锅炉给水泵改造节能效果及原因分析——以广安能投华西环保发电有限公司锅炉给水系统节能技改项目研究--中国期刊网

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锅炉给水泵改造节能效果及原因分析——以广安能投华西环保发电有限公司锅炉给水系统节能技改项目研究

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：丁迎春

[导读] 摘要：电力经济是国家经济发展过程中的核心关键，电力是国家重要的能源物资，而锅炉则是电力行业中必不可少的设备。

        上海东方威尔节能技术有限公司
        摘要：电力经济是国家经济发展过程中的核心关键，电力是国家重要的能源物资，而锅炉则是电力行业中必不可少的设备。基于此，本文针对锅炉给水泵改造问题进行分析，在分析锅炉节能现状后，结合具体节能改造措施，判断不同改造措施下的节能效益，同时根据实际案例，分析效率变化原因，以供参考。
        关键词：锅炉；给水泵；节能改造；降耗技术
        引言：众多能源被不断开发利用的今天，很多资源都出现了不同程度的紧缺问题。节能降耗、绿色发展成为了当天世界各国的发展重点和主要目标，在这一理念下，需要对有关技术进行改造优化，锅炉作为主要的能源供应设备，常用于发电、供暖等工厂中，对其进行节能改造，不仅可以减少经济资本，还能够优化资源利用。
        1 发电厂锅炉给水泵运行现状
        近几年来，各类电厂包括环保电厂积极推行技术改造升级工作，提高能源利用效率，节能降耗效果显著，但是大多数企业依然没有真正实现国家提出的绿色发展、节能降耗理念。其中锅炉作为能量中心转换站，锅炉运行效率直接关系到电力能源消耗量，因此，锅炉系统的节能改造工作势在必行，是达到节能减排、降低能耗的主要方式。锅炉系统的节能改造包含锅炉给水泵的节能改造。锅炉给水泵是环保电厂中最重要的一种水泵，其影响锅炉是否能连续可靠的运行，进而影响到电厂发电系统的运行。通过不完全走访调查得到的结果来看，很多电厂内的锅炉给水系统并没有得到改良，存在能耗过大、设备老化、故障频繁、设计水平较低的问题。不仅运行成本较高、能耗较大，在运行发电的过程中，影响锅炉运行安全，产生大量的污染物，如，二氧化硫、一氧化氮等。
        2 锅炉给水泵节能改造的案例
        锅炉给水泵节能改造，可以提高锅炉整体的性能，延长使用寿命，在使用频率增加的情况下，也能够在一定程度上，保证设备正常稳定的运行。此外，给水泵节能改造后，设备的能量转换会发生极大的改变，资本投入降低，同等单位资源能够产生的能量提高。
        广安能投华西环保发电有限公司，作为12MW垃圾焚烧环保电厂，由4台锅炉给水泵组成母管制给水泵系统。系统中给水泵的型号，包括3台XHDG45-80×9（2#~4#）和1台DG45-80×9（1#）。从该厂的用电数据情况来看，厂内的自用电率较高，超出行业内水平。厂内的自用电设备，主要是水泵和空压机，可以说，水泵始终处于高功耗状态下。该企业中的3台XHDG45-80×9（2#~4#）给水泵，为建厂时由总包方购买，效率较低、故障率高，对日常生产安全造成了严重的负面影响。为确保生产安全，用户从新采购了1台45-80×9（1#）给水泵。虽然1#给水泵单泵运行可以满足生产需求，但在运行过程中，存在严重的气蚀问题，有安全隐患，不得不保持双泵运行，造成能耗严重超标。改造前，给水泵吨水能耗平均5.18Kwh，改造后，给水泵吨水能耗平均3.16Kwh，输送每吨水节电约2.02Kwh，改造后水泵的必需汽蚀余量低，单泵运行满足锅炉用水流量、压力需求，至今未发生汽蚀。改造过程中采用平衡鼓加轴向推力轴承，能够让给水泵在极端工况下实现可靠的运行。从实际的数据计算结果来看，技改节电率可以达到39%，节省用电约90万Kwh/年，运行稳定性大幅度提高，效率得到增加[1]。
        3 锅炉给水泵改造节能的效果
        由上述案例可以看出，在对锅炉给水泵进行节能改造的过程中，不仅要考虑到投资成本，还要考虑到运行、维修等多方面成本，以此真正提高设备运行过程中产生的节能效果。
        改造前后使用的锅炉给水泵为节段式多级离心泵，用来输送高温流体，本项目中给水泵输送介质温度120℃~130℃。与系统匹配性是对泵性能影响最大的部分。不仅如此，多级离心泵叶轮和密封环的间隙相对较大，转子各部位的跳动允许值也相对偏大，在这样情况下，泵的机械损失和水力损失也性对较大，直接导致效率大幅度降低。比如，DG150-100×8型号的水泵，叶轮直径为250mm，最大允许直径间隙为1.5-2.5mm，这种类型的给水泵整体效率较低[2]。
        通过流体输送高效节能技术对锅炉给水系统进行分析，结合该系统管路流体力学特性，设计了合理的节能技改方案。通过整改系统存在的不利因素，并按系统要求的最佳运行工况参数量身定制“高效节能泵”。这种技术采用量身定制的方式，可以让给水泵在最佳工况范围下运行，不仅效率范围宽广，也可以更好的适应负荷变化，低负荷下也有很高的运行效率。水泵电机的整体寿命得到延长，采用高性能耐高温机械密封，延长了给水泵维护周期。

