循环水泵的节能改造理论与应用

2005年第7期东北电力技术47循环水泵的节能改造理论与应用The Therorg and Application of Energy-saving Retrofitting to Circulating Pumps李敬,魏运刚(沈阳工程学院,辽宁沈阳110136)摘要:以泵节能技术为理论基础,分析了华能上安电厂4号机组2台循环水泵的节能改造措施。通过重新设计叶轮,提高循环水泵的效率,降低功率损耗;同时通过改定速电机为双速电机,实现运行方式的优化,达到了节能增效的目的。关键词:循环水泵;节能改造;混流式叶轮;双速电机;优化运行方式[中图分类号]TK23.5*2[文献标识码]B[文章编号]1004-7913(2005)0-0047-021存在的问题表3给出了循环水泵及电机额定工况与实际运行工况的性能参数对比,可以看出4号机组2台循环水华能上安电厂4号机组为东方汽轮机厂生产的泵有很大的节能改造空间。N300-16.7/537/5374型凝汽式汽轮发电机组,机表3循环水泵及电机额定工况与实际运行组配备2台循环水泵(以下称4A泵与4B泵)。2台工况的性能参数对比循环水泵及配用电机的主要技术参数见表1、表2。流量扬程轴功率泵效率电机输入项目表1循环水泵的主要技术参数/%功率kW额定额定额定额定轴额定工况2016018.21240.380.51600型号形式流量/扬程转速/功率效率单泵运行工况1939013.191492.046.3815707(mrh-l)/m (r"min-)/kW /%双泵运行工况1684519.831477.061.191554.8立式,单注:数据以4A泵为例,4B泵与其相近。48P35ⅡA级,单吸2016018.23701240.380.5离心泵24号机组循环水泵节能改造的途径与措施表2配用电机的主要技术参数2.1途径额定a.重新选型。通常很难保证标准泵与需求泵型号额定额定额定辎效率电压电流转速/人功率/a (rmin")/w/%的性能完全符合b.对泵整体重新设计或重新设计泵的叶轮YKSLI60-16/173016000371160095(或压出室)。做到“量体裁衣”,效果好,但对泵整体重新设计,投资大,耗时长;相对而言,只对2台循环水泵的运行方式有两种:单泵定速运泵的叶轮或压出室重新设计,投资较少,见效较行与双泵并联定速运行。但实际运行发现,无论哪快。种运行方式,4A泵与4B泵的性能参数与其额定c.对泵的叶轮叶片进行切割或加长。当泵的工况相比都有较大的差距,不能保证两泵在高效区实际工况长期偏离其额定工况,且偏离量不是特别工作。究其原因一是泵选型不当。在大流量、低扬大的情况下,可以考虑切割或加长叶轮叶片,但要程的场合,通常选用混流泵或轴流泵更合适;若选注意切割或加长量对叶轮叶片性能的影响。用离心泵,为提高流量,相应地提高扬程,选型时变调节方法.优化运行方式。调节方法易出现安全裕量过大的问题。另一方面是运行方式通常中国煤化工调节两大类。目前,不灵活,没有实现运行方式的优化,不能根据季节应用CNMH调节,如双速电机及机组负荷变化在较大范围内进行流量调节,使水调节,变频调节等,根据实际需要,通过改变转泵始终在高效区工作。循环水泵存在这方面的缺速,使泵在流量范围内进行调节,从而保证其始终陷,不仅浪费电能,而且增加设备不必要的磨损。在高效区工作。东北电力技求2005年第7期e.改进泵的管路系统,降低流体流动的阻力为原配用电机(经济性考虑)。这样,运行方式由损失。有时泵的性能下降是由于管路系统流体流动两种变为4种:单泵低速运行;单泵高速运行;1的阻力损失过大造成的,改进泵的管路系统,改善台低速加1台高速双泵运行;双泵高速运行。根据流体的流动状况,可以起到节能的作用季节及机组负荷的变化,4种运行方式灵活调度需要指出,泵叶轮的结构参数如叶片进口安装可以实现运行方式的优化角、进口边布置方式、叶片出口边宽度、叶片数叶片包角、叶片出口安装角及与叶轮相关的压出室现场效率试验与改造后的节能效果结构等都影响泵的性能。因此,对泵进行节能改3.1现场效率试验造,特别是重新设计泵、叶轮或压出室时,叶轮结为了评价改造效果,在改造前后安排经常运行构参数的影响必须加以考虑。的单泵工况和双泵工况进行现场效率试验。考虑试2.2措施验过程中机组运行的安全,不通过调节阀门对水量针对运行实际,考虑到安全、经济的节能改造进行节流调节,这样虽然得不到两泵的性能曲线,原则,主要采用了前述节能改造途径的第2条和第但是足以达到评价改造节能效果的试验目的。现场4条,同时保留了原泵及管路系统中设计合理的地试验完全按照国家标准进行。