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第２２卷第３期 ２００８年５月 山东理工大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｖｏ１．２２ Ｎｏ．３ Ｍａｙ ２００８ 文章编号：１６７２—６１９７（２００８）０３—０１０８—０３ 热电厂循环水泵节能优化改造 朱乃刚 ，王丽华 （１．淄博热电股份有限公司，山东淄博２５５０７５； ２．淄博市技术标准情报所，山东淄博２５５０００） 摘 要：针对淄博热电股份有限公司＃３机组冬季排汽量较小，循环水温低，造成凝结水过冷 度较大的问题，将原循环水泵改造成双速泵，冬季低转速运行，有效解决凝结水过冷问题，同时 减少循环水泵能耗． 关键词：循环水泵；双速泵；过冷 中图分类号：ＴＭ６２１ 文献标识码：Ａ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ＺＨＵ Ｎａｉ—ｇａｎｇ ，ＷＡＮＧ Ｌｉ—ｈｕａ （１．Ｚｉｂｏ Ｔｈｅｒｍｏ￣ｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｚｉｂｏ ２５５０７５，Ｃｈｉｎａ ２．Ｚｉｂｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｉｂｏ ２５５０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒ—ｃｏｏｌｉｎｇ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｗａｔｅｒ ｉｎ ｔｈｅ Ｎｏ．３ ｔｕｒ— ｂｉｎｅ ｐｌａｎｔ ｏｆ Ｚｉｂｏ Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．ｉｎ ｗｉｎｔｅｒ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｓｍａｌｌ ｅｘｈａｕｓｔｉｎｇ ｓｔｅａｍ ａｎｄ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｗａｔｅｒ，ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｗａｔｅｒ ｐｕｍｐ ｗａｓ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｉｎｔｏ ｔＷＯ－ ｓｐｅｅｄ ｗａｔｅｒ ｐｕｍｐ，ｗｈｉｃｈ ｒｕｎ ｉｎ ｌｏｗ ｓｐｅｅｄ ｉｎ ｗｉｎｔｅｒ ｆｏｒ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒ ｃｏｏｌｉｎｇ ｄｅｇｒｅｅ ａｎｄ ｓａｖｉｎｇ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｏｎ ｐｕｍｐ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｗａｔｅｒ ｐｕｍｐ；ｔｗｏ—ｓｐｅｅｄ ｐｕｍｐ；ｓｕｐｅｒ—ｃｏｏｌｉｎｇ 过冷却，为了将其加热到相应于排汽的饱和温度， １问题的提出 淄博热电股份有限公司担负着城区的冬季供 热及部分企业的工业用汽，工业抽汽量非常大，特 别是＃３机组（ＣＣ５０—８．８３／０．９８／０．１１８型），工 就需要多消耗燃料。凝结水过冷却，会使水中的 含氧量增加，从而对热力设备及管道的腐蚀增大， 降低了设备的安全性和可靠性．