长海电厂给水系统改造及经济性分析

刘建伟

［摘要］给水泵是热力发电厂的主要辅助设备之一，其作用就是连续不断地可靠地向锅炉供水。长海电厂50MW机组配套的给水泵由于选型不合理，运行时扬程大大高于锅炉上水所需的正常压力，使泵出口逆止阀、电动再循环阀及锅炉给水调节阀阀芯磨损严重，系统运行安全性和经济性差。本文分析了其中的原因及其对系统的危害，并对其进行了相应的技术改造，提高了系统运行的安全性和可靠性。此外还对给水系统改造后的节能降耗情况进行了经济性分析。

［关键词］给水系统 给水泵 改造 经济分析

中图分类号:TM62 文献标识码：A

1、概述

长海电厂FC50-8.83/1.37型非调整抽汽式汽轮机（由N50-8.83/535-Ⅱ型汽轮机改造而成）与杭州锅炉厂生产的NG-220/9.98-M10自然循环汽包炉（汽包压力为11.28MPa），组成单元制系统，共有两台沈阳水泵厂生产的DG270-140B型给水泵，其中一台运行，另一台备用。给水泵的主要技术规范见表1，电机的技术规范见表2。

表1.给水泵主要技术规范

型号 流量(m3/h) 扬程(m) 功率(kw) 转速(r/min) 效率(%)

DG270-140B

(十级离心泵) 320 1500 1722 2985 76

表2.给水泵电机主要技术规范

型号 容量(KW) 电压(V) 电流(A) 转速(r/min)

YK2000-2/990 2000 6000 218.4 2987

给水泵出口逆止阀型号为H48H-200，电动再循环阀型号为J961Y-250，其在系统中的连接如图1所示。

2、给水系统存在的主要问题

（1）给水泵出口逆止阀及电动再循环阀门磨损严重，检修工作频繁。

（2）锅炉给水调节阀因前后压差大盘根磨损严重，造成多次停炉停机处理。

（3）由于给水泵的出口压力远高于锅炉所需正常给水压力，造成压头损失，从而造成电能的浪费。

（4）由于给水泵电动再循环阀门磨损后造成泄漏，使高压给水在给水泵与除氧器之间做无用循环，造成不必要的电能损耗。

（5）由于电动再循环阀门的损坏频繁，需经常更换阀门及电动执行机构，引起检修费用及工作量的增加。

3、原因分析

给水泵扬程由以下各项确定：

H泵=H静+P汽包+H系+H阀

其中：

H泵——给水泵扬程；

H静——泵出口至锅炉进水口水柱静压；

P汽包——锅炉汽包压力；

H系——给水泵出口至锅炉省煤器入口管路系统沿程阻力和局部损失之和（不包括给水调节阀的压力损失）；

H阀——给水调节阀的压力损失 。

根据有关资料，给水泵出口压力为Pgs出=1.25 P汽包=1.25×11.28=14.1MPa即可满足锅炉正常进水。南海长海发电厂的两台给水泵原设计是根据三炉两泵运行的规划进行设计和选型的。但由于受到国家能源政策、环保等各方面的限制，长海电厂再上同类型机组的可能性不大，因此一直以来给水泵出口压力为15.2MPa，此压力远高于锅炉要求的给水压力14.1 MPa。

下面再从给水泵的性能曲线来分析。给水泵在额定工况（设计的最佳工况）下运行时，给水泵的工作点为性能曲线H-Q与管道特性曲线Ⅰ的交点A，在这种情况下给水调节阀在小范围内参与调节，调节阀压力损失很小，系统运行在高效区。但由于设计和选型不合适等原因，导致实际情况下泵的扬程偏离理想情况较大，即给水泵富裕扬程偏大。此时为了保证锅炉汽包压力和给水流量不变，只有采用节流调节（即改变给水系统的管路特性），其方法就是将调节阀门关小，增大管道系统阻力，这时实际的管道特性曲线变陡，如图2中的虚线Ⅱ。这时给水泵的实际工作点为B点。在工作点B的实际效率为，显然由于给水泵扬程的增加，导致管路系统的压力偏高和调节阀的压力损失增加，整个系统的运行效率降低。如图2所示。

4、对给水系统的不利影响

4.1对系统安全性的不利影响

由上述分析可知，给水系统存在上述问题的原因主要是给水泵选型不恰当，使给水泵的扬程和流量均偏大，这给系统的安全运行带来以下危害：

a、由于给水泵扬程偏大，为保证给水系统正常运行，则给水调节阀将长期在严重节流的状态下工作，给水调节阀前后的压差较大，高压给水对给水调节阀的阀芯磨损加剧，对阀门设备带来不利影响，严重时甚至停炉停机。同样对给水泵出口逆止阀和电动再循环阀的磨损也会加大，使这些阀门寿命降低。

b、由于给水泵扬程偏大，如未能及时调节，将导致流量增加很快，流量增加到一定值时，将会使泵体产生气体，发生汽蚀和供水不足的现象，威胁到机组的安全运行。

4.2对系统经济性的不利影响

为保证给水系统在给水泵扬程偏高的情况下能正常运行向锅炉供水，给水调节阀必须参与调节，即将给水泵扬程的增加消耗到给水调节阀节流的阻力损失上，使管路系统额外的损失增加，降低了整个系统的效率，白白消耗厂用电，对电厂的经济性带来不利影响。