试验中记录循环水泵方出口温度、凝汽器出口温度、循环水泵出口压力2.2.1重新设计泵的叶轮与压出室泵前池水位、电机输入功率等参数,测度稳定时间在大流量、低扬程的场合,通常选用混流泵或在30min以上,测试时间为30min,用算术平均值轴流泵更合适,但该机组选型时选择了大型离心代人相应公式计算。泵,因此,改造时采用“量体裁衣”的作法,同时扬程计算公式为考虑到经济性,只重新设计泵的叶轮与压出室。叶H=(P2-p1)/8+(c-ci)m2g+(2轮由原来的离心式叶轮改为混流式叶轮,流体轴向1)进入叶轮,近似沿锥形面流动,最后由径向流出叶式中p2、P1泵出口和进口处水流的静压强,轮;压出室则由原来对称的过流断面结构改为流线Pa,这时p1取0(表压);形设计的不对称结构。叶轮与压出室具体结构参照c2、c1——泵出口与进口处水流的平均流结构参数对泵性能的影响作出相应设计,见表4速,m/s,这里c1很小,可忽2.2.2改变调节方法改造前,2台循环水泵只有节流调节(属于非2、x1——泵出口与进口到基准面的位置水变速调节),其调节损失大,且在流量不足的情况头,m,这里以循环水泵出口压下也谈不上节流;运行方式只有两种:单泵定速运力表安装位置为基准面,2取0;行与双泵并联定速运行如前述存在缺陷)。因此,P泵输送的水流重度,N/n将4B泵配用的定速电机改为双速电机(低速334循环水泵效率的计算公式为min,高速375r/min),实现变速调节,4A泵仍n=Pe QH/Pg7g7d表4重新设计后循环水泵叶轮与压出室的结构参数及其对泵性能的影响进口边布置片数,叶片包角结构参数重新设计后叶片形式与进口安装角出口边宽度出口安装角压出室结构混流式叶片的特点:保持原来延伸布置的较常规混流式叶片设叶片数减少为4枚,不对称过流断面由曲扭曲,后弯,出口边特点,叶片扭曲,地计值大,与出口边最叶片包角减小为8率半径n(n2>n)叶轮及压大倾斜,倾角14~口维持适度的正冲角大直径之比:0.36~88,出口安装角的上圆弧,n1的下圆出室结构18°,前后盖板出口中国煤化工弧,r1的上过渡圆弧直径处差值达250小直径的下过渡圆弧及直CNMHG线b,b2包圈而成结构参数对适合大流量、低扬降低冲击损失,提高高效区变宽,流量、主要考虑制造和加工使流体流出更加合理性能的影响程,与运行实际相符抗汽蚀性能和工作稳扬程增加较大,轴功方便,实践证明,可降低阻力损失,并有率增加较小以满足运行需要较宽高效区2005年第7期东北电力技术49表5一个运行周期改造前后2台循环水泵不同运行方式的节电效果个运行周期/h总流量/(m3h1)电机功率/kW运行方式流量改变量节电效果(年80h)改造前改造后改造前改造后(m3h-2)造前改造后单泵低速工况178101099.2减少1837506.81335单泵高速工况196472115016061561.5增加15032000均值均值高速+低速333702615.7减少320576.34000增加2670式中Q—泵输送的水体积流量,m3/s;不同季节、不同运行方式4号机组带满负荷时两循H——一泵的扬程,m;环水泵改造前后的节能数据见表5。P—电机的输入功率,kW由表5可知,按一个运行周期(全年)8000h7电机效率(取为95%);计算,改造后4A泵加4B泵(低速)双泵运行可7电机与泵间的传动效率(这里是直联达4000h,较改造前双泵(高速)运行,节电功率传动,取为100%)。为5763kW,节电约230万kWh;改造后冬季4B试验时,由于现场条件只能测试进塔总水量,泵低速运行可达1335h,较改造前单泵运行,节电因此对于4A泵加4B泵低速运行方式,没有每台功率为5068kW,节电约67万kWh;改造后夏季泵的水量,只能将2台泵当作1台泵来考虑。双泵(高速)运行可达2000h,较改造前双泵运3.2节能改造效果行,节电功率为114kW,节电约22.8万kWh,同根据现场效率试验报告,改造后,两泵的效率时循环水量可增加2670m3/h;改造后单泵(高速)提髙,电机耗功减少,扬程提高,特别是双泵运行运行可达665h,较改造前单泵运行,节电功率为工况,其节能效果很明显。现以改造前后双泵运行44.5kW,节电约3万kW·h,同时循环水量可增加工况为例说明。4A泵改造前双泵运行工况时的试1503m3/h。总之,一个运行周期(全年)至少节验效率为61.19%,改造后可达到72.39%,效率电300万kW·h,上网电价若按0.25元/kW·h计提高了11.20%;4B泵改造前双泵运行工况时的算,折合70万元左右,考虑到4号机组2台循环试验效率为58.68%,改造后可达到72.06%,效水泵的改造费用110多万元及其他花费,2年时间率提高了13.3%;改造前双泵运行(高速)工况即可收回全部投资。