(河北大唐国际王滩发电有限责任公司 河北唐山 063611)
【摘要】原厂区冬季采暖系统多年来一直存在系统设计不合理，整套系统运行不稳定，尤其是采暖疏水系统，疏水泵选型与系统不匹配，导致泵汽蚀、振动大、声音异响、能耗高等问题。为保障厂区冬季采暖，维护设备稳定运行，防止和减少供热安全生产事故，对厂区采暖系统进行改造，文章从变更系统设计、更换疏水泵选型，以及运行方式的调整等方面进行分析，并提出解决方法，对改造后运行情况和能耗与改造前采暖系统进行对比分析。
【关键词】采暖 疏水系统 疏水泵 节能
河北大唐国际王滩发电有限责任公司位于唐山市乐亭县王滩镇海港开发区境内，距海港开发区5公里，目前装机容量2台600MW机组。汽轮机为亚临界、一次中间再热、三缸、四排汽、单轴凝汽式600MW汽轮机，型号N600-16.7/538/538-1型，机组采用合作制造方式，高中压积木块和低压积木块为哈尔滨汽轮机有限公司制造。锅炉为哈尔滨锅炉有限责任公司制造的HG－2030/17.5－YM型锅炉。为亚临界、一次中间再热、固态排渣、单炉膛、Π型半露天布置、全钢构架、悬吊结构、控制循环汽包锅炉。锅炉最大连续蒸发量为2030t/h，主蒸汽额定温度541℃，主蒸汽采用两级混和式减温器调温方式。再热蒸汽温度采用摆动燃烧器进行调节。对厂区采暖系统进行改造，以满足全厂生产区和生活区供暖需要，为机组冬季防寒防冻工作提供保证，保证两台机组安全稳定运行。
1、原厂区采暖系统简介
厂区采暖系统，为公司厂区内冬季供暖用，设置两台采暖加热器，采暖加热器参数如表1-1所示。加热蒸汽来自低压辅汽联箱，两台采暖加热器疏水经过两个调节阀后进入采暖水水泵，采暖疏水泵将冷凝水回收至除氧器或外排至定排扩容器，系统图如图1.1所示。
表1-1采暖加热器参数
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图1.1 厂区采暖系统简图
2、原厂区采暖系统问题分析
2.1.原厂区采暖疏水系统存在设计缺陷，疏水泵入口设置调节阀调节加热器液位，造成节流，采暖初期蒸汽量少，导致疏水泵壳体和叶轮发生严重汽蚀。同时泵出口管道晃动，泵运行过程中存在声音大，振动大，轴承位置垂直和水平方向振动数值维持在0.10-0.12mm，导致机封频繁损坏，轴承使用寿命短，维修成本高和耗电量大等问题，直接影响供热系统稳定运行，为机组冬季防寒防冻工作留下隐患。
2.2.原采暖疏水泵是普通液体输送泵，选型不对，并且容积偏大，汽蚀余量小，运行中极易发生其实造成设备损坏。在水泵管路系统中，水泵的扬程是用来克服系统管网阻力的。系统阻力来自于管道，阀门，弯头，管道末端与泵出水口中心线的高度差等等。泵的实际运行点扬程总是等于管路实际阻力之合。预案疏水泵出口阀门开度小，仅能达到10%左右开度。因此极大提高了系统阻力，此为造成系统能耗高企的原因之一。
3、厂区采暖系统改造方案
3.1系统改造：取消采暖加热器出口至采暖入口疏水泵调节阀，疏水泵电机增加变频器，改为变频运行方式，疏水出口设置调节阀。使热网疏水的控制方式实现了质-量调节方式。质的调节通过泵出口调节阀调节开度来调整疏水流量。同时量的调节还可以通过变频装置调整热网疏水泵的转速或增减水泵台数来实现。运行时采用变频器和出口调节阀调节采暖加热器液位，正常运行疏水泵出口调节阀切手动位置，靠调节疏水泵频率调节采暖加热器液位。当变频器检修或故障时，疏水泵定频运行，靠疏水泵出口调节阀调节采暖加热器液位。同时增加一路疏水可以直接排至凝汽器，如果两台疏水泵全都出现故障，可以不用停运整个采暖系统进行消缺，为采暖系统长周期稳定运行提供保证。改造后的系统如图3.1所示。
