锅炉给水泵节能改造.pdf

锅炉给水泵节能改造 承德热力集 团有限责任公司 鞠京杰 堕 堡垫 Q Q ： 鱼塑 【 摘 要】 介绍滦河发电厂针对锅炉给水调节门节流损失严重的问题， 提出了液 力偶合器变速调 节、 电机变频调节、 ． 小汽轮机 变速驱动三种 改造方案 ， 通过技术经济 性对比 ， 确定选用液力偶合 器变速调节， 经济性分析和 实际运行效果都表明 了中、 小 型机组采用液力偶合器变速调节锅炉给水泵是经济可行的。 【 关键词】 给水泵节能液力偶合器 O 引言 锅炉给水泵是发电厂的重要辅助设备 ， 也是主要的耗电设备 ， 由于选型不当、 使用管 理不利等原因 ， 往往造成很大的能量损失 ， 影 响电厂运行的经济性。 在电厂独立核算、 自负 盈亏的市场竞争条件下 ，给水泵 的节能显得 更加重要 。 水泵的节能措施多种多样 ， 如何根 据实际情况确定经济可行 的改造方案是值得 我们探讨的问题 。滦河发 电厂于 2 0 0 0年 1 0 月成功地对锅炉给水泵加装 了液力偶合器进 行变速调节的节能改造 ， 为我们提供了范例。 1 给水系统运行中存在的主要问题 1 ． 1 给水系统及设备概况 滦河发 电厂 6号机和 7号机 分别 于 9 3 年和 9 8年投产发电 ， 型号均为 N 1 0 0 — 9 0 ／ 5 3 5 ， 其 配套 的 6号炉和 7号炉型号均为 N G 4 1 0 一 l 0 O ／ 5 4 0 。随着电力供需矛盾的缓解及超高压 以上机组的投产 ，这两台机组有时作调峰运 行 ， 9 8年夜 间调峰单机 7 0 MW 运行长达 5 0 0 小时。 两台机组采用母管制给水 系统 ， 见图 1 。 系统配置的给水泵为电动全容量定速锅 炉给水泵 ， 型号为 D G 4 0 0 — 1 4 0 A， 三 台泵并联 运行 ， 其 中一 台备用( 8号) ， 单台泵的性能参 数见表 1 。 1 ． 2 运行中存在的主要 问题 1 9 9 9年 3月电厂对 机组及 7号 、 9号 给 水泵在正常运行负荷下进行 了效率试验 ， 发 现锅炉给水调节门节流损失严重 ， 见表 2 。 对表 2 进行分析可得出以下结论 ： 1 ) 机组在满负荷运行 时 ， 锅炉给水调节 门节流达 1 ． 6 5 MP a以上 ，说 明给水泵有较大 的富裕扬程 ， 而且给水流量大 ， 造成很大的功 率损失 ； 2 ) 机组在调峰运行 时 ， 造成的给水节流 损失 比满负荷工况更大。 针对以上情况 ， 为降低给水泵 富裕扬程 ， 使机组在满负荷运行和调峰运行时都有 良好 的经济性 ，滦河发 电厂对给水泵进行 了节能 改 造 。 2 改造方案的确定 降低泵的扬程通常有三种方法 ： 1 )切割 叶轮外径 ； 2 )拆下几级 叶轮 ； 3 )改变泵的转 速。其 中前两种方法只能解决满负荷运行 的 富裕扬程问题 ，而无法兼顾调峰运行时低负 荷工况 ， 不能有效地提高运行的经济性 。 改变 泵 的转速 ， 使泵 的 Q — H曲线发 生移动 ， 从而 减小或消除富裕扬程 ，对满负荷和低负荷工 况都适用 ， 而且调节灵活方便 ， 是 国内外广泛 一 53 — 匿 堡垫 Q 璺 ： 鱼 塑 隔断门乙 隔断门甲 图 l 6号机和 7号机给水 系统原理图 表 1 D G4 0 0 — 1 4 O A型锅炉给水泵性能参数 流量( t ／ h ) 扬程( m) 效率 ( ％) 电机功率 ( k w) 电机功率因数 3 5 O 一4 oO 1 6 0 o一 1 47 0 7 9 2 2 40 0 ． 