5、给水系统改造方案

鉴于以上问题，认真分析给水泵制造厂提供的技术资料，从我厂的实际情况出发，最终确定采用以下改造方案，并利用机组大修时间进行改造。

5.1将给水泵由原来的10级改为9级，将第6级叶轮拆除，加装过流套

改造后给水泵性能参数为：

流量Q＝320m3/h

扬程H＝1400mH2O＝13.5Mpa（给水泵出口压力Pgs出＝H＋Pgs进＝13.5+0.6＝14.1 Mpa）

5.2给水泵出口逆止阀及电动再循环阀采用更先进的产品

将给水泵出口逆止阀及电动再循环阀门更换为上海电力修造总厂浦东分厂的针对给水泵逆止阀及再循环阀易磨损和泄漏问题进行专门设计的全新产品。

6、改造后的实验及性能比较

对给水泵通流部分、出口逆止阀、再循环电动阀进行改造后，给水泵出口压力能满足锅炉上水的需要，而且给水泵的扬程及运行电流均有了大幅度下降，提高了运行的经济性。

a、改造前给水流量为200t/h时，扬程为1500米，给水调节门前后压力分别为14.2MPa和11.5MPa，压差2.7MPa。改造后，在给水流量200t/h时扬程为1400米，给水调节门前后压分别为13.2MPa和11.5MPa，压差为1.7MPa。给水调整阀的压力损失明显降低。

b、试验结果表明，改造后电机运行电流由180A下降为165A，功率由原来的1644KW下降至1507KW，给水泵电耗明显下降。

c.改造后，扬程下降1.0MPa，功率下降137KW。

7、改造后经济效益分析

7.1主要改造费用

每台给水泵的改造费用见表3。

表3. 每台给水泵改造费用

序号 项 目 型 号 数量 单位 费用（元）

1 给水泵改造设计、材料、安装费用 DG270-140B型给水泵由十级改为九级 1 台 32500

2 出口逆止阀 H44Y-25C、DN175（法兰实配） 1 台 39800

3 电动再循环阀门 L961Y-25C、DN50电动执行机构为扬州DZW95典型执行器 1 台 22500

4 减压装置 ZJ440 1 台 8750

5 其它辅助材料 10650

合计 114200

按照以上项目改造给水泵，每台给水泵改造费用为￥11.42万元，两台泵改造费用共为￥22.82万元。

7.2给水泵改造后经济效益分析

a、计算公式

对于给水泵进行改造后的年经济效益按下式计算：

年经济效益＝节约的能源费+节约的检修费用＝N节约×P电＋节约的检修费用

b、公式说明：

N节约—节约的厂用电量。改造前给水泵运行一段时间后自动再循环及电动再循环阀门均会出现泄漏情况，在锅炉给水流量为200t/h情况下，电流由没有泄漏时的170A升至180A，电流升高了10A，而每年的给水泵漏水时间h漏水约为3500h；泵体改造后在没有泄漏情况下，锅炉给水流量200t/h时，电流下降为165A，比改造前降低了5A，给水泵的年运行时间h运行以6000h计算；给水泵的电机电压为6KV,功率因数cosφ为0.88。则

N节约＝×U×（I漏-I原）×cosφ×h漏水＋×U×5×cosφ×h运行

＝×6000×10×0.88×3500＋×6000×5×0.88×6000

＝320083 kW·h +274357 kW·h＝594440 kW·h

P电—电费单价。以0.5元/kW·h计算。

节约的检修费用—改造后每年节约的检修费用。以改造前每年损坏的给水泵电动再循环阀门四个，电动执行机构两个来计算。阀门的价格为￥2830元/个，电动执行机构的价格为￥6420元/个；因检修引起其它费用约为￥5000元。则

节约的检修费用＝2830元×4＋6420元×2＋5000元

＝11320元+12840元＋5000元＝29160元

c、年经济效益＝594440kW·h×0.5元/kW·h＋29160元＝297220元+29160元

＝326380元

7.3给水泵改造投资收益分析

根据上述计算结果分析，两台给水泵及相应的出口逆止阀和再循环阀门都改造，其投资改造的费用为￥22.82万元，而改造后一年的经济效益为￥32.638万元，则投资回收期为0.7年，因此改造后的经济效益十分显著。高温高压机组给水泵厂用电约占整个电厂厂用电的40%,因此降低给水泵的厂用电消耗对提高全厂的经济效益具有十分重要的作用。

8、结束语

安全运行和节能降耗永远是电力企业在市场竞争中取胜的法宝。长海电厂给水系统改造后，系统能效更匹配，给水调节门等设备磨损大大减小，消除了机组的安全隐患，提高了系统运行的安全性、经济性和稳定性，降低了能耗及检修工作量。因此，这次改造是成功的。本次成功改造也对其它电厂解决类似问题具有很好的借鉴意义。

[参考资料]

[1] 刘立主编.流体力学 泵与风机（第二版）.北京：中国电力出版社，2007

[2] 叶涛主编.热力发电厂（第二版）. 北京：中国电力出版社，2007

[3] 山西省电力工业局编.汽轮机设备运行技术. 北京：水利电力出版社，1985