郭瑞

（山西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院動(dòng)力系，山西 太原 30001）

電廠給水泵節(jié)能改造分析

郭瑞

（山西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院動(dòng)力系，山西 太原 30001）

社會(huì)發(fā)展對(duì)能源的需求量逐漸增加，需要相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)注重對(duì)能源的合理利用，通過合理的手段，使資源發(fā)揮最大效益。其中煤炭資源和天然氣能源已經(jīng)呈現(xiàn)出明顯的匱乏現(xiàn)象，而電廠在生產(chǎn)時(shí)需要大量的煤炭資源，為此，需要對(duì)電廠給水泵進(jìn)行節(jié)能改造。文中通過分析鍋爐給水泵節(jié)能改造的必要性，來進(jìn)一步探討節(jié)能改造的可行性措施。

給水泵；節(jié)能改造；資源；能源利用

隨著生產(chǎn)活動(dòng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，使部分資源出現(xiàn)緊缺現(xiàn)象。針對(duì)這一現(xiàn)象，相關(guān)學(xué)者提出通過對(duì)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行改造來實(shí)現(xiàn)資源的最大利用率，從而減少資源浪費(fèi)。電廠的生產(chǎn)活動(dòng)中對(duì)能源的影響不可忽視，為此我們以某個(gè)電廠的生產(chǎn)為例，探討其給水泵節(jié)能改造的對(duì)策。

1 電廠鍋爐給水泵節(jié)能改造的必要性

1.1 提高鍋爐給水泵的使用壽命

鍋爐的使用在工業(yè)生產(chǎn)和住宅供暖中都發(fā)揮著重大作用。鍋爐的作用是將自然資源轉(zhuǎn)化成熱能來推動(dòng)相關(guān)企業(yè)的發(fā)展，鍋爐為生產(chǎn)帶來的熱能是通過給水泵實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫和低溫的鍋爐水進(jìn)行交換，以此為生產(chǎn)活動(dòng)提供生產(chǎn)必備的能源。在給水泵的使用過程中很容易受到水中雜質(zhì)的腐蝕，如果沒有定期做好維護(hù)會(huì)對(duì)給水泵的性能造成影響，使用壽命也會(huì)隨之降低。在對(duì)其進(jìn)行改造之后，其性能和抗腐蝕能力都會(huì)有所提高，為生產(chǎn)活動(dòng)增加效率，并且也可以在很大程度上延長(zhǎng)給水泵的使用壽命。

1.2 提高能源的利用率

電廠供熱企業(yè)經(jīng)過漫長(zhǎng)的發(fā)展過程，已經(jīng)在技術(shù)上有了很大提升，但在能源利用和廢氣排放的工作中還存在不足之處。當(dāng)前，我國(guó)較為注重節(jié)能減排對(duì)環(huán)境的影響作用。為此，需要相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)在節(jié)能減排工作中有所投入，爭(zhēng)取通過技術(shù)改造提高能源利用率，并且減少?gòu)U氣排放對(duì)環(huán)境的影響。通過對(duì)給水泵進(jìn)行改造，不僅可以提高資源的利用率，還可以為減少企業(yè)的成本投入，實(shí)現(xiàn)利益的最大化發(fā)展。

2 節(jié)能改造的可行性

2.1 三種驅(qū)動(dòng)方式的用能分析

用能原理分析。通常我們將工頻電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的給水泵叫做電動(dòng)給水泵，將采用變頻器達(dá)到改變電機(jī)頻率的給水泵叫做變頻電動(dòng)泵，將采用小汽輪機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的給水泵叫做汽動(dòng)給水泵。其中電動(dòng)給水泵的工作原理是將熱能置換成電能，再通過電能置換成機(jī)械能；變頻電動(dòng)泵在工作原理上與電動(dòng)給水泵相同，都是通過熱能與電能的轉(zhuǎn)化得到機(jī)械能，不同之處是變頻電動(dòng)泵是利用頻率的調(diào)節(jié)，來為鍋爐提供給水，從而減少置換機(jī)械能的幾率；汽動(dòng)給水泵可以通過蒸汽將熱能直接置換成機(jī)械能，同時(shí)可以采用小汽輪機(jī)對(duì)進(jìn)汽量進(jìn)行控制，其所產(chǎn)生的氣體還可以在其他操作中得以應(yīng)用。從原理上分析，汽動(dòng)給水泵是最為直觀的能源置換方式。