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从改造前后的泵性能曲线变化情况来看，当流量在40m³/h~65m³/h范围内，高效节能泵均有很高的运行效率。
        4 锅炉给水泵节能改造的原因
        锅炉给水泵节能改造本身是一项较为复杂、系统的工作，需要从多个方面进行分析，不仅对设计师综合改造设计能力有着较高要求，也是对企业自身发展能力的一种考验。给水泵节能改造后，发电系统的运行稳定性得到提高，厂自用电降低，经济效益相对增加，企业在电力市场中的竞争力大幅度提高。
        4.1 改造方案之间的对比
        实际上，量身定制高效节能泵并不是唯一的节能改造措施，但其是目前应用效果最佳的。除了量身定制高效节能泵外，常见的改造方式还包括：使用汽动给水泵或者变频给水泵，相比较而言，前者通过对蒸汽热能的梯级利用，实现能量转变，同时借助控制小汽轮机的进汽量来控制给水泵出力，后者通过改变频率的方式改变给水泵运行参数，在保证锅炉汽包水位的同时，降低给水泵能量消耗。通过对比两种方法的实际能耗和改造投资情况来看，汽动给水泵节省的用电更多，具有更大的优势，但以上两种方式都有其局限性。环保电厂不同于火力发电厂，可供用于但其他的设备也需要更换改造成本较高，即便仅更换一台汽动给水泵，也需要投资32万元。相比较而言，如果采用高效节能水泵，可以用一台泵达到两台泵的能力，不仅改造成本较低，后期的运行成本、维护成本也得到了大幅度降低，整体运行工况良好。从实际统计的运行情况来看，一般情况下，高效节能给水泵的正常流量可以达到65m³/h，最大运行参数点下泵必需汽蚀余量2m以内，轴承振值和轴承温度符合标准要求，无论流量如何，都能够实现平稳运行。
        4.2 改造前后之间的对比
        以广安能投华西环保发电有限公司锅炉给水系统节能技改项目为例，通过对该项目改造后的综合经济效益和实际效果进行分析，可以看出锅炉给水泵改造实施效果。改造后的锅炉给水泵不仅优化了资源的利用，也提高了锅炉的安全运行可靠性。未来各行业都要投入到技术改造工作中，以此实现资源的高效利用。通过匹配运行工况点，选择和系统管网特性相匹配的高效节能水泵，是该企业水泵改造的主要理念，从运行数据来看，该企业现有的锅炉给水泵，整体运行效率较低。给水泵偏离设计工况，水泵效率较低，变工况运行下系统效率较差，整体改造潜力较大[3]。而从改造后的实际情况也证明了，采用高效节能水泵后，节能效果很明显，改造难度也不是很高，设备维护难度降低，值得进一步推广。比如，高效节能水泵额定扬程为600m，额定流量为65m³/h。该高效节能水泵用于锅炉给水系统后，对实际运行状况进行统计，在锅炉正常运行负荷下，系统总管供水压力为5.78Mpa左右，流量为55m³/h左右。水泵电机运行电流和运行电压分别为285A和402V。计算得到水泵的运行功率为174.65KW，系统整体的节电率为的39%。
        4.3 改造后具体效果评价
        传统的锅炉给水泵节能改造效果评价方法在实际应用过程中没有考虑到其他设备的工作状态对给水泵组的影响，因此从给水泵组效率变化和耗功曲线对比分析这两种方法来进一步判断高效节能给水泵改造后的效果。按照给水泵组效率变化分析方法，需要计算在不同工况下的节能量，按照12MW、11MW这两个负荷工况进行计算，改造前给水泵组的总耗功分别为313.6kW、286.9kW，改造后的总耗功分别为194kW、174.6kW；改造后给水泵组节能量分别为119.6kW、112.3kW；节电率分别为38.1%、39.1%。在此基础上进一步观察改造前后的耗功曲线，结合实际数据，对比分析给水泵组能耗参数，改造后工程的整体水平得到极大提高。通过双重判定的方式，进一步验证了高效节能水泵在降低能耗上的作用，和在运行生命周期内，其在成本维护等其他方面的优势，可以让发电厂得到最好的发展，整体的机械损失、水力损失也相对较少。高效节能泵的可靠性、运行成本都能够满足电厂的运行需求，未来还可以根据实际运行情况，展开更加深层次的研究分析，从而进一步降低运行能耗。
        总结：综上所述，通过技术改造实现资源的高效利用，降低环境污染，是未来各能源企业的建设重点。从改造前后综合经济效益的计算分析情况来看，锅炉给水泵的节能改造，让发电系统的应用价值得到进一步提高，具有明显的节能效果和经济效益。在实际发展过程中，还要综合考虑到自身需求，以提高运行稳定性。
        参考文献：
        [1]张欢.电站汽轮机电动给水泵节能改造效果评价方法研究[J].电站系统工程，2019，035（003）：49-52.
        [2]常继平.燃煤电厂锅炉给水泵机组节能改造中汽蚀问题探讨[J].科技经济导刊，2018，26（33）：113.
        [3]刘建宇，宋济洋，姚建龙.高校热水锅炉系统改造及节能分析[J].科技资讯，2019，017（001）：94-95.