锅炉过热减温给水泵节能改造实践

国家电投集团河南电力有限公司技术信息中心 尹金亮

郑州电力机械厂 师东生

锅炉过热减温给水泵节能改造实践

国家电投集团平顶山热电有限公司 潘富停 姚大林 杨振国 李颖杰

国家电投集团河南电力有限公司技术信息中心 尹金亮

郑州电力机械厂 师东生

本文针对锅炉过热器减温水量过大造成给水泵电耗偏高的问题，参考国外增压级技术，成功在原给水泵基础上进行增压级改造，降低给水泵功耗，达到节能降耗目的，填补了国内在原给水泵基础上进行增压级改造的技术空白，有较好的推广应用意义。

减温水；给水泵；增压级；节能

1 前言

在大型火力发电机组的锅炉给水系统中，广泛应用调速给水泵调节锅炉给水流量。调节方式中，有的在设计时保留锅炉给水调节阀，作为锅炉补水和启动过程中调节使用；也有的则直接去掉给水调节阀，以避免在该阀产生的节流损失，达到节约厂用电的目的。但无论采用何种方式，受燃煤煤质、燃烧调节及低负荷等因素综合影响，减温水量往往偏大，有的达到设计值的3～4倍，甚至更多，导致过热减温水所需压头剧增，给水泵能耗大幅度增加。本文针对这一问题，尝试利用给水泵增压级技术，在原给水泵的基础上，将最后一级改造为过热减温水专用增压级，在保证锅炉过热减温量的同时，降低了给水泵功耗，达到节能的目的。

2 机组概况及问题

平顶山热电现有两台210MW热电联产机组，自2006年投产以来，锅炉过热器减温水就一直存在如下问题：过热器减温水量设计最大值为14.3t/h，实际减温水量则达到47-70t/h；低负荷时，由于过热器减温水压力偏低，需要节流主给水管路上的电动闸阀，同时增加给水泵转速，才能保证过热器减温水与过热器内的主蒸汽之间的压差，造成给水泵电耗偏高；由于过热器减温水取自高压加热器(以下简称高加)前，影响了机组的热经济性，且高加前给水压力变化幅度较大，降低了主汽温度调节的及时性和有效性。

国内同类电厂也有类似问题存在，为保证安全运行，有的将过热器减温喷水的引出点从给水调节阀前移至给水高加前，利用高加阻力压差来提供过热器减温喷水压头，同时为保证在高加切除、给水走旁路时也能维持此压头，还需要在高加旁路上增设与高加水阻等值的节流元件；有的通过加大过热器减温水管径及调节阀口径，设置两个并联调节阀，来适应每个调节阀50%流量时的大流量、小压差的要求；以上措施虽然满足了负荷的变化和煤种的变化的调节要求，但均不能改善过热器减温水增加对给水泵电耗的影响。为此，研究在保证过热器减温喷水量的前提下，尽可能减少能量消耗，又能保证过热器减温运行可靠性的方法，是解决该问题的最佳方法。

3 解决方案

3.1 增设减温水增压泵

表1 给水及减温水系统原始数据

在过热器减温喷水系统中增设减温水增压用的磁力管道泵，提升压头。经调研，在母管制时代的小电厂曾经设计过减温水增压泵，一般为几台机组共用一个减温水增压泵组，这样虽可以保证过热减温水的喷水压头，但由于过热减温水系统工作压力很高，流量较小，对泵的可靠性要求也高。通过与有关磁力管道泵厂家沟通，发现满足电厂高温高压需要的增压磁力管道泵需要单独设计，费用高昂，且该类泵效率低，仅有约40%，如采用此方案还将使系统复杂化，可靠性降低，不符合最佳改造方案原则。

