凝结水泵耗电率分析及优化改造

2015-06-05宗绪东

综合智慧能源 2015年1期

关键词：华电除氧器凝结水

宗绪东

（华电国际电力股份有限公司，济南 250014）

凝结水泵耗电率分析及优化改造

宗绪东

（华电国际电力股份有限公司，济南 250014）

介绍华电国际电力股份有限公司所属火电厂凝结水泵耗电率偏高的问题，统计了5个级别机组凝结水泵耗电率的实际状况，查找了凝结水泵耗电率偏高的原因，采取了运行优化和变频改造等措施，取得了良好的效果。

凝结水泵；耗电率；变频调速；优化改造

0 引言

凝结水泵是火力发电厂重要的辅助设备之一，对于不同容量的机组、不同的运行负荷率以及不同形式的凝结水泵，其耗电率也不尽相同，一般为0.11%～0.45%。凝结水泵的耗电量在厂用电量中占有较大的比重，而降低厂用电率是降低电厂成本、提高相对竞争力的重要手段，因此，对于凝结水泵的优化运行及节能改造是必要的。本文将对华电国际电力股份有限公司（以下简称华电国际）所属火力发电厂各个级别机组凝结水泵耗电率偏高的原因进行分析，提出优化运行及改造建议。

1 华电国际机组凝结水泵耗电率统计

华电国际所属火力发电厂机组有135，200，300，600和1000MW 5种等级。表1为华电国际公司2013年度各类机组凝结水泵耗电率统计。

从表1可以看出，对于相同容量等级的机组，由于凝结水泵的形式及系统等原因，凝结水泵耗电率差距比较大。经过分析可知，对于机组负荷率在80%以下的不同等级机组，其凝结水泵耗电率正常值均应低于0.19%。因此，有必要对造成机组凝结水泵耗电率偏高的原因进行分析，并对其进行优化改造。

2 机组凝结水泵耗电率高的原因

（1）凝结水泵设计选型容量偏大，水泵配置不合理，未进行变频改造或变频器故障是机组凝结水泵耗电率高的原因之一。在DL 5000—2000《火力发电厂设计技术规程》中规定了单台机组宜配置2台容量为110%最大凝结水流量的凝结水泵，或配置3台容量为55%最大凝结水流量的凝结水泵。随着电力工业的发展，大容量的机组也参与调峰，机组负荷率一般在70%～80%，原设计适应额定负荷的定速凝结水泵容量偏大。

华电国际仅有2台135MW等级机组配置3台凝结水泵，由于凝结水泵效率不同，即使进行变频改造，2台55%容量凝结水泵并联运行比单台110%容量凝结水泵运行节能效果也要差。

华电国际对大部分机组进行了凝结水泵一拖二变频改造，目前尚有3台135MW等级、2台300MW等级机组未进行变频改造。低负荷时，需要节流除氧器上水调节门调节凝结水流量，造成凝结水泵耗电率偏高。

（2）变频改造后的凝结水泵受各种因素制约，不能发挥最大节能潜力也是机组凝结水泵耗电率高的原因之一。

1）给水泵密封水采用凝结水供给的限制。华电国际600MW以上容量机组汽动给水泵大部分采用迷宫式密封，其密封水由凝结水泵出口凝结水供给。不同机组对给水泵密封水参数要求也不同，规定了给水泵密封水进出水压差、密封水回水温度、密封水进水压力的限值。受上述因素约束，一般要求凝结水压力不低于1.5MPa。

2）循环流化床锅炉冷渣器采用凝结水冷却的限制。华电国际共有8台循环流化床机组，为了回收冷渣器热量，采用凝结水对冷渣器进行冷却。冷却水由轴封加热器出口引入，进入冷渣器吸热后进入＃7低压加热器出口。大部分机组没有设置管道升压泵，为了保证冷渣器安全运行，运行中被迫控制凝结水压力。

3）凝结水泵低水压联泵定值的限制。华电国际大多数机组凝结水泵低水压联泵定值为固定值，一般要求不低于1.2MPa，低于此值会造成备用凝结水泵联启。

4）低压旁路减压阀减温水闭锁压力的限制。部分机组对于低压旁路减压阀减温水压力要求较高且有闭锁保护，压力低于定值（一般为1.2MPa以上），低压旁路减压阀打不开。

5）凝结水泵电动机振动的影响。华电国际1台135MW和1台600MW等级机组在进行变频改造后，当变频器转速降至一定转速（非最低转速）时，凝结水泵电动机发生强烈振动，限制了凝结水压力的进一步降低。

