提高閉冷水系統運行的經濟性

奚邱炎 蔣夢潔

(上海華電奉賢熱電有限公司，上海201403)

1 閉冷水系統概況

上海華電奉賢熱電有限公司采用兩套西門子SGT5-4000F（4+）級燃氣- 蒸汽聯合循環機組，裝機容量2×430MW。機組采用閉式循環水對各換熱器進行冷卻，每臺機組配有兩臺由上海KSB 泵有限公司生產的型號為Omega350-430B 的閉冷水泵，單泵設計流量為2000t/h，設計揚程35m，電機額定功率280kW。閉冷水回水母管的水通過閉冷水泵加壓后先進入閉冷器，將攜帶的熱量傳給循環水，在進入閉冷水進水母管，分配至各個用戶，經過換熱后，帶著熱量再匯入回水母管。回水母管還與位于16米高度的閉冷水箱相通，閉冷水箱可以調節和補充系統水量。機組正常運行時，閉冷水泵單臺運行，一用一備。

2 存在問題

廠內閉冷水系統存在閉冷泵設計流量與機組備用期間系統所需閉冷水流量不匹配的問題。閉冷水泵的流量設計值為2000t/h，而機組備用期間的閉冷水用戶，包括汽機潤滑油冷卻器、燃機潤滑油和燃機密封油冷卻器的實際所需流量約為200t/h，機組備用期間實際所需流量與設計值相差較大。統計了5、6 號機閉冷泵2018 年度能耗情況（見圖1）。

圖1 2018 年度閉冷泵電量費用構成

目前我公司5、6 號汽機閉冷水泵的用電產生費用約69%是在機組備用期間。根據水泵流量和功率關系，按原閉冷水泵揚程估算出200t/h 的水泵理論功耗在23KW 至35KW 之間，原閉冷泵實際功耗為220KW，且機組為調峰機組，備用時間較長，所以閉冷水系統用電存在較大的節能空間。

3 閉冷水系統節能方案選擇

3.1 閉冷泵電機改為變頻電機

閉冷泵改為變頻運行時，閉冷泵根據系統用戶用水量來改變運行轉速，節約廠用電量，保持閉冷泵運行的經濟性。但變頻電機節能效果一般，改造投資較大，不適合作為優選方案。

3.2 閉冷水系統管道改造

將5、6 號機閉冷水泵出口母管連通，雙停時共用一臺泵，起到節能降耗的效果。但此方案只有在兩臺機組都備用時才能起到節能效果，且機組備用期間平均每臺機組會有1000t/h 的閉冷水流量，仍有較大浪費。

3.3 每臺機組各新增一臺小流量閉冷水泵

5、6 號機各加一臺小流量閉冷泵，在機組備用期間切換小閉冷泵運行。兩臺機組互不干擾，停備后即可切換至小流量閉冷泵運行，且小泵的流量可根據實際需要選擇，工作參數接近最佳性能點，水泵效率高，節能效果好。

綜上所述，將每臺機組各新增一臺小流量閉冷水泵作為此次節能改造的優選方案。

4 改造方案實施

通過計算選定參數合適的小閉冷泵，并申購配套的管件和閥門，利用機組檢修期間進行安裝調試，安裝位置定在原兩臺閉冷泵之間（見圖2）。

圖2 增加小閉冷泵之后的系統圖

4.1 計算小閉冷泵參數

小閉冷泵選型時需確定泵的揚程和流量，機組備用期間冷卻水需求量為200t/h，所以泵的設計流量應不小于200t/h。在計算揚程時，需要先確定沿程阻力損失。機組備用期間閉冷水用戶為：a.汽機潤滑油冷油器（高度為6 米）；b.燃機潤滑油冷油器（高度為0 米）；c.燃機密封油冷油器（高度為-2 米）。通過現場勘查，三路閉冷水用戶為并聯連接，閉冷泵出口至汽機潤滑油冷油器這一路高度高，沿途管道較長且管件較多，判斷其沿程阻力損失最大。所以在計算沿程阻力損失時，考慮汽機潤滑油冷油器一路即可。

經過現場勘查和查閱相關資料，結合現場閥門在閉冷泵運行期間的開度情況，估算了閉冷水沿程閥門和管件的阻力系數，計算閉冷水至汽機潤滑油冷油器的沿程阻力損失如下（見表1）。

表1 沿程阻力損失計算表

4.2 小閉冷泵選型

根據閉冷泵流量及揚程需求，咨詢相關廠家，從安全性、經濟性綜合考慮，最終選擇型號為SM100-380(l)的雙吸離心泵（見表2）。

表2 小閉冷泵參數表

4.3 小閉冷泵安裝調試

利用機組檢修期間，進行了5、6 號機閉冷泵的安裝工作，安裝完成后在機組備用時完成了新泵的調試，泵出口電動蝶閥開度調節到30%時運行穩定，運行電流和振動均正常。兩臺機新增的閉冷泵出口實際壓力均為0.46Mpa，實際揚程為30m，略低于設計揚程。各閉冷水用戶出口介質溫度有明顯下降，能穩定在正常工作溫度內（見表3）。

表3 小閉冷泵調試數據表

根據小閉冷泵性能曲線圖（見圖3），此時運行工況下的泵出口實際流量在210t/h 左右，新閉冷泵能滿足機組備用期間冷卻所需。

圖3 小閉冷泵性能曲線圖

5 預期節能效果

新增小閉冷泵實際運行功率為27kW，是原閉冷泵功率的12%，考慮實際情況中，機組啟停頻繁，停機后存在一段需原閉冷泵保持運行的緩沖時間，估算實際一年中機組備用期間能夠用來進行節能降耗的時間約占總備用時間的一半，所以小閉冷泵一年的能耗預計減小44%左右。按照2018 年5、6 號機全年閉冷水泵耗電量計算，迎峰度夏時的備用耗電為429621kW·h，電費為0.721 元/kW·h，非迎峰度夏時的備用耗電為1251303kW·h，電費為0.686kW·h，估算一年閉冷水系統能節約：

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

由此可見，新增小閉冷泵后顯著的提高了機組閉冷水系統運行的經濟性，全年大概能產生51 萬元的經濟效益。

6 結論

綜上所述，通過新增小閉冷泵的方式，對廠內原有的閉冷水系統進行改造，不僅極大的提升了機組閉冷水系統運行的經濟性，更是提高了閉冷水泵的運行效率，達到了節能增效的目的。