实际运行情况也表明,4号机的总水量为33690m3/h,电机的输入功率总和为组2台循环水泵的改造是成功的,不仅直接经济效3192kW;改造后双泵在4A泵加4B泵低速运行益显著,间接经济效益也有提高,如电机输入功率工况时(该工况全年运行时间最长),总水量达到下降,循环水泵低速运行,减轻了机械振动和噪33370m3/h,电机的输入功率总和为2615.7kW。声,改善了劳动环境,同时降低了运行维护费用。因此,在水量基本持平的情况下(2次试验总水量仅相差320m3/h,占总水量的0.9%,在流量测量4结束语误差范围内),2台泵电机的输入功率总和减少了a.4号机组2台循环水泵的改造是成功的,576.3kW。夏季因为循环水温度高,对水量的要求根本解决了机组循环水泵运行效率低、电耗高等问更为重要,此时可采用双泵(高速)运行方式,总题,担石的这重新设计叶轮与压水量从改造前的33600m3h变为36360m3h,增出中国煤化工运行电流降低加了2670m3/h,循环水量的增加有利于提高机组电机CNMH的电机进行改造的真空和降低热耗。提高了调节的灵活性,实现了运行方式的优化为评估一个运行周期内泵改造的节能效果,将b.改造后满足了机组在不同气候条件、不同东北电力技术2005年第7期新建超临界发电机组启动锅炉的选型硏究The Selection of Star-up Boiler for Newly-built Supercritical Generating Units陈锡炯1,刘启军2(浙能乐清电厂,浙江杭州310012;2.东北电力设计院,吉林长春130022)摘要:某新建超临界燃煤火力发电厂一期为新建2ⅹ600MW超临界燃煤火力发机组,在启动锅炉选型中存在着容量和投资之间的矛盾,为此对启动锅炉的选型进行了深入分析,在保证机组安全启动的前提下,降低启动锅炉的设备基建投资。关键词:超临界机组;启动锅炉;除氧[中图分类号]TK227.7[文献标识码]B[文章编号]1004-7913(2005)-07-000-03目前国内大容量超临界燃煤发电机组正在陆续表1锅炉主要参数表建设中,超临界直流锅炉启动原理上与传统汽包锅名称BMCR炉有本质区别,特殊之处在于超临界直流锅炉有一个最低启动流量(一般为锅炉BMCR的25%主蒸汽流量/(th21)35%),以保证锅炉在启动过程中水冷壁内有足够主蒸汽温度/℃的质量流速,防止水冷壁传热恶化。由此也对启动主蒸汽压力/MPa锅炉的容量提出了更高的要求。不同的启动系统设再热器进口压力/MPa计对锅炉启动过程中的用汽需求有较大区别,目前再热器进口温度/℃国内常见的超临界锅炉启动系统有大气扩容式和内再热器出口压力/MPa置循环泵式两种,其中内置循环泵式对启动辅助蒸再热器出口温度/℃汽的要求较大扩容式少很多。以下是某新建超临界再热蒸汽热量/(th1)1614电力工程在启动锅炉选型时碰到的问题和解决思给水温度/℃路,供其它类似的工程参考。该工程锅炉的启动系统采用内置大气扩容式分离器,容量为30%BMCR(约573Uh);系统主要1工程基本概况由分离器、贮水箱、大气式扩容器、集水箱及水位该项目首期工程考虑安装2台600MW燃煤汽控制阀等组成。轮发电机组,锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈在锅炉启动阶段和低于最低直流运行工况时直流炉,单炉膛、一次中间再热、采用四角切圆燃(30%BMCR),锅炉给水泵保持30%BMCR流量运烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构Ⅱ型行,启动系统投入运行,将从水冷壁出来的汽水混锅炉、露天布置燃煤锅炉。设计煤种:神府东胜煤合物进行汽水分离,使蒸气通向过热器,疏水则通田的活鸡兔矿煤;校核煤种:晋北烟混煤。锅炉主过调节阀进入除氧器或通过大气扩容器扩容后进入要参数见表1。冷凝器,进行工质或热量的回收。一旦机组负荷大负荷下经济运行的要求提高了机组运行的经济性,参考文献可以降低厂用电率,降低维修量,减少维修费用。[1]吴民强泵与风机节能技术[M].北京:中国电力出版社,1989c.4号机组2台循环水泵的改造成功也为同(2]中国煤化工第二版.中国电力出版类型机组循环水泵的节能改造提供了可借鉴的经验。如秦皇岛电厂在循环水泵的改造中,没有改造作者CNMHG泵叶轮,而仅把定速电机改为双速电机,优化运行李敬(1%6-),女,硕士,副教授,现从事火电厂热力设方式,全年的节电效益就相当可观。备的教学与研究工作。(收稿日期:2005-05-10)