(桐廬南方水泥有限公司,浙江 桐廬 311500)
桐廬南方水泥有限公司9 MW余熱電站循環(huán)冷卻水系統(tǒng)裝備的循環(huán)水泵為單級雙吸水平中開式離心泵,按兩用一備工作制配備,3臺循環(huán)水泵的性能參數(shù)見表1。
表1 循環(huán)水泵的性能參數(shù)
水泵通過變頻控制器控制,根據(jù)凝汽器的真空度調(diào)節(jié)循環(huán)水流量大小,在余熱電站滿負荷運行時,2臺循環(huán)水泵同時運行,平均運行頻率約40 Hz,電機電流約310 A。水泵輸入功率Pr=1.732 UIcosφ=1.732×380×310×0.9=183.6 kW;
根據(jù)循環(huán)泵廠家的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù),計算40 Hz運行頻率下的對應(yīng)參數(shù),作出相應(yīng)的流量-揚程曲線見圖1。其中①是轉(zhuǎn)速為1490 r/min的曲線。②是40 Hz運行頻率(即轉(zhuǎn)速1192 r/min)時的曲線。
根據(jù)現(xiàn)場測得的泵出口壓力和水池水位計算得到泵的實際運行揚程為H=16 m,對應(yīng)的水泵流量Q=1600 m3/h。計算實際水功率:P=1600×16/3.6×102=69.72 kW。
則水泵運行效率:η=P/P r=69.72/183.6=0.38×100%=38%。
由于泵在運行工況下實際轉(zhuǎn)速僅為額定轉(zhuǎn)速的80%,約為1184 r/min,水泵出口壓力表顯示實際揚程為額定揚程的57%,約為16.7~16.1 m,嚴(yán)重偏離額定性能點,致使泵組效率大幅度下降,增加了電能消耗。
圖1 流量-揚程曲線圖
要提高設(shè)備的運行效率,關(guān)鍵要讓水泵的性能與凝汽器循環(huán)水系統(tǒng)的管網(wǎng)特性相匹配,讓水泵運行在高效率區(qū)域,我們根據(jù)平時設(shè)備運行中檢測得到的數(shù)據(jù),與設(shè)備制造單位取得聯(lián)系,讓水泵制造廠家根據(jù)我們的運行數(shù)據(jù)修改水泵設(shè)計參數(shù),更換技術(shù)性能接近上述運行工況的水泵。經(jīng)設(shè)計選型,確定選用臥式中開式離心泵。額定流量Q=1800 m3/h,揚程H=18 m,水泵設(shè)計效率為80%,配套電動機功率為132 kW。選用這樣的水泵,裝機功率降低了88 kW。我們先改造了3號泵做運行對比,檢測其節(jié)能效果。
改造3號水泵后,在汽輪機負荷基本相同、真空度保持-95 kPa的工作條件下,未改造的1號和2號水泵同時運行的實際電流572 A,未改造的2號和改造后的3號水泵同時運行的實際電流約438 A。兩者相比電流減少134 A,每小時節(jié)電P r=1.732 UIcosφ=1.732×380×134×0.9=79.4 kW。
為進一步鑒別,后又于4月11日、4月12日單獨開未改造的1號水泵與改造后的3號水泵做8 h、5 h的對比試驗,主要對比數(shù)據(jù)見表2(均取對比試驗時間的平均值)。
表2 主要對比數(shù)據(jù)
開1臺水泵時每小時節(jié)電P r=1.732 UIcosφ=1.732×380×(345-209)×0.9=80.6 k W。
目前只改造完成1臺循環(huán)水泵,另外2臺循環(huán)水泵將在適當(dāng)時機實施改造。
取開2臺與開1臺節(jié)電量的平均值80 kW,按年運行300天、日運行24 h、不含稅電價0.60元/k Wh計算的年效益為:80×300×24×0.6=34.56萬元。
項目改造投資為:設(shè)備費8.67萬元+安裝費0.7萬元,合計9.37萬元。按設(shè)備折舊年限12年直線法折舊、年收益率6%、所得稅稅率25%計算的年凈收益為:34.56-(9.37/12+9.37×6%)×(1-25%)=24.91萬元,靜態(tài)投資回收期為0.38年。
根據(jù)我們的比較試驗,在冬季開1臺循環(huán)泵完全可以滿足汽輪機正常工作所需的循環(huán)水冷卻效果,我們認(rèn)為選用更合適的水泵流量—揚程參數(shù),通過運行參數(shù)(水泵運行頻率)的調(diào)整,減少循環(huán)水流量的冗余,將會有更好的節(jié)能效果。我們將繼續(xù)探索循環(huán)水泵的參數(shù)選擇和運行模式的調(diào)整,使之達到最佳的節(jié)能效果。