zhǎng)且管件較多，判斷其沿程阻力損失最大。所以在計(jì)算沿程阻力損失時(shí)，考慮汽機(jī)潤(rùn)滑油冷油器一路即可。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查和查閱相關(guān)資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)閥門在閉冷泵運(yùn)行期間的開(kāi)度情況，估算了閉冷水沿程閥門和管件的阻力系數(shù)，計(jì)算閉冷水至汽機(jī)潤(rùn)滑油冷油器的沿程阻力損失如下（見(jiàn)表1）。

表1 沿程阻力損失計(jì)算表

4.2 小閉冷泵選型

根據(jù)閉冷泵流量及揚(yáng)程需求，咨詢相關(guān)廠家，從安全性、經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，最終選擇型號(hào)為SM100-380(l)的雙吸離心泵（見(jiàn)表2）。

表2 小閉冷泵參數(shù)表

4.3 小閉冷泵安裝調(diào)試

利用機(jī)組檢修期間，進(jìn)行了5、6 號(hào)機(jī)閉冷泵的安裝工作，安裝完成后在機(jī)組備用時(shí)完成了新泵的調(diào)試，泵出口電動(dòng)蝶閥開(kāi)度調(diào)節(jié)到30%時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)行電流和振動(dòng)均正常。兩臺(tái)機(jī)新增的閉冷泵出口實(shí)際壓力均為0.46Mpa，實(shí)際揚(yáng)程為30m，略低于設(shè)計(jì)揚(yáng)程。各閉冷水用戶出口介質(zhì)溫度有明顯下降，能穩(wěn)定在正常工作溫度內(nèi)（見(jiàn)表3）。

表3 小閉冷泵調(diào)試數(shù)據(jù)表

根據(jù)小閉冷泵性能曲線圖（見(jiàn)圖3），此時(shí)運(yùn)行工況下的泵出口實(shí)際流量在210t/h 左右，新閉冷泵能滿足機(jī)組備用期間冷卻所需。

圖3 小閉冷泵性能曲線圖

5 預(yù)期節(jié)能效果

新增小閉冷泵實(shí)際運(yùn)行功率為27kW，是原閉冷泵功率的12%，考慮實(shí)際情況中，機(jī)組啟停頻繁，停機(jī)后存在一段需原閉冷泵保持運(yùn)行的緩沖時(shí)間，估算實(shí)際一年中機(jī)組備用期間能夠用來(lái)進(jìn)行節(jié)能降耗的時(shí)間約占總備用時(shí)間的一半，所以小閉冷泵一年的能耗預(yù)計(jì)減小44%左右。按照2018 年5、6 號(hào)機(jī)全年閉冷水泵耗電量計(jì)算，迎峰度夏時(shí)的備用耗電為429621kW·h，電費(fèi)為0.721 元/kW·h，非迎峰度夏時(shí)的備用耗電為1251303kW·h，電費(fèi)為0.686kW·h，估算一年閉冷水系統(tǒng)能節(jié)約：

1251303× 0.44 × 0.686 + 429621× 0.44 ×0.721 = 513986元

由此可見(jiàn)，新增小閉冷泵后顯著的提高了機(jī)組閉冷水系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，全年大概能產(chǎn)生51 萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)論

綜上所述，通過(guò)新增小閉冷泵的方式，對(duì)廠內(nèi)原有的閉冷水系統(tǒng)進(jìn)行改造，不僅極大的提升了機(jī)組閉冷水系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，更是提高了閉冷水泵的運(yùn)行效率，達(dá)到了節(jié)能增效的目的。