火力發電廠凝結水泵節能優化改造分析

朱雙峰,魏成明（山東拓能工程咨詢有限公司,濟南 250012）

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火力發電廠凝結水泵節能優化改造分析

朱雙峰,魏成明
（山東拓能工程咨詢有限公司,濟南 250012）

摘 要：針對某火力發電廠凝結水泵耗能高，且不能安全穩定運行的問題，提出一種合理的解決方案，不僅能夠保證機組安全穩定運行，而且能夠達到節能降耗的目的。方法簡單，在實際應用中具有良好的效果。

關鍵詞：火力發電廠；凝結水泵；節能改造；安全穩定

0 引言

隨著國家節能減排要求日益提高，加之電力市場競價上網試點的開展，如何降低運行成本提高火力發電廠經濟效益，是每個發電運營商急待解決的重要課題，而通過優化改造凝結水泵降低廠用電率，則是降低供電煤耗和發電成本的主要途經之一。現以某電廠為例對凝結水泵節能優化改造問題加以探討分析。

某電廠裝機容量為4×135MW機組，每臺機組配有3臺立式筒狀凝結水泵，設計運行方式為兩用一備，所配電機功率為160KW.由于該廠目前主機已增容至150MW,原有配備的凝結水泵運行方式已不能滿足安全穩定節能降耗的運行要求。現對其進行改造。

1 可行性分析

1.1 凝結水泵工作原理

凝結水泵是火力發電廠凝結水系統的重要設備，其作用是把凝汽器水箱中的凝結水經低壓加熱器加熱后送至除氧器，維持除氧器水位穩定。同時保證機組所需的其它輔助用水，機組正常運行狀態下，機組負荷升高時，凝結水量增加，凝汽器內的水位相應升高，機組負荷降低時，凝汽器內水位相應降低。該廠目前凝結水量調節主要靠改變凝結水泵出口母管調節閥開度來實現。在機組低負荷時閥門開度小，節流損失大，對管道及閥門沖刷嚴重，也使凝泵效率降低，運行不經濟。凝結水泵參數表1。

表1

根據水泵設計原理，水泵軸功率：W=Q*g*h/(3.6*η)

Q:流量m3/h g：9.81 h：揚程m η：泵效率%

計算可知該泵軸功率：W=116.5 kw 小于電機輸出功率160 kw，因而存在增容空間，擬對泵葉輪進行增容改造，熱力發電廠凝結水除維持除氧器水位穩定外，還提供給下列用水：汽輪機低壓軸封減溫水、凝汽器噴水、真空泵補充水、定子冷卻水補充水、低壓旁路減溫水等。經調研該廠滿負荷發電在滿足凝結水雜項用水要求時，除氧器入口最大凝結水量420t/h，壓力1.9MPa。

1.2 變頻器變頻調速原理

三相交流異步電動機工作原理：三相對稱繞組通入三相對稱交流電，將在空間產生旋轉磁場，此磁場切割轉子導體，將在轉子中產生感應電動勢及感應電流，并且轉速低于同步速并與同步速方向相同旋轉。其轉速滿足如下的關系式

式中：n：電機轉速 f：電源頻率 P：電機磁極對數 S：電動機轉差率。

上式中，由于轉差率s一般情況比較小（0—0.05），可看出，三相交流異步電動機轉速與工作電源輸入頻率成正比。通過改變電動機工作電源頻率即可改變電機轉速。

1.3 變頻節能原理

根據流體力學知識，流量(Q)與轉速(n) 的一次方成正比，壓力(P)與轉速(n) 的平方成正比，功率（P）與轉速(n) 的立方成正比。在水泵的效率一定，當調節流量下降時，轉速將成比例下降，此時輸出功率成立方關系下降，即水泵電機的耗電功率與轉速約成立方比關系。可見降低電機轉速大大降低軸功率，從而達到節電的目的。

2 機組改造及運行安全問題

在改造中，首先對原有三臺凝結水泵更換大容量葉輪，以滿足增容要求，根據泵設計知識，該泵在揚程（1.90MPa）電機不變的前提下，還可增容至220t/h，兩臺凝泵總流量440t/h，該流量滿足該廠滿負荷發電凝結水最大流量及各項雜用水要求。改造可行。為滿足節能降耗要求，緩解調節閥調解流量時產生的精度差、水位波動大、閥門易壞等問題。采用了變頻調節技術，對三臺凝結水泵電機經行了改造，變頻裝置采用“一拖一手動旁路” 方案。既可工頻啟動又可變頻啟動。電氣原理圖如圖1所示：

3 改造完成后節能效果

改造完成后，在機組不同負荷工況下，對運行的#1、#2凝結水泵分別經行性能試驗，實驗數據如表2。

表2

3.1 泵揚程計算

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：凝結水密度 kg/m3

由表中實驗數據算得#1、#2凝結水泵平均節電率為：20.5 %。改造完成后#3凝結水泵處于備用狀態，對應電機節電160Kw。該廠年運行5500 h，則年節電量：W={160x20.5%x2+160} x5500h=1240800Kwh=124萬Kwh。

則可推得對煤耗的影響約為0.347g/Kwh。

如按照上網電價0.4元/kwh計算，年節電效益為124x0.40=49.6萬元。

4 結束語

從上述數據分析得出，該廠凝結水泵變頻改造后節能效果較好，除氧器水位調節靈敏，減少了對管道閥門的沖刷，保證了機組安全穩定運行，改造后凝結水泵各項性能指標均達到要求。本次改造是成功的，可以加以推廣。

參考文獻：

[1]任致程.電動機變頻器實用手冊[K].北京:中國電力出版社,2004.

[2]關醒凡.現代泵設計手冊[K].北京:宇航出版社,1995(09).

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