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图3.1 厂区采暖系统简图
3.2疏水泵改造：更改疏水泵的形式，原普通的流体输送泵更换为容量偏小的热网泵，疏水泵电流由原先55A降为15A，泵运行平稳，无杂音，厂区采暖加热器液位稳定，调节性好。依据疏水泵结构设计原理，其运行流量点达不到设计值（即A点流量值），主要是因为系统负荷小，不需要水泵运行到设计流量点，即A点。现就泵的设计参数（H-Q）,设计运行点1，管路设计阻力（H阻-Q），泵实际运行参数点2，管路实际运行阻力（H阻‘-Q）,管路实际运行点3的关系，汇总如图3.2所示。
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图3.2疏水泵H-Q曲线
从图3.2可以看出：泵的设计运行点为1点。此时的系统阻力需符合H阻-Q。但是由于系统阻力值（如采暖管路疏水泵系统：因实际运行时，管网拖带的最终用户少于设计数量，导致系统实际阻力为H阻‘-Q曲线）小于设计值，泵运行时的出力值就会向大流量点偏移，直到系统真实阻力值与泵的设计扬程交到2点处，泵方能稳定运行。此时泵运行点为B点，也造成了泵电机消耗功率大，系统能耗高。
从曲线上我们还可以看出，我们需要的泵实际流量是A点，而此时泵的扬程只要达到A’值即可完全满足运行条件（实际对泵改造时需根据实际情况留有一定余量）。
改造方案：经技术及经济分析认为：泵改造后工频运行时应达到额定运行流量点，即A点（为系统增容留有一定余量）。同时降低泵的扬程，改造后泵扬程达到A’值即可。
通过调整泵出口阀门开度，使泵运行于A流量点。同时读取出口阀门后设置的压力表数值，并计算出系统阻力值，据此计算出泵设计扬程值，即A’值（该值等于管路阻力总合，因此均用A’表示）。
通过切割叶轮直径方案，实现改造方案。
按下式计算改造后泵叶轮直径。
已知：原叶轮直径D2;原泵性能曲线图。
切割后叶轮外径D2’
计算公式：
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4、改造后经济效益分析
原水泵参考数据：流量：30m3/h，扬程:128米，汽蚀余量：1.0米，转速：2950rpm，泵效率：40%，电机功率：37KW。改造后水泵数据：流量：22.5m3/h，扬程:110米，转速：2950rpm，泵效率：46%，电机功率：37KW。疏水泵运行参数改造后出口压力为1.0MPa，实际电流为15~35A,与改造前50A对比，下降了50%~60%。
节电量：现功率1.732UIcosφ=1.732x380x25x0.89=14644W/h
=14.6Kw/h，每年耗电量14.6Kw/hx8000h=116800Kw。原耗电量：29.2Kw/hx8000h=233600Kw,可节电一半。
5、总结
综上所述，本次采暖疏水系统改造结果完全达到预期要求，系统运行稳定，节能效果明显， 从技术和经济的角度都是可行的，同时有利于电量和节能减排工作，为电厂冬季防寒防冻工作提供了保障，同时为机组安全稳定运行做出了贡献。
参考文献：
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[4]邢志飞.疏水泵叶轮的优化设计[J].水泵技术，2019(1):25-28.
论文作者:许亮
论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/9
标签：疏水论文; 采暖论文; 系统论文; 厂区论文; 扬程论文; 加热器论文; 阻力论文; 《电力设备》2019年第19期论文;