排汽温度过低，导 致蒸汽湿度大，加剧了机组末级、次末级叶片的冲 刷，降低了机组的经济性，对机组的安全运行带来 一业抽汽量一般在１５０ｔ／ｈ以上，致使进入低压缸的 蒸汽量非常小，到末级叶片时，蒸汽湿度增大，在 冬季循环水温低，循环水量难以调整，造成凝结水 定的危害．冬季循环水温低，使得晾水塔结冰比 较严重，加重了冷却水塔基础的负载．在冬季应减 少循环水量，提高循环水的出水温度，降低凝结水 收稿日期：２００８—０３—１３ 作者简介：朱乃刚（１９７０一），男，工程师 维普资讯 http://www.cqvip.com 第３期 朱乃刚，等：热电厂循环水泵节能优化改造 １０９ 的过冷却，减少冷却水塔导流槽的结冰，保证机组 的运行安全性．为此我们对供热系统循环水泵进 行了改造，将循环水泵改成双速水泵． Ｈ。一（０．０２×４／ｏ．８２＋２×０．５＋０．５７） ． ×２．６３ ／（２×９．８１）≈ ０．５８８ｍ水柱 （２）凝汽器铜管的阻力损失Ｈ 一（２Ｌ／ｄ＋ ２可行性分析 以＃３机组为例，采暖期＃３机组工业抽汽流 ∑ ）Ｃ ／ｚｇ，假设每根铜管中阻力情况相同，那么 每根铜管中的流量ｑ相等． ｑ一５ ｏｏｏ／（３ ６００×３ １４０×０．５）一 ０．０００ ８８ｍ。／ｓ 量一般在１５ｏｔ／ｈ，电负荷５０Ｍｗ，主汽流量２９ｏｔ／ ｈ，排汽流量８ｏｔ／ｈ，循环水进水温度７～１５℃，循 环水泵电流５ＯＡ，出口压力ｏ．１７ＭＰａ，真空 －０．０９６ＭＰａ．凝结水的过冷度一般在１～３℃，转 速７３０ｒｐｍ，流量５ Ｏ００ｍ。／ｈ．电机额定功率 ４７５ｋＷ，额定电压６ ０００Ｖ，额定电流５７．４Ａ． １）若将循环水泵电机由８极对改为１０极对， 转速由７３０ｒｐｍ降为５９０ｒｐｍ，根据泵的相似定 律Ｌ１］，流量之比正比于转速之比，扬程之比正比于 转速之比的平方，查阅泵的Ｈ—ｑｖ性能曲线，在 ０．１７ＭＰａ时，对应流量为５ Ｏ００ｔ／ｈ，因此，降为 ５９０ｒｐｍ时，流量为５ ０００×（５９０÷７３０）≈４ ｏｓｏｔ／ ｈ，扬程为５ ５００×（５９０÷７３０） ≈０．１２ＭＰａ． ２）循环水泵管道特性曲线的确定 循环水泵的压力管的直径为８２０ｍｍ，长度为 ４ｍ，沿程阻力系数为０．０２． 有９０。焊接弯头两个，凝汽器至冷却水塔的 排水管直径为８２０ｍｍ，长度３００ｍ，有４个９０。焊 接弯头，出水口距水泵中心的垂直距离为８ｍ，循 环水泵供给凝汽器的循环水量为５ Ｏ００ｔ／ｈ，凝汽 器的铜管为３１４０根，每根长７．１ｍ，直径２３ｍｍ， 凝汽器为双流程． 循环水系统的凝汽器中各流程的铜管是并联 的管道，水泵的压力管、凝汽器的铜管与排水管组 成串连管道系统． （１）压力管中的阻力损失计算公式 ｒ 为 Ｈ。 一（￣Ｌ／ｄ－Ｉ－∑ ）Ｃ ｚ／Ｚｇ 式中： 为阻力系数；Ｌ为管道长度；ｄ为管道直 径；Ｃ，为管道内的水流速；∑为附加阻力损失．压 力管内的水流速度 Ｃ 一Ｑ／（ＩＩ／４）×ｄ ｚ一 （５ ０００×４）／３ ６００￣ｒＸ０．８２ ≈２．６３ｍ／ｓ 由文献［３］中表４－５查得，焊接弯头的局部阻 力系数 一０．５；由文献［３］中表４—２查得，循环水 由压力管进入凝汽器水室（按过流断面突然放大 ４倍计算）的局部阻力系数 一０．５７．则 铜管中的水流速度 Ｃ ＝Ｑ／Ｏｒ／４）＊ｄ ２一 （０．０００ ８８×４）／（３．１４×０．０２３ ）≈ ２．１２ｍ／ｓ 根据文献［３］中图４—１６可知：铜管进口处的 局部阻力系数 。一０．５，将铜管进入水室处的流 动情况，看作突然放大，由文献［３］中表４—２查得 局部阻力系数１： 一１．０．则 Ｈ 一２［（０．０２×７．１／ｏ．０２３＋０．５＋１．０）× ２．１２ ／（２×９．８１）］≈３．５４ｍ／ｓ （３）排水管阻力损失Ｈ。． 一（２Ｌ／ｄ＋∑ ） Ｃ ／ｚｇ，排水管中的水流速度： Ｃ 一Ｃ 一２．