300 MW機組循環水泵雙速節能的技術改造

馬巖昕

(黑龍江華電齊齊哈爾熱電有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

0 引言

在火力發電廠中，循環水泵是耗電量較大的輔助設備之一。由于某電廠處于北方地區，季節溫度變化較大，循環水泵必須非常靈活，且要適應機組在不同季節的要求，所以研究循環水泵調節方式以滿足主機需要和電廠節能是非常必要的。

該電廠2臺300 MW機組，安裝4臺循環水泵，2臺機組循環水母管采用聯絡方式運行。循環水泵為長沙水泵廠有限公司生產的雙吸單級中開式離心清水泵，電機為臥式單速電機。冬季時，由于循環水入口水溫較低，凝汽器所需水量較少，若用可變速的循環水泵電動機來驅動循環水泵，采取低速小功率電動機運行，就可節約大量的廠用電。

1 循環水系統的組成

該電廠的循環水系統由冷卻水塔、循環水泵、清污機、膠球沖洗裝置和凝汽器及有關設備組成。冷卻水塔為4 000 m2雙曲線冷卻水塔，塔高105 m，水塔底部半徑為38 m。

每臺機組配2臺循環水泵，循環水泵容量為2×60 %，循環水泵在設計條件下連續運行。在額定工況(THA)下，夏季冷卻倍率為60倍，春秋季為51倍，冬季為36倍。夏冬季分別按1機2泵、1機1泵運行，春秋季按2機3泵運行。循環水系統流程為：嫩江水—江岸泵—反應沉淀池—冷卻水塔—攔污柵及清污機—循環水泵—液控出口蝶閥—凝汽器及輔機(板式換熱器及水環式真空泵等)—循環水壓力回水管—冷卻水塔(蒸發—部分)。

2 循環水系統的作用

循環水泵的主要作用是將冷卻水從冷卻塔送入凝汽器內，冷卻水吸收在汽輪機內做完功的蒸汽的汽化潛熱，使蒸汽凝結成水后，再返回到冷卻水塔進行往返循環使用。循環水泵是保證凝汽式汽輪機安全、經濟運行的重要部件，其運行工況的優劣直接影響發電廠的安全發電和經濟效益。因此，保持循環水泵在最佳工況下運行，是降低綜合廠用電率的最有效辦法。

3 循環水系統的工作原理

300 MW機組的凝汽器設計一般都是在給定的蒸汽負荷、冷卻水量和冷卻水進口溫度下進行的，在凝汽器運行過程中，這些參數都會發生變動。例如：蒸汽負荷隨汽輪機負荷而變化；冷卻水量隨循環水泵的運行臺數而變化；冷卻水進口溫度隨氣候季節的不同而變化。在一定的冷卻水量和冷卻水進口溫度下，凝汽器中的壓力隨汽輪機排汽量的減少而降低，即凝汽器的真空隨汽輪機排汽量的減少而升高；當汽輪機的排汽量和冷卻水量不變時，凝汽器的真空值隨冷卻水進口溫度的降低而升高。因此，冬季凝汽器的真空較夏季高。

4 循環水泵高低速改造原因及節能原理

該電廠的機組是供熱機組。該地區每年10月15日至次年4月15日為采暖期，采暖時間長達6個月且溫度較低。

在冬季供暖期，當LV閥關至50 %時，進入凝汽器的蒸汽量將大量減少，真空約上升2 kPa(真空最低時是95 kPa)，真空最高時是98 kPa，造成冷卻水塔入口循環水溫度偏低，水塔結冰嚴重(在冬季冷卻水塔擋風板全掛上)，機組循環水量偏大，循環水泵電耗增加。2臺機組2臺高速循環水泵電耗達到廠用電的0.4 %。如果采用雙速電動機的循環水泵，不但提高了循環水泵效率，增加循環水系統運行靈活性，而且滿足冬季機組循環水的供水需要，減少水塔結冰，節約廠用電。

根據離心泵相似定律，在一定范圍內改變泵的轉速，泵的效率近似不變。當頻率固定時，改變異步電動機定子繞組旋轉磁場的極對數，可改變轉速(變極調速)，特別適合僅需在季節性水溫變化時節省能源而變速運行的水泵。