耗能量分析。在原理分析之后我們對(duì)三種驅(qū)動(dòng)方式的能耗進(jìn)行逐個(gè)分析。采用的分析方法是利用兩臺(tái)220kW的給水泵對(duì)電動(dòng)給水泵、變頻電動(dòng)泵和汽動(dòng)給水泵在相同的環(huán)境下使用的能耗進(jìn)行對(duì)比，旨在找出最佳的改造方式。我們將條件設(shè)定為為鍋爐提供溫度140℃、流量為86t/h的給水量，將壓力設(shè)置為7．5MPa，此時(shí)，采用兩臺(tái)功率為220kW的電動(dòng)給水泵進(jìn)行相關(guān)操作，得出的耗電量為350kW·h。

在使用一臺(tái)容量為440kVA變頻器為給水泵改變頻率時(shí)，為給水泵鍋爐提供140℃的溫度、86t/h的給水量。與電動(dòng)給水泵的不同之處是，在容量為440kVA變頻器的作用下，鍋爐給水的實(shí)際壓力不需要達(dá)到7．5MPa，變頻電動(dòng)泵的優(yōu)勢(shì)是可以降低給水泵的出口壓力，在給水壓力為6．9MPa時(shí)，得出的耗電量為250kW·h。

使用功率為440kW的小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)給水泵，同時(shí)將鍋爐的給水壓力確定為6．9MPa，將小汽輪機(jī)與給水泵和除氧設(shè)備進(jìn)行組合定為A組，將電動(dòng)機(jī)與給水泵和除氧器進(jìn)行組合定為B組。通常情況下除氧器需要達(dá)到水汽平衡的狀態(tài)，而小汽輪機(jī)所產(chǎn)生的排氣可以全部提供給除氧設(shè)備進(jìn)行利用。通過一系列操作之后測(cè)試出A組的耗汽量為5．7t/h，B組的耗電量為350kW·h、耗汽為5．4t/h。經(jīng)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，A組相對(duì)于B組耗電量較少，而耗汽量較多，分別為少耗電350kW·h、多耗汽0．3t/h。而多出的耗汽量為汽動(dòng)給水泵所消耗的能量。將給水壓力設(shè)定為7．5MPa，溫度為140℃時(shí)，所消耗的標(biāo)煤為0．038t/h，在B組運(yùn)行狀況不變的情況下，得出汽動(dòng)給水泵所消耗的標(biāo)煤為0．038t/h，所產(chǎn)生的電量為25kW·h。

為了更加科學(xué)合理的分析耗能量，我們依據(jù)相關(guān)資料的規(guī)范對(duì)多消耗的0．038t/h標(biāo)煤用火力發(fā)電的供電煤耗進(jìn)行折算。將0．038t/h標(biāo)煤的電量折算為114kW·h，將汽動(dòng)給水泵產(chǎn)生的蒸汽而獲得的電量25kW·h除去之后，得出汽動(dòng)給水泵的耗電量為89kW·h。

2.2 改造方案的綜合效益分析

如果將改造方案設(shè)定為在2臺(tái)220kW的電動(dòng)給水泵上分別安裝220kVA的變頻器，在變頻器的作用下完成對(duì)鍋爐給水的調(diào)節(jié)工作，為鍋爐的運(yùn)行節(jié)約用電，而加設(shè)的設(shè)備預(yù)計(jì)需要30萬元，較大的成本投入對(duì)于部分企業(yè)來說是一大壓力，如果將加設(shè)的設(shè)備更換成容量為440kVA的高壓變頻器，這時(shí)給水泵的幾率將會(huì)有所下降，要想達(dá)到提升能源利用率的效果，則必須更換給水泵和電機(jī)，以及其他的相關(guān)配套設(shè)施，這時(shí)的投入的資金將達(dá)到90萬之多，成本明顯較高。