8 5 ’ 表 2 给水调节门节流数据 机号 负荷( MW) 给水流量( t 几) 给水调节 门开度( ％) 给水调节门节流 ( MP a ) 给水泵出口压力 ( MP a ) 6 9 9 ． 6 3 8 7 ． 5 4 7 1 ．6 5 1 4 7 9 9 ． 7 3 8 8 4 8 1 ．6 6 采用的经济运行方法 ，因此本改造也采用这 种方法。( 转速调节的基本原理为比例定律 ， 相关内容可参阅文献 1 ) 2 ． 1 变速驱动装置的选择 究竟应用何种驱动装置来改变转速是方 案的核心问题。高速给水泵的驱动装置的型 式 与它的单位容量和转速有关 ，一般有三 种 ： 1 ) 主汽轮机驱动主汽轮机驱动给水泵 ， 通过液力偶合器和升速齿轮来控制变速 ， 在 美 国曾风行一时 ，但 由于设备布置困难及运 行中矛盾很多 ， 现 已不再采用 ； 2 )电机驱动 有传动装置变速和交流电 机变速两大类。 传动装置变速有皮带轮变速 、 —— 5 4— — 齿轮变速 、 液力偶合器变速 、 油膜滑差离合器 变速、 电磁滑差离合器变速六种 ， 其 中液力偶 合器变速得到人们 的认同，适合于负荷变化 较大的中、 小型机组； 交流电机变速有调压调 速 、绕流式电机转子 串电阻调速 、变级数调 速 、 变频调速、 可控硅无换 向器电机调速 、 绕 线式电机串级调速六种 ，其中变频调速运行 相当经济 ， 但初投资很高， 也值得考虑。 3 ) 小汽轮机驱动有两种典型的方案 ， 一 种是用主机低压抽汽( O ． 5 — 1 ． 5 MP a ) 供汽 的凝 汽式小汽轮机驱动，另一种是用主机高压缸 排汽 ( 2 ． 5 — 4 MP a )供汽的背压式小汽轮机驱 动。 凝汽式小汽轮机容积流量大， 其 内效率几 乎和主机内效率相等 ，比背压式小汽轮机经 济性好。 过去由于给水泵单位容量较小， 小汽 轮机驱 动方案往往 因为其效率 太低 而被舍 弃 ，而现代给水泵单位容量的增大 已使小汽 轮机效率几乎与主机相等 ，小汽轮机驱动已 成为理想的方案 ， 主要适用于 3 0 0 MW 以上的 大机组 。 综上所述 ，此次变速调节的方案可从电 机驱动的液力偶合器变速和交流 电机变频调 速及凝汽式小汽轮机变速驱动中选择 ，究竟 采用哪种方式要根据技术经济性 比较确定。 2 ． 2 三种方案的技术经济性 比较 将 以上三种方案 进行技术经济性 比较 ， 得到初投资及运行经济性见表 3 。 从表 3可知 ： 电机变频调速安装工期短 、 运行费用低 ， 是 比较理想 的方案 ， 但其初投资 太 高， 令人难 以接受 ， 故舍弃 ； 小汽轮机变速 驱动不但工期长 、运行费用高 ，而且系统复 杂 、 初投资更高 ， 不能采用 ； 综合 比较来看 ， 根 据该厂设备及经济情况 ，还是采用液力偶合 器变速是最佳方案。 