6）凝结水系统阀门节流或内漏的影响。凝结水系统部分截止阀存在节流，部分阀门未开启（如除氧器上水副调节阀或旁路阀），导致凝结水系统阻力增大。凝结水再循环调节阀、低负荷喷水阀存在内漏，造成部分凝结水又回到凝汽器中。

7）凝结水泵变频调节方式的影响。有的机组凝结水泵变频调节采用手动调节方式，有的机组采用除氧器水位、锅炉给水流量、除氧器入口凝结水流量三冲量调节方式，存在着一定的调节偏差。

8）除氧器定压运行的影响。有的机组四段抽汽供工业抽汽，为保持工业抽汽压力，除氧器维持定压运行，造成凝结水系统阻力增大。

3 运行优化及改造方案

针对影响凝结水泵耗电率高的问题，制订了运行优化措施和改造方案。

（1）优化凝结水泵配置，对工频凝结水泵进行变频改造，对故障变频器进行修复。利用机组大修机会，将配置3台55%容量的凝结水泵改为2台110%容量的凝结水泵。对工频凝结水泵进行一拖二变频改造，修复故障的变频器。在正常运行中，保持变频凝结水泵运行，工频泵做备用。

（2）对凝结水供给水泵密封水的系统加装管道升压泵。在凝结水泵出口母管上引出一路供给水泵密封水联箱的管路，在此管路上安装2台变频管道升压泵，在管道泵出口母管上加装气动调整门，以给水泵密封水限制参数为控制目标，通过调整变频泵转速、密封水调整门开度来控制密封水回水压力且使温度正常，给水泵密封水系统改造如图1所示。

（3）对锅炉冷渣器冷却系统进行改造。在轴封加热器出口至锅炉冷渣器凝结水管道上加装2台变频管道升压泵及旁路管道，在每台冷渣器进口分管道上加装调节门，在冷渣器冷却水出口母管上加装温度测点，实现冷渣器的冷却水量根据需要自动调节，以提高机组运行经济性。冷渣器冷却水系统改造如图2所示。

图2 冷渣器冷却水系统改造图

（4）将机组凝结水泵低水压联泵定值修改为随着机组负荷动态变化的控制值，即联泵定值＝除氧器压力+凝结水泵至除氧器标高+0.1MPa（调整裕量）。修改后的定值既能满足除氧器正常上水，又突破了限制凝结水压力降低的瓶颈。

（5）低压旁路减压阀减温水闭锁压力及控制修改。低压旁路减温水压力1.0MPa能满足减温要求，因此应将闭锁压力定值修改为1.0MPa。由于机组低压旁路减压阀一般不投自动，当运行中需要投入时，可通过调整凝结水泵变频器转速将凝结水压力提至需求值，不需要一直维持凝结水压力在高限。

（6）对变频运行振动的凝结水泵电动机支撑进行改造。凝结水泵电动机振动的原因是由于电动机的支撑基座刚度不够，造成临界转速在工作转速以内，从而引起振动。将电动机支撑基座更换为加强铸钢基座，可彻底解决这一难题。

（7）对凝结水系统阀门节流及内漏情况进行检查和治理。在运行中，应对凝结水系统阀门开关位置进行检查，保持各低压加热器进、出水门全开。对于配置除氧器上水副调节阀和旁路阀的机组，运行中应保持全开，最大限度地降低凝结水系统阻力。加强阀门内漏情况检查及治理。运行中凝结水再循环调节阀经常发生内漏，一旦发生内漏，应关闭其前隔离门。

（8）对凝结水泵变频调节方式进行优化。将凝结水泵变频调节由三冲量调节改为除氧器水位单冲量调节，并通过试验确定凝结水泵电动机变频器和调节阀节流调节切换点。当机组负荷升高到除氧器上水调节阀开度达到90%时，除氧器水位自动切换至凝结水泵电动机变频调节；当凝结水泵电动机变频器降速至凝结水母管压力低极限值时，除氧器水位调节自动切换至调节阀节流调节。通过完善逻辑，实现全负荷范围内除氧器水位自动调节。

（9）对工业抽汽汽源进行改造。运行中维持除氧器滑压运行，可降低系统阻力。