變頻器調(diào)速的突出優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速效率高、調(diào)速范圍寬、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、調(diào)速精度高，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝控制自動(dòng)化，且操作簡(jiǎn)便。另外，在裝置發(fā)生故障后，能自動(dòng)投入工頻運(yùn)行，不會(huì)影響生產(chǎn)作業(yè)。變頻調(diào)速最大的缺點(diǎn)是變頻器技術(shù)復(fù)雜，初始投資較高，尤其是高壓變頻器。

將電動(dòng)給水泵改成汽動(dòng)給水泵，因其與電動(dòng)給水泵的操作及運(yùn)行方式的差異，致使相關(guān)的運(yùn)行設(shè)備都需要更換，鍋爐與給水泵除外，將安裝費(fèi)用計(jì)算在內(nèi)，預(yù)計(jì)的成本可達(dá)34萬元。考慮到運(yùn)行方式和成本投入的因素，我們可以考慮將兩臺(tái)220kW的汽動(dòng)給水泵替換成1臺(tái)440kW的汽動(dòng)給水泵，這時(shí)的投資成本低至32萬。

通過上面兩種改造的方式投資情況來看，汽動(dòng)給水泵在用電量和改造成本投入方面都具有較大優(yōu)勢(shì)，因此，我們將原來的電動(dòng)給水泵換成汽動(dòng)給水泵。熱電廠的運(yùn)行方式?jīng)Q定其是有熱量來表示電量，我們將設(shè)備的利用率以7200小時(shí)計(jì)算，電價(jià)定為0．5634元/（kW·h），對(duì)近幾個(gè)月的運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)相對(duì)于原有的兩臺(tái)220kW的電動(dòng)給水設(shè)備，用電量就下降了3．0%，在去除汽動(dòng)給水泵運(yùn)行所使用的電量之后，得出為企業(yè)節(jié)約了106．2萬kW·h的電量，以標(biāo)準(zhǔn)電價(jià)進(jìn)行核算，可以發(fā)現(xiàn)為公司帶來了59．83萬的經(jīng)濟(jì)收益。在改造中所投入的資金可以在3個(gè)月左右回收投入成本，為企業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)效益卻不止這些。事實(shí)證明，這種改造方式具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益與節(jié)能性。

對(duì)改造的實(shí)際效果進(jìn)行分析，1臺(tái)型號(hào)為B0．4-0．7/0．2、功率為400kW的汽動(dòng)給水泵可以完全代替兩臺(tái)220kW電動(dòng)給水泵，在對(duì)小汽輪機(jī)的溫度控制在270℃時(shí)，給水流量可達(dá)110m3/h，這個(gè)數(shù)據(jù)可以充分說明汽動(dòng)給水泵的給水作用。在滿足鍋爐給水要求的情況下，將兩臺(tái)220kW電動(dòng)給水泵改成一臺(tái)400kW的汽動(dòng)給水泵裝置，在運(yùn)行速度上汽動(dòng)給水泵具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，且容量也相對(duì)充足，改造過程中所花費(fèi)的所有成本為30萬。對(duì)改造之后的給水泵進(jìn)行性能的測(cè)試，在鍋爐的供水量為一小時(shí)50噸時(shí)，汽動(dòng)給水泵運(yùn)行中小汽輪機(jī)所產(chǎn)生的尾氣可以全部被除氧設(shè)備利用，在熱負(fù)荷性能上也能夠達(dá)到鍋爐的要求，由此可見，汽動(dòng)給水泵無論是在節(jié)能效果上還是在性能上都有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié)語(yǔ)

企業(yè)在生產(chǎn)的過程中應(yīng)充分發(fā)揮節(jié)能意識(shí)，將節(jié)能環(huán)保作為生產(chǎn)的一個(gè)要素。文中對(duì)電廠鍋爐給水泵的幾種驅(qū)動(dòng)方式工作原理進(jìn)行闡述，為了深入研究給水泵節(jié)能改造的可行性，將三者在一定條件下的耗能量進(jìn)行對(duì)比，并且對(duì)改造的可行性進(jìn)行分析，選擇出成本投入少，能源利用率大的改造辦法。

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