液力偶合器作为给水泵的调速装 置 ， 具 有以下优点 ： 初投资小 ； 施工工期短 ； 检修工 作量小 ； 调速范围宽 ， 可以无级调速 ； 控制准 垦些堡垫 ： 鱼塑 确度高 ， 容易实现遥控 ； 可 以保 护电机过载 ； 能吸收冲击和扭振 ，可显著延长整个机械装 置的寿命 ， 本身寿命也长 ； 充分利用现有电机 及变压器等厂用电系统容量 ，不会造成设备 的闲置 ； 启动转矩小， 对厂用电系统冲击小。 3给水泵加装液力偶合器变速调节的 经 济性分 析 采甩液力偶合器变速调节的运行情况和 经济效益具体如何 呢?我们以单 台泵的核算 进行分析。 满 负 荷 工 况 要 求 消 除 富裕 扬 程 1 8 5 m ( 1 ． 6 5 MP a ) ， 调峰运行负荷时要求消除富裕扬 程 3 1 5 m( 3 ． 0 9 MP a ) ， 根 据 D G 4 0 0 — 1 4 0 A型 泵 的性能曲线和 比例定律计算 ，所得运行参数 见表 4 。 按机组年运行 7 0 0 0小时 、 每千瓦小时电 费 0 ． 2 4元计 ， 9 9 ． 7 MW 负荷节省的 1 6 o k W 功 率年净得收益为 2 6 ． 8 8万元 ； 7 0 MW 负荷节省 的 2 7 0 k W 功率年净得收益为 4 5 ． 3 6万元。初 投资 4 5万元 ，资金到位 3个月后项 目建成 ， 建成后立 即受益 ，此间资金年利率按 5 ％计 ， 资金本利和 4 5 ． 6万元。经济效益汇总情况见 表 5 。 表 3 两台给水泵变速调节装置经济性比较表 兰 液 力 偶 合 器 变 速 电 机 变 频 调 速 小 汽 轮 机 变 速 驱 动 初投资( 万元 ) 4 5 x 2 = 9 0 4 5 0 x 2 = 9 o o 大于 5 0 0 x 2 安装 、 试运工期 2 0 - 3 0天 1 2 大于 3个月 检 修 工 作 量 小 结构复杂 ， 技术 水平 高 系统复杂 ， 工作量大 运行费用 高 低 高 表 4 单台泵加装液力偶合器前后运行参数对比表 负荷 流量 扬程 ( m) 转速 ： r p m) 轴功率( k W) 液力偶合器 消耗功率 节省功率 ( MW) ( t ／ h ) 前 后 刖 后 前 后 ( k W) ( k W) 9 9 ． 6 3 8 7 ． 5 1 5 2 0 1 3 3 5 2 9 6 o 2 8l 1 2 O 2 2 1 7 6 9 9 3 1 6 o 7 0 2 9 5 1 6 6 3 1 3 4 8 2 9 6 0 2 6 9 9 1 8 1 9 1 41 2 1 3 7 2 7 0 表 5 经济效益表 负荷( M w) 节省功率( k W) 年净得收益( 万元) 初投资( 万元) 投资回收期( 年) 9 9 ． 6 1 6 o 2 6 ． 8 8 4 5 ．6 1 ．7 7 0 2 7 0 4 5 - 3 6 4 5 ． 6 1 ．0 — 5 5 — 区域供 热2 0 0 8 ． 6期 4 实际运行效果 4 ． 1给水系统新运行方式 7号、 9号给水泵加装液力偶 合器 以后 ， 原给水系统 的母管制 已不能满足锅炉水位调 整的需要 ， 为此将给水系统改为单元制运行 ， 即图 1中的隔断门乙关闭， 9号给水泵向 7号 炉供水 ， 7号给水泵向 6号炉供水 ， 8号给水 泵为 6号炉备用。当 9号给水泵故障时， 8号 给水泵联动 ， 同时隔断门乙开启 ， 隔断 门甲关 闭。 4 ． 