高中压给水系统节能改造探讨分析

渠海峰 陈国坚

摘要：余热锅炉高中压给水系统是余热锅炉最重要的系统之一。文章在简要分析余热锅炉高中压给水系统的基本原理和系统流程的基础上，结合当前的节能环保要求，对高中压给水系统进行了节能改造，预估改造效果良好，值得给类似项目提供参考。

关键词：余热锅炉;高中压给水系统;变频改造;节能

1系统概述

余热锅炉高中压给水系统的作用是将来自低压汽包的加热水经高、中压省煤器送入高、中压汽包，时刻保证整个余热锅炉高中压汽水系统的水供应;高中压给水系统也提供中压主蒸汽集箱、再热器出口蒸汽集箱反冲洗水和高压主蒸汽集箱反冲洗水，在机组安装调试检修时对整个管道系统进行冲洗;另外高中压给水系统还为高压过热器减温器、再热器减温器、高压旁路减温器提供减温水，保证余热锅炉蒸汽参数在正常范围内，是余热锅炉最重要的系统之一。

高中压给水系统最重要的设备就是两台100%容量的给水泵，一用一备。为了避免给水泵在低负荷时发生汽蚀，给水泵的高压出口设有最小流量管道以保证给水泵工作安全。

2系统流程

给水系统较为简单，它的大致流程（如图1）为：低压汽包给水经由给水管道进入给水泵，给水经给水泵升压后分别由中压抽头和高压抽头向中压系统和高压系统供水。给水泵出口设置再循环阀回水至低压汽包，以保护给水泵低负荷运行时的安全。高压给水经高压给水管道流经高压给水阀组进入高压省煤器，另外高压出口管道还向高压过热器减温器和高压过热器主集箱反冲洗提供工作水;中压给水经中压管道直接送入中压省煤器后再经中压给水阀组进入中压汽包系统，另外中压给水管道出口还向高压旁路减温器、再热出口集箱、中压出口集箱反冲洗和再热器减温器提供工作水。其中，高压锅炉给水的调节和控制由给水操纵台主路实现30-100%的流量调节及旁路实现0-40%的流量调节;中压锅炉给水的调节和控制由中压给水操纵台实现，中压给水操纵台设有主路0-100%全流量自动调节。和其他热力系统一样，整个给水系统还设置了必要的阀门及疏水排气系统。高中压给水系统如上图所示。

3高中压给水系统变频改造

为响应国家节能减排的号召，满足节能的要求，计划对已运行的余热锅炉给水泵进行变频改造，并增加中压给水系统。改造方案是将原高中压定速给水泵改造为变频调速高压给水泵，并增加单独的中压给水泵系统，锅炉中压给水泵设计为由低压锅筒取水，向锅炉中压锅筒连续供水并向锅炉再热器及汽轮机高压旁路提供减温水。中压给水泵采用380V电动机驱动，并选用变频调速和工频旁路两种方式运行，以优化系统结构，实现整个电厂的安全、可靠和经济运行。

3.1高压给水阀组的改造

为实现高压给水泵变频控制运行及节能考虑，高压给水阀组由以前的双调阀组改造为由调阀和电动截止阀组成的阀组。

高压给水阀组控制逻辑大致可描述为：机组在启机阶段，电动截止阀关闭，给水流量由给水泵变频器和给水调阀控制，给水泵变频器输出先保持最小值，由给水调阀开度控制给水流量，当给水调阀达最大值时，变频器开始动作直至变频器输出至最大值;当机组负荷升至200MW后，给水电动阀开启，此时给水调阀和变频器均先减小后再开大，变频器先输出最小，给水调阀逐渐开大直至变频器和给水调阀均达最大值。反之，当机组负荷下降，给水流量逐漸减小时，给水的控制过程描述为：200MW负荷以上时，给水电动阀全开，给水流量由变频器和给水调阀联合控制 ，当负荷低于200MW时，给水电动阀关闭，给水流量由给水调阀和变频器联合控制。在整个给水调节过程中，当给水流量由给水调阀和变频器联合控制时，优先保持变频器低值输出以节约能耗。

3.2增加中压给水系统

锅炉给水系统增加单独的中压给水系统，中压给水从高压给水进口管道取水经中压给水泵进入中压省煤器后进入中压汽包。中压给水给汽轮机高旁减温水和中压锅炉集汽集箱反冲洗提供水源。增加的中压给水系统见下图：

中压给水流量控制仍由原有的中压给水调阀和中压给水泵变频器联合控制实现。其控制过程可描述为：机组低负荷时，给水流量较小，给水泵变频器输出保持最小值，给水流量由中压给水调阀控制，随着负荷的上升，给水流量不断增加，给水调节阀将不断开大，当给水调阀达最大值时，给水泵变频器输出将不断开大直至最大值。反之，当机组负荷由较大值下降，给水流量不断减小时，中压给水调阀保持全开，中压给水泵变频器输出不断减小，当变频器输出至最小值时，给水流量由中压给水调阀控制。

3.3给水泵变频改造方案

高压给水泵变频改造的电气一次接线方案为：每台机组的两台给水泵共用一台变频器控制，采用“一拖二加旁路”的方式。即一台变频器分别拖动两台给水泵，同时考虑其可靠性和变频器检修隔离方便，变频装置进出线、旁路刀闸均采用手动方式，原来供高压给水泵工频运行的6kV电源开关不变。

增加的中压给水泵变频系统的电气一次接线方案为：每台机组的两台给水泵每台电机各设置一台变频器，采用“一拖一”的方式，同样考虑中压给水泵的可靠性和变频器检修隔离方便，变频装置进出线、旁路刀闸均采用手动方式，中压给水泵电机由机组工作段AB段的备用开关取电。

下图显示变频改造后高压给水泵电气一次接线图情况（中压给水泵系统两台泵各设置一台变频器，其他相似）：

3.4给水泵变频改造预估效果

给水泵变频改造方案是在已运行给水泵变频运行电厂考查研究的基础上结合我厂系统的实际情况确定的。根据方案的效能评估，变频改造后能实现年节能500万元左右，一年半后收回投资，效果良好。本文是在余热锅炉给水泵变频改造前成稿，以后的实际运行情况还有待确认，特别是高压给水系统的给水控制方案是否有效良好运行还待确认。

综上，当前环保节能要求日益严苛，通过改造余热锅炉高中压给水系统，进行变频改造，并增加中压给水系统，能够实现较好的节能效果，值得推广应用。

参考文献：

[1]焦树建.燃气-蒸汽联合循环.北京机械工业出版社，2000.

[2]张兆顺，崔桂香.流体力学.北京：清华大学出版社，1999.