320 Mw機組循環(huán)水泵電機雙速改造節(jié)能分析

引言

目前,火力發(fā)電仍占據(jù)我國電力行業(yè)的主導地位?；痣姀S主要的高耗能設備為引風機、送風機、給水泵和循環(huán)水泵等大型的風機和水泵機組以及磨煤機等燃料處理設備,占據(jù)了發(fā)電廠用電量的主要份額。降低泵與風機等大型設備的功耗對于降低生產(chǎn)用電率,提高機組的效率起到至關重要的作用。循環(huán)水泵作為發(fā)電廠中的高耗能設備,其主要功能是實現(xiàn)冷卻水在凝汽器和冷卻塔中的循環(huán),對凝汽器內(nèi)部的蒸汽進行冷卻[2]。循環(huán)水泵的運行方式直接影響到發(fā)電廠的安全和生產(chǎn)用電率,對循環(huán)水泵電機進行節(jié)能改造以保證水泵的高效運行,能有效地提高機組運行的經(jīng)濟性。

1機組概況

廣州珠江電廠#3機組汽輪機為哈爾濱汽輪機廠有限責任公司生產(chǎn)的一次中間再熱、亞臨界、單軸、雙缸、雙排汽凝汽式汽輪機組,型號為N320-16.67/538/538。#3機組原先配套所用#5、#6循環(huán)水泵為兩臺由長沙工業(yè)泵廠研究所設計、湘東化工機械廠生產(chǎn)的1600HLB-16型循泵。循環(huán)水泵為單速運行,所用循泵臺數(shù)根據(jù)機組負荷及冷卻水溫度進行安排。由于循環(huán)水進水溫度受季節(jié)影響較大,依據(jù)往年機組運行小時數(shù)情況來看,冬季機組停運備用時間多,冬季大部分時間"兩機三泵"節(jié)能措施無法執(zhí)行,機組廠用電率較高。為降低機組能耗,對#5、#6循環(huán)水泵電機進行雙速改造,在冷卻水溫低時將電機由高速切至低速運行,以達到節(jié)能增效的目的。

2循環(huán)水泵改造狀況

根據(jù)離心泵相似定律,在小范圍內(nèi)對泵的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整,泵效率近似不變,表示為:

式中:O為水泵的流量:H為揚程:P為功率:n為轉(zhuǎn)速。

循環(huán)水泵的功耗與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比,通過在小范圍內(nèi)改變電機的轉(zhuǎn)速,可使循環(huán)水泵由高速運行狀態(tài)切換至低速運行狀態(tài),實現(xiàn)循環(huán)水泵耗功量的大幅降低。

根據(jù)這一原理,對電廠#3機組原先的#5、#6循環(huán)水泵進行了整體更換改造,采用湖南湘電長沙水泵有限公司制造的型號為64LKxA-16.5,立式單級、可抽芯、導葉式混流泵:電機更換為雙速電機,型號為YKKLD1250/900-16/18/1340-1wTH,高低轉(zhuǎn)速分別設定為370r·min-1和330r·min-1。循環(huán)水泵揚程可按下式進行計算:

式中:P1為循環(huán)泵進水壓力(Pa）:P2為循環(huán)泵出水壓力(Pa）:.為冷卻水密度(kg·m-3）:z1為進水面標高(m）:z2為循環(huán)泵出水管道中心線標高(m）:91為循環(huán)泵進水流速(m·s-1）:92為循環(huán)泵出水流速(m·s-1）:g為重力加速度,約為9.8m·s-2。

循環(huán)水泵有效軸功率和效率可按下式進行計算:

式中:Pu為循環(huán)水泵的有效軸功率(kw）:O為循泵出口水流量(m3·s-1）:7為循環(huán)水泵效率(%）:Pgr為循環(huán)水泵電機有功功率(kw）:7gr為循環(huán)水泵電機效率(%）。