2满负荷运行情况 2 0 0 0年 1 O月 ， 9号给水泵加装了大连液 力机 械厂生产 的 G Wr 5 8 F调 速型液力偶 合 器 ，改造完成后首次启动就显示 了很大的经 济效益。 这次启 动 ， 由锅 炉上水 到汽机 带负 荷 用 时 5小 时 ， 与 历史 表单对 比可知 ， 给水 泵 电流降低 1 0 0 A。厂用 电压 6 k V， 电机功率 因数 在低 载 时取 0 ． 5 ，本次 启 动节 省 电能 2 5 9 8 k Wh。 1 0 0 MW 负荷运行时 ， 仪表显示给水流量 4 0 7 t ／ h ，偶合器就地转速表读数为 2 9 6 8 r p m， 给 水 泵 电流 表读 数 2 2 5 A，较 改 造 前 降低 2 0 A， 节省功率 1 7 7 k W。 5结论 ： 理论分析和实际运行效果都显示 ： 中、 小 型机组采用电机驱动的液力偶合器变速调节 锅炉给水泵是经济可行的。 参考文献 [ 1 ] 郭立君． 泵与风机． 北京： 水利电力 出版社 ， 1 9 8 6 ． [ 2 ] 杨诗成 ， 王喜魁． 泵与风机 ． 北京 ： 中国电力出版社 ， 1 9 9 0 ． I [ 3 ] 吴 民强． 泵与风机节能． 保定 ： 华北 电力学 院教 材 ， 1 9 8 7 ． [ 4 ] 马文智． 现代火力发电厂高速给水泵． 北京 ： 水利 电 力 出版社， 1 9 8 4 ． [ 5 ] 张润霞 ， 肖继昌． 企业热平衡与节能技术． 石 油工业 出版社 ， 1 9 9 3 ． ( 上接第 5 2页) 恒温控制器 的核心部件是传 感器单元 ， 即温包。 温包可以感应周围环境温 度 的变化而产生体积变化 ，带动调节 阀阀芯 产生位移 进而调节散热器的进水量来改变 散热器的散热量。 恒温阀有直通、 角通和三通恒温阀之分。 直通、 角通恒温阀可用于双管系统， 也可用于 带有跨越管的单管系统 。用于双管系统的恒 温阀阻力较大； 用于单管系统的阻力较小。 三 通恒温 阀主要用于带有跨越管 的单管系统 ， 其分流系数可以在 0 ~ 1 0 0 ％的范围内变动， 流 量调节余地大 ， 但结构较复杂。 恒温阀的感温 包有内置温包式、外置温包式和远程温包式 三种 。恒温阀应与 自力式差压控制阀配合使 用 ， 以保证恒温阀的调节性能稳定。 流量特性 ： 近似等百分比流量特性。 安装 ： 一般安装在散热器前 ， 有方 向性 ， 在阀前应安装过滤器。 对于电磁阀 、 止 回阀 、 安全阀等 阀门的原 一 ．5 6 ～ 理及用途清晰 ， 本文不再赘述 。 4各类阀门在供热系统中的应用 ① 用于关断或双位调 节时 ，可选用闸 阀、 截止阀、 普通球阀、 普通蝶阀、 电磁阀。 ② 用于变流量或压力调节时 ， 可选用调 节阀、 平衡 阀、 调节型球 阀， 调节型蝶阀。 ③ 用于变流量或压力调节 ， 同时要求关 断功能时， 可选用平衡 阀、 调节型球阀。 ④ 用于粗略流量或压力调节时 ， 可选用 截止阀 普通蝶 阀。 ⑤ 用于设定值 自力式调节时 ， 可选用 自 力式流量控制阀、 自力式差压控制 阀、 恒温控 制阀。 参考文献 [ 1 ]石兆玉编著． 供热 系统运行 调节与控制 [ M] ， 北 京 ： 清华大学 出版社． [ 2 ]陆耀庆主编． 供暖通风设计手 册[ M] ， 北京 ： 中 国 建筑工业出版社 ， 1 9 8 7年．