６３ｍ／ｓ，由文献［３］中表４—５查 得，焊接９０。弯头的局部阻力系数 一０．５；由表 ４—３查得，循环水由凝汽器水室进入排水管（按过 流断面突然缩小４倍计算）的局部阻力系数 ： ０．３７５，由排水管流出的阻力系数 ：１．０．则 Ｈ。一．。（０．０２×３ｏｏ／ｏ．８２＋４×０．５＋０．３７５＋ １．Ｏ）×２．６３ ／（２×９．８１）≈ ３．７６ｍ水柱 所以，循环水系统的总阻力损失 Ｈ。＝Ｈ。＋Ｈ ＋Ｈ 一 ． ０．５８８＋３．５４＋３．７６≈ ７．８８ｍ水柱． 循环水系统要求水泵出口处水必须具有的能 量为 Ｈ一７．８８８＋８—１５．８８８ｍ水柱． 用以上方式分别计算３ ｏｏｏｔ／ｈ、４ ｏｏｏｔ／ｈ时 的能量为１１．５ｍ、１４ｍ水柱．利用描点法作出比 例曲线，与循环水泵的性能曲线相交于Ｈ＝０．１２５ ＭＰａ，ｇ 一３ ５ｏｏｔ／ｈ的工况点，这就是降转速后的 运行工况点． 循环水温按进水１５℃计算，排汽流量８０ｔ／ｈ， 根据热力学第一定律传热公式Ⅲ及热平衡公式 。］ （排汽放热焓５２０×４．１８６ｋｊ／ｋｇ，） 维普资讯 http://www.cqvip.com １１０ 山东理工大学学报（自然科学版） ２００８正 Ｑ嗳一Ｑ放 ８０×５２０×４．１８６：３ ５００×（￡一１５）×４．１８６ Ｐ：：＝√３ＵＪ×ｃｏｓ西一 １．７３２×６ ０００×２８×０．８５￣２４７（ｋＷ） 式中￡≈２６．８８℃ 运行５０Ａ时，根据电功率公式，可以求得为 ４４１（ｋｗ），所以降转速后的功率为 Ｐ＝（４４１—２４７）×０．５２８＋２４７－￣３４９（ｋＷ） 取凝汽器端差为３℃，则凝结水温度为２６．８８ 十３－￣３０℃，过冷度取１℃，排气温度为３１℃，对应 真空为一０．０９６ＭＰａ，符合机组运行要求．所以循 环水泵转速降低到５９０ｒｐｍ是可行的． 循环水泵降低转速后，功率减少了９２ｋＷ．按 采暖期２ ８００ｈ，电价０．３５元／ｋＷｈ计算，则 ９２×２ ８００×０．３５：９０ １６０（元） ３经济性分析 根据泵的相似定律［３］，轴功率之比正比于转 速之比的三次方， Ｐ１／Ｐ２＝（５９０／７３０）。 Ｐ１：０．５２８ Ｐ２ 循环水泵降转速后，运行一个采暖期可以节 约电费９万余元． ４实施方案及试验情况 将循环水泵电机由７３０ｒｐｍ，改为７３０ｒｐｍ和 由于循环水泵的启动空载电流为２８Ａ，根据 ５９０ｒｐｍ双速电机，共需费用约６万余元． 运行试验数据见表１－ 三相异步电动机功率公式 表１逐个试验对比状况表 由表１可以看出，虽然循环水出水温度提高 了３．５℃，但是对真空没有影响，并且减少了凝结 水的过冷却度及循环水泵的工作电流和功率，由 于循环水温的提高，改善了冷却水塔的工作环境， 在排汽流量、循环水温要求较低的情况下，用降低 电机转速、减少循环水泵流量的方法，来达到节能 降耗和保证机组、冷却水塔安全的目的． 参考文献‘： ［１］毛正孝。泵与风机［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００２． ［２］山东电力学校．工程流体力学［Ｍ］．北京：水利电力出版社， ｌ９８９． 减少了冷却水塔回水槽的结冰情况，保证了冷却 水塔的安全运行． 循环水泵改低速运行时，要综合考虑电负荷、 工业抽汽、循环水的温度以及整个热力系统的运 行状况，以免改低速后，满足不了机组的要求，造 ［３］山东电力学校．汽轮机设备及运行［Ｍ］．北京：水利电力出版 社，１９８９． 成经济性和安全性下降． ［４］杨世铭．传热学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００４． ５结束语 通过改变电机转速来改变循环水泵的转速，