經(jīng)試驗,電機雙速改造后在高低轉(zhuǎn)速下的參數(shù)對比如表1所示。

3循環(huán)水泵運行工況說明

為探究機組運行的效率和經(jīng)濟性,在不同運行方式下對循環(huán)水泵進行了一系列測試。在不同機組負荷下,改造后的#5、#6循環(huán)水泵按一機兩泵高速并聯(lián)的方式運行,對比了改造前后循環(huán)水泵的運行參數(shù),結果如表2所示。

在#2機組和#3機組同時運行的情況下,對比了循環(huán)水泵的運行參數(shù)。此次試驗中,機組的負荷約為240Mw,#2機組匹配的循環(huán)水泵為#3和#4循泵,#3機組匹配的循環(huán)水泵為#5、#6循泵。#2機組和#3機組循環(huán)水泵的運行參數(shù)對比如表3所示。

為探究冬季#5、#6循環(huán)水泵運行經(jīng)濟性及較佳的并列運行方式,進行了#3機組#5、#6循環(huán)水泵高/低速與#4機組#7、#8循環(huán)水泵并列運行試驗(兩機三泵運行方式）,包括以下3種工況:

(1）工況1:#5(低速）、#6(高速）循環(huán)水泵與#7泵并列運行:

(2）工況2:#5(低速）循環(huán)水泵與#7、#8泵并列運行:

(3）工況3:#5(高速）、#6(高速）循環(huán)水泵與#7泵并列運行。

對比試驗中循環(huán)水泵運行參數(shù)如表4所示。

4節(jié)能改造效果分析

據(jù)表2中數(shù)據(jù),同機組負荷下,改造后的循環(huán)水泵運行過程中的機組真空和循環(huán)水流量均優(yōu)于改造前。一方面,按照機組真空提高0.1kPa可降低發(fā)電煤耗0.2g/(kw·h）,#3機組年發(fā)電量以12億kw·h計算,可節(jié)省標準煤約240t。按照標煤價格720元/t計算,#3機組改造后每年因煤耗量降低所節(jié)約的成本約為17.28萬元。另一方面,循泵電流由于改造后電機功率因數(shù)較低,改造后高速運行電流約165A,改造前運行電流約151A,電機功率因數(shù)按改造后高速0.68/低速0.60、改造前0.80計算,改造后循泵高速運行較改造前每小時節(jié)電約89kw·h。按照兩臺循泵一年高速運行5800h,電價0.45元/(kw·h）計算,則一年兩臺循泵高速運行節(jié)省電費約53.76萬元。

據(jù)表3中數(shù)據(jù),在保持#2機組和#3機組負荷一致的情況下,兩機組運行參數(shù)基本一致,經(jīng)節(jié)能改造后循泵循環(huán)水流量有所提高,循泵功率降低。#3機組循泵每小時實際消耗電量較#2機組循泵每臺降低約61.2kw,按循泵一年運行5800h,電價0.45元/(kw·h）計算,則#3機組循泵較#2機組循泵每年每臺節(jié)約電費約15.97萬元。

據(jù)表4中數(shù)據(jù),在實行兩機三泵運行策略的情況下,將電機轉(zhuǎn)速由高速切換至低速能有效降低機組運行的用電量。在機組負荷為270Mw、循環(huán)水進水溫度為17.3℃的情況下,機組真空已低于96.5kPa,此時需要啟動備用循泵,關閉循環(huán)水母管聯(lián)絡門,實行一機兩泵運行方式。建議在冬季運行工況時,#3、#4機組同時運行時優(yōu)先選擇兩機三泵運行:在循環(huán)水進水溫度低于17℃時,將#5、#6循環(huán)水泵其中一臺切至低速,另一臺維持高速運行,對運行方式進行優(yōu)化。

5結語

火力發(fā)電廠的節(jié)能增效具有長遠意義。對循環(huán)水泵電機的雙速改造,能夠有效降低機組煤耗和生產(chǎn)用電量,實現(xiàn)在不同季節(jié)工況下循環(huán)水泵的高效運行,提高機組運行的經(jīng)濟性,進而取得良好的節(jié)能效益。