新型節能水泵在余熱發電循環水泵節能改造中的應用

朱 偉，李豐亮，賈 慶，朱玲玲，安 新，趙 震

（滕州中聯水泥有限公司，山東 滕州 277526）

滕州中聯水泥有限公司余熱發電系統是5 000t/d新型干法水泥生產線項目配套建設的9MW純低溫余熱發電系統。系統建設歷時7個月，與2012年10月下旬實現并網發電，日平均發電量約22萬kWh，年發電量約6 000萬kWh，發電全部自用。

1 余熱發電循環水泵站系統概況

1.1 余熱發電循環水泵站系統概況

滕州中聯水泥有限公司余熱發電循環水泵站使用3臺水泵，夏季高溫期間兩用一備，其余時間兩備一用，水泵配套160kW/380V低壓電機。水泵運行過程中，平均電流為300A左右（額定電流292A），電機長期運行在額定電流以上，對電機有損害，而且能耗高。為降低設備能耗、節約能源，公司與南京騰圖節能科技有限公司合作對公司1#循環水泵進行節能改造。改造前，我們對1號循環水泵的基本參數、實際運行參數（流量、揚程、電流、電壓等）等數據進行了采集見表1。

系統流量約為2 700m3/h，運行功率約175kW，電機效率較為穩定，以額定效率略低93%計算，水泵效率約為：

1.2 存在問題及解決措施

（1）過載風險的避免。

公司根據系統的實際需求定制設計高效節能泵，降低水泵的軸功率，最大運行功率約135kW，水泵全工況都不會超，避免過載風險。

（2）水泵偏工況問題。

表1 設備基本參數

改造后，使用為系統定制的高效節能泵，泵的高效區范圍很寬，泵會長期處于高效運行，實現節能的目的。

（3）提高泵站運行效率。

原水泵從設計工況來看，水泵效率83%，設計效率已達到國內較高的水平，但是從上述的計算結果可以看到，實際運行效率僅63.2%，與水泵設計效率偏差巨大，運行效率低下是泵站存在的最大問題，也是國內幾乎所有的水泵系統共同存在的問題，設備本身沒有問題，只有放入泵系統中才能體現出來，也只有從水泵和整個裝置系統的角度出發，提高泵站的運行效率才能挖掘節能空間。因此提高泵站運行效率是節能改造的最直接最根本的方法見表2。

表2 運行數據

2 節能改造的原則及改造方案

2.1 節能改造的原則

公司對1號循環水泵進行節能改造，遵循以下基本原則。（1）節能改造已實際運行數據為基礎，實事求是，以系統運行可靠、經濟合理為原則，以節能環保為目的。（2）改造后，保持循環水系統原有的供水能力，保證供水的安全性和穩定性，不影響余熱發電正常生產。（3）節能改造的施工過程選擇避峰檢修期間，不影響生產。

2.2 節能改造方案（見圖1）

（1）節能水泵技術原理。①多工況水力優化設計技術。利用CAD/CFD軟件通過采用三元流設計方法、多工況水泵水力優化設計技術、分流葉片技術等對水泵進行多工況優化設計，葉輪相鄰葉片交錯式布置，葉輪進口面積大、進口無漩渦、運轉平穩損耗低，具有低脈沖和優化流動的性能，葉輪產生的軸向力利用其葉片的對稱布置而平衡，實現低噪音、零振動。并且水泵具有較寬的高效工作區，隨著環境溫度變化泵在不同工況都能高效率運行，從而降低水泵運行功率。②流道處理。通過流道打磨、納米涂層披覆（對水泵葉輪和流道涂以高分子復合材料涂層）等先進的水泵生產手段，提高水泵葉輪、泵殼的表面光潔度，降低過流阻力，從而進一步提高水泵的效率，降低軸功率，達到節能目的。

同時，葉輪流道所使用的高分子復合涂層材料具有抗汽蝕、防腐蝕、耐磨損的功能，從而明顯延長水泵的使用壽命。

（2）節能改造具體實施方案。根據系統的供水需求和存在的問題，改造水泵的出口管路，并針對性的設計高效節能泵代替原來的運行泵，同時管路閥門全部打開，節能改造后的系統運行方式變為：新設計的泵長期運行，發生故障時啟動備用泵運行。

圖1 水泵改造圖

圖2 改造前電流

圖3 改造后電流

表3 改造前后情況

3 節能改造的應用效果（見圖2、圖3）

改造后水泵運行平穩，運行噪聲低，無震動，改造后水泵電機的運行電流為230A左右，比改造前降低了約70A電流。

改造后系統的運行工況完全能夠滿足生產的需求，改造前后1號循環水泵參數對比。

4 節能改造效益分析（見表3）

改造前水泵的實際運行功率平均約為175kW，改造后水泵的實際運行功率平均約為135kW，節能效率約為22%。技改完成后每小時可為公司節約用電40kWh，按照年運行時間5 000h計算，改造后每年可為公司節約電量約為20萬kWh，按照0.54元/kWh的電價計算，年節約電費約為 10.8萬元，經濟效益可觀。

5 結 語

新型節能水泵我公司使用至今，節能效果顯著，完全達到了節能減排的目的，且設備運行平穩可靠，值得在余熱發電循環水系統或電廠循環水系統推廣使用。