若將循環水泵電動機改為雙速電動機，低速運行時相當于降低水泵流量和電動機輸入功率。因此，采用轉速差不大的雙速電動機驅動水泵，根據各季節水溫的變化選擇驅動轉速，調節供水量，能有效節約電能。

5 循環水泵雙速改造方案

結合循環水系統運行的特點及安全性、經濟性，將循環水系統進行改造。因2臺機4臺循環水泵中的1，4號循環水泵分別與1，2號冷卻水塔內接出的入口管相連；2，3號循環水泵與2臺冷卻水塔聯絡管上接出的入口水管相連(便于平衡2臺冷卻水塔的水位)，所以將2，3號循環水泵改為雙速循環水泵。

公路運輸行業作為民生行業的重要組成部分，在國民經濟領域占據著越發重要的位置。若想有效開展公路橋梁養護工作就必須要引起有關政府部門的高度關注。首先，國家有關交通管理部門要充分意識到公路橋梁養護工作的重要性，以此為基礎拓寬公路橋梁養護的扶持政策，以保證公路橋梁養護工作的連續性；其次，國家有關法律部門還需要制定一系列法律法規，對公路橋梁養護工作的內容與流程進行規范化管理，使公路橋梁養護工作變得更加合法化與科學化。

改造前后的循環水泵參數如表1所示。

表1 改造前后的循環水泵參數

6 循環水系統的運行分析

當循環水入口水溫低于15 ℃時，凝汽器的背壓較低，隨著循環水入口溫度的增加，凝汽器背壓緩慢上升；當循環水入口溫度高于25 ℃時，隨著循環水入口溫度的增加，凝汽器的背壓迅速上升。

隨著熱負荷的增加，凝汽器背壓的變化速率越來越快，且有1個明顯的拐點。當循環水入口溫度低于15 ℃時，拐點對應的負荷在80 %以上；循環水入口溫度高于25 ℃時，拐點對應的負荷約為60 %。隨著循環水溫下降，凝汽器背壓隨著循環水量上升而下降的速率逐漸減小;當循環水溫低于10℃時，隨著循環水量增加，凝汽器背壓變化很小。

在“1機1泵”的運行方式下，對應的循環水量為75%凝汽器的額定循環水量；在“2機3泵”的運行方式下，對應的循環水量是100 %凝汽器的額定循環水量；在“1機2泵”的運行方式下，對應的循環水量是120 %凝汽器的額定循環水量。

從凝汽器循環水量-背壓特性曲線可以看出，凝汽器循環水量從100 %升至120 %時，對應的背壓變化不大。

凝汽器特性曲線如圖1所示。

圖1 凝汽器特性曲線

7 采取的措施及循環水系統的優化運行方法

對2，3號循環水泵電動機進行了高、低速改造并實施投運。在原來2機2高速循環水泵的基礎上，成功實現了2機2低速循環水泵的運行方式，取得了良好的經濟效益。

依據冬季機組負荷偏低的特點，對循環水系統運行方式進行了如下優化。

(1) 春秋季2臺機組啟動2臺低速循環水泵、1臺高速循環水泵運行，循環水回水上雙塔運行。

(2) 供熱開始后，2臺機組啟動2臺低速循環水泵、循環水回水上雙塔運行，用冷卻水塔擋風板控制凝汽器入口溫度在10—15 ℃。

8 節能改造效益分析

高/低速循環水泵的功率分別為1 600/1 000 kW，2臺低速泵運行可節省功率1 200 kW。

(1) 以冬季雙機2臺低速泵運行方式為例，全年運行180天，每天以24 h計算，高速循環水泵切換為低速循環水泵運行，可節電：180×24×1 200=5.184×106kWh。

(2) 以春秋季3泵(2低1高)為例，全年運行100天，每天24 h，可節電：100×24×1 200=2.880×106kWh。

采取上述措施及循環水系統優化運行后，全年比優化前節約8.064×106kWh。按0.3元/kWh計算，可節約242萬元。

9 結論

經過上述分析可知，該電廠對循環水泵電機進行高、低速改造及冬季采用2臺低速循環水泵運行，春秋采用1臺高速、2臺低速循環水泵的優化運行方式是成功的、可行的，節省了大量的廠用電，取得了很好的經濟效益。

參考文獻：

1 智建平，閭亞美.630 MW超臨界機組循環泵雙速節能改造[J].華電技術，2010，32(5)：34-37.