循环水泵选型介绍

一 工程概况 
本专题是针对某电厂1、2号2x300MW机组的纯凝改供热改造。改造后2台机共建一座换热首站,两台机组能提供2×198MW(折合1425GJ/h)的供热能力,可供873万m2的采暖需求,热网的循环水量为6400t/h。根据外网鉴定供热协议要求,供热供回水温度为130℃/70℃。由于本工程为改造项目,换热站站址的选择和现有厂用电容量的要求,对改造有很大的局限性。 二 循环水泵配置的重要性 
热网循环泵是热电企业向热用户输送供热介质的动力来源,是换热首站的大动脉,也是热电企业供暖期间厂用电消耗的主要辅机之一。投资在项目改造中占有较大的比例,泵组的运行可靠性与经济性显得尤为重要。而循环水系统的优化、泵组的选型及布置的优劣,不仅直接影响其自身的安全性和经济性,而且对整个工程的投资与安全经济运行都会产生十分重要的影响。 三 热网循环水泵的选型 
1、 选型的基本原则 
循环水泵选型的基本原则有一下几点: 1) 循环水泵的总流量小于设计总流量; 
2) 循环水量的扬程不小于运行流量条件下的热网总阻力。 3) 流量——扬程曲线应平缓,并联运行水泵的特性曲线宜相同, 4) 循环水泵的承压、耐温能力应满足各种运行工况的要求。 
5) 应尽量减少并联水泵的台数,设置3台或3台以下时,应设置备用泵,设置4台及4台以上时,可不设备用泵。 
2、循环水泵选型的方法 
循环水泵的运行方式是按照供热系统的运行方式确定: 
1) 质调节是通过抽汽调节阀调节进汽量、进汽压力来调整供水温度。采用质调节只调节水温,不调节流量,热力工况稳定,但消耗电能较多。 
2) 量调节是通过调节热网循环泵的投运台数和通过改变热网循环水泵的转速来调节循环水量。采用量调节供水温度不变,只调节流量,这种方法能够节省厂用电,但系统中需配备调速泵。 
3) 分阶段改变流量的质调节时,常用的有以下几种选型方案:一是水泵参数按照分阶段流量及对应的热网阻力确定,选用大小不同的多台水泵分别运行;二是水泵参数按照设计工况确定,选用水泵配置变级调速电机,分几段运行;三是水泵参数按设计工况确定,选用多台同型号水泵,按照不同台数并联运行;四是水泵参数按设计工况确定,选用同型号水泵,配置无级调速装置。 四 选型的分析 
按照可研报告给定三个方案,本专题重点研究采用分阶段改变流量的质调节时,各方案循环水泵的选型。 
1 、热网循环水泵的选型及运行方式 
1)选用3台同型号水泵(其中一台为备用):水泵流量按设计流量的1/2确定,即3200t/h,扬程按照设计工况热网总阻力1.4MPa,选用双吸中开泵,水泵流量为(2458~3210~4145)t/h,扬程为(151~142~128)m,转速为1480r/min,水泵效率为(79~73~80),配置电机功率为1370KW。 
运行方式分两个阶段运行,严寒期水泵2台泵高速运转,初寒和未寒期1台泵运转。此方案不能满足设备60~75%热负荷的要求,但考虑与已建二期热力管道并网,统筹调度解决,由此本方案也可成立。该方案电机可配置无级调速装置。目前为提高厂用电率,循环水泵采用汽动汽轮机驱动。 
2)选用4台同型号水泵(不设备用):水泵流量按设计流量的1/4确定,即1600t/h,扬程按照设计工况热网总阻力1.4MPa,选用双吸中开泵,水泵流量为(1197~1710~2052)t/h,扬程为(161~145~133)m,转速为1480r/min,水泵效率为(82~86~84),配置电机功率为1000KW。 
运行方式分两个阶段运行,严寒期启动4台泵并联运行,总流量6400t/h。初寒和未寒期启动3台,总流量为4800 t/h,可以满足75%的热负荷。 
