奚邱炎 蔣夢潔
(上海華電奉賢熱電有限公司,上海201403)
上海華電奉賢熱電有限公司采用兩套西門子SGT5-4000F(4+)級燃氣- 蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組,裝機容量2×430MW。機組采用閉式循環(huán)水對各換熱器進行冷卻,每臺機組配有兩臺由上海KSB 泵有限公司生產(chǎn)的型號為Omega350-430B 的閉冷水泵,單泵設計流量為2000t/h,設計揚程35m,電機額定功率280kW。閉冷水回水母管的水通過閉冷水泵加壓后先進入閉冷器,將攜帶的熱量傳給循環(huán)水,在進入閉冷水進水母管,分配至各個用戶,經(jīng)過換熱后,帶著熱量再匯入回水母管?;厮腹苓€與位于16米高度的閉冷水箱相通,閉冷水箱可以調(diào)節(jié)和補充系統(tǒng)水量。機組正常運行時,閉冷水泵單臺運行,一用一備。
廠內(nèi)閉冷水系統(tǒng)存在閉冷泵設計流量與機組備用期間系統(tǒng)所需閉冷水流量不匹配的問題。閉冷水泵的流量設計值為2000t/h,而機組備用期間的閉冷水用戶,包括汽機潤滑油冷卻器、燃機潤滑油和燃機密封油冷卻器的實際所需流量約為200t/h,機組備用期間實際所需流量與設計值相差較大。統(tǒng)計了5、6 號機閉冷泵2018 年度能耗情況(見圖1)。
圖1 2018 年度閉冷泵電量費用構(gòu)成
目前我公司5、6 號汽機閉冷水泵的用電產(chǎn)生費用約69%是在機組備用期間。根據(jù)水泵流量和功率關(guān)系,按原閉冷水泵揚程估算出200t/h 的水泵理論功耗在23KW 至35KW 之間,原閉冷泵實際功耗為220KW,且機組為調(diào)峰機組,備用時間較長,所以閉冷水系統(tǒng)用電存在較大的節(jié)能空間。
閉冷泵改為變頻運行時,閉冷泵根據(jù)系統(tǒng)用戶用水量來改變運行轉(zhuǎn)速,節(jié)約廠用電量,保持閉冷泵運行的經(jīng)濟性。但變頻電機節(jié)能效果一般,改造投資較大,不適合作為優(yōu)選方案。
將5、6 號機閉冷水泵出口母管連通,雙停時共用一臺泵,起到節(jié)能降耗的效果。但此方案只有在兩臺機組都備用時才能起到節(jié)能效果,且機組備用期間平均每臺機組會有1000t/h 的閉冷水流量,仍有較大浪費。
5、6 號機各加一臺小流量閉冷泵,在機組備用期間切換小閉冷泵運行。兩臺機組互不干擾,停備后即可切換至小流量閉冷泵運行,且小泵的流量可根據(jù)實際需要選擇,工作參數(shù)接近最佳性能點,水泵效率高,節(jié)能效果好。
綜上所述,將每臺機組各新增一臺小流量閉冷水泵作為此次節(jié)能改造的優(yōu)選方案。
通過計算選定參數(shù)合適的小閉冷泵,并申購配套的管件和閥門,利用機組檢修期間進行安裝調(diào)試,安裝位置定在原兩臺閉冷泵之間(見圖2)。
圖2 增加小閉冷泵之后的系統(tǒng)圖
小閉冷泵選型時需確定泵的揚程和流量,機組備用期間冷卻水需求量為200t/h,所以泵的設計流量應不小于200t/h。在計算揚程時,需要先確定沿程阻力損失。機組備用期間閉冷水用戶為:a.汽機潤滑油冷油器(高度為6 米);b.燃機潤滑油冷油器(高度為0 米);c.燃機密封油冷油器(高度為-2 米)。通過現(xiàn)場勘查,三路閉冷水用戶為并聯(lián)連接,閉冷泵出口至汽機潤滑油冷油器這一路高度高,沿途管道較長且管件較多,判斷其沿程阻力損失最大。所以在計算沿程阻力損失時,考慮汽機潤滑油冷油器一路即可。
經(jīng)過現(xiàn)場勘查和查閱相關(guān)資料,結(jié)合現(xiàn)場閥門在閉冷泵運行期間的開度情況,估算了閉冷水沿程閥門和管件的阻力系數(shù),計算閉冷水至汽機潤滑油冷油器的沿程阻力損失如下(見表1)。
表1 沿程阻力損失計算表
根據(jù)閉冷泵流量及揚程需求,咨詢相關(guān)廠家,從安全性、經(jīng)濟性綜合考慮,最終選擇型號為SM100-380(l)的雙吸離心泵(見表2)。
表2 小閉冷泵參數(shù)表
利用機組檢修期間,進行了5、6 號機閉冷泵的安裝工作,安裝完成后在機組備用時完成了新泵的調(diào)試,泵出口電動蝶閥開度調(diào)節(jié)到30%時運行穩(wěn)定,運行電流和振動均正常。兩臺機新增的閉冷泵出口實際壓力均為0.46Mpa,實際揚程為30m,略低于設計揚程。各閉冷水用戶出口介質(zhì)溫度有明顯下降,能穩(wěn)定在正常工作溫度內(nèi)(見表3)。
表3 小閉冷泵調(diào)試數(shù)據(jù)表
根據(jù)小閉冷泵性能曲線圖(見圖3),此時運行工況下的泵出口實際流量在210t/h 左右,新閉冷泵能滿足機組備用期間冷卻所需。
圖3 小閉冷泵性能曲線圖
新增小閉冷泵實際運行功率為27kW,是原閉冷泵功率的12%,考慮實際情況中,機組啟停頻繁,停機后存在一段需原閉冷泵保持運行的緩沖時間,估算實際一年中機組備用期間能夠用來進行節(jié)能降耗的時間約占總備用時間的一半,所以小閉冷泵一年的能耗預計減小44%左右。按照2018 年5、6 號機全年閉冷水泵耗電量計算,迎峰度夏時的備用耗電為429621kW·h,電費為0.721 元/kW·h,非迎峰度夏時的備用耗電為1251303kW·h,電費為0.686kW·h,估算一年閉冷水系統(tǒng)能節(jié)約:
1251303× 0.44 × 0.686 + 429621× 0.44 ×0.721 = 513986元
由此可見,新增小閉冷泵后顯著的提高了機組閉冷水系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性,全年大概能產(chǎn)生51 萬元的經(jīng)濟效益。
綜上所述,通過新增小閉冷泵的方式,對廠內(nèi)原有的閉冷水系統(tǒng)進行改造,不僅極大的提升了機組閉冷水系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性,更是提高了閉冷水泵的運行效率,達到了節(jié)能增效的目的。