3)选用三台同型号水泵(两用一备):泵的流量和扬程按照设计工况,选用双吸中开泵,电机配置无级调速装置,调速装置可配置高压变频器及专用的调速电机、液力耦合器、永磁耦合器等。运行可按室外温度3~5个阶段运行。由于本方案由于换热站站址问题,此方案不成立,本专对泵选型不再赘述。 
2、循环水泵的投资及运行节能分析 
1)从电厂经验以及有关数据结果分析,分阶段改变流量的质调节时,分的阶段越多,节约电率越高。 
2)选用双速变级调速电机水泵,分两个阶段运行,设备投资较低,运行调节简单。 3)采用较少台数的水泵,电机配置无级调速装置,调节方便灵活,可分为较多的运行阶段,节电率高,但设备投资较高,设备维护复杂。电机功率高,一般为高压电机,大功率的高压变频价格比较昂贵,调速效率较高,节电效果优越。液力耦合调速器,调速效率低,节电较差。 五 循环水泵的驱动方式 
由于本项目属于改造工程,受厂内站址的局限性,以及电厂高压用电条件的限制,就此提出两个方案。 
方案一:热网循环水泵汽动驱动2X3200t/h泵配置 
本方案设置3台热网循环水泵,2台蒸汽驱动,1台电功,正常运行时2台蒸汽驱动泵运行电泵备用。每台蒸汽驱动输出功率约1800kw。 
方案二: 热网循环水泵电驱动4x1800t/h泵配置 
这两种方案均能满足本次投标的系统工艺要求。但影响水泵配置方案选择的因素有很多,如初投资、运行的可靠性及经济性、布置是否灵活、安装及检修是否方便、系统是否复杂等等。 六  计算分析 (一)初投资计算 
方案一与方案二比较增加2台小汽轮机总价为700万元(此价格为小汽轮机配置国产变速箱;如采用进口变速箱,还将增加2×100—120万元);2台热网泵共30万元;另外1台电动热网循环水泵设备总价格约为45万(含电动机);2台乏汽回收换热器总价约100万元,方案一主要设备投资约875万元,方案一与较方案二仅工艺设备项投资多(约为740万),增资20%左右。 
综上所述,在设备初投资方面,电泵方案比汽泵方案有明显优势。 (二) 运行经济性计算分析 
两种驱动方式运行经济性比较原则是:不考虑非采暖期发电量及厂用电率等方面的变化,先假定主蒸汽参数和锅炉效率相同,并且凝结水全部回收。以及主蒸汽进汽量为951t/h,额定采暖抽汽量为300t/h的电动驱动方式为基准进行比较,具体见表1

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由表1可知, 
1)每个采暖期,在同样的供热量的情况下,汽轮机驱动方案比电泵驱动方案用电量少,可多供电2.08x106 kWh 。 
2)每个采暖季,汽轮机驱动方案可多获得62万元的收益,经济性较好。另外当煤价下调时,改方案的经济效益将更加显著。 
3)电泵和汽泵都能满足系统工艺要求,但采用蒸汽驱动循环水泵厂用电率为5.493%,电动驱动变频调速泵后厂用电率为5.96%,汽泵方案上网电量一年比电泵多收益94万。 七  结论 
1)虽然汽轮机驱动方案比电动机驱动方案设备投资费用高,但目前经济性较好,在年固定费率不变的情况下,年费用比后者低很多。因此从长远利益以及投资的角度分析,汽泵方案比电泵给水泵更经济。 
2)汽泵循环水泵比电泵减少了发电机轴承端功率耗用值,降低了厂用电,增加了主机出力,使得更多的电量上网;消耗了低品质能量,减少了高品质消耗。 
本工程纯凝改抽汽供热改造,采用中低压连通管抽汽供热方式,为了尽可能采用该级抽汽的能力,将部分蒸汽用于驱动汽轮机代替电动变频调速装置,整个机组的厂用电量将下降,供电经济效益良好。因此,在纯凝机组改为供热机组时,从经济效益方面考虑,汽轮机驱动热网循环水泵具有一定的优优越性。从电厂的实际厂用电的情况考虑,汽泵方案更占优势。