图1 大端盖出口安装图

图2 给水泵在端盖增压级抽头管强度试验数据

3.2 在主给水泵上进行增压级改造

在主给水泵末级后增加小叶轮，将减温水进一步增压，产生与主给水一定的压差。但由于减温水流量与主泵流量差别很大，又要同轴，且增加增压级后，由于级后压力的升高，对给水泵高压侧的密封、平衡及空间位置的产生很大影响，因此，如何增设附加叶轮需要对给水泵进行重新设计效核。

3.3 增加主给水管系的总阻力

在调速泵调节的给水系统中，管系的阻力特性是不变的，给水管路总阻力只与流量有关，在低负荷时总阻力很小，不能满足减温喷水压头要求，需在增加管道阻力。通常采用增设节流孔板的方法来增加管道阻力，从而产生所需要的减温水与主蒸汽的压力差，但这将在机组高负荷区大大增加电耗，因此在给水管道上增设节流孔板虽然方法最简单，但从节能的角度考虑是不可取的。

作为过热器减温水的源头，给水泵是锅炉过热器减温水系统的重要参与者。通过总结现场实际运行情况，并针对具体问题在国内其他电厂进行调研，最终提出了给水泵改造的总体思路和要求。即：

（1）调节给水泵运行工况，降低损失，提高效率。

（2）给水泵增加增压级，使减温水参数满足系统要求。

4 改造方案实施

平顶山热电每台机组配备两台郑州电力机械厂生产的200TSBⅡ-J型100%容量电动调速给水泵，正常运行中一运一备。该给水泵为水平筒体抽芯式布置，带有诱导轮和五级主叶轮。

通过对锅炉给水泵水力及结构设计，将第五级中段、末级叶轮和导叶去掉，然后利用此空间添加增压级导叶和一级专供减温水的增压级小叶轮，增压级导叶主要是起到隔离主给水和过热器减温水的作用，并在大端盖进行过热减温水引出口小幅改造，便于引出减温水。

为保证泵体与减温水系统的隔离，原过热器减温水系统是接在高加前的给水管道上，改造后将由各给水泵内的增压级提供过热器减温水。从各个泵的增压级引出过热器减温水，每台给水泵需配装设一台型号为H64Y-250 DN100逆止阀和一个型号为J961Y-250 DN100电装用来隔离给水泵与过热器减温水系统。

4.1 增压级叶轮、口环的设计

表2 改造前后的实际运行数据对比

末级叶轮比转速 ns=48.17, 轴径φ120（原泵轴尺寸）。按照比转速利用水力计算模型，采用速度系数法对叶轮进行模型换算及水力设计，结构上因减少一级叶轮，末级叶轮及末级导叶前移，利用此空间装配增压级。口环与叶轮进口按照流线圆滑过渡，以利于减少水力损失，提高水泵效率。

4.2 泵盖的设计

为最大限度利用原结构空间，满足新增的功能要求，在原有设备的基础上进行改造带增压级给水泵，需要解决增压级叶轮的安装、出水位置及高压端密封与平衡等许多问题，给现场技术人员带来很大的考验。本次改造无法在泵筒体上设计增压级出口，为保证减温水与主给水分离，只能在大端盖上考虑增压级出口，同时还要考虑大端盖开出减温水出口后的强度问题。在确定增压级出口流量为70t/h后，根据增压级出口压力和扬程，确定开孔内径最小φ66即能满足70t/h的要求。

在端盖出口管的焊接上，由于泵体膨胀和减温水出口管的膨胀及充满水的重力作用等，将在大端盖出口管上产生200N以上的应力，为保证强度，采用插入焊接方式，如图1所示，为保证改造后大端盖和增压级抽头管道的安全性，在安装前进行了强度试验，试验数据如图2表所示。

5 经济效果分析

2016年10月份#6机给水泵增压级改造完成后并投入使用，改造前后实际运行数据如表2所示，在100%锅炉负荷时给水泵功率降低了689kw，节能量达到14.26%；75%锅炉负荷时给水泵功率下降了256kw，节能量为7%，58%锅炉负荷时给水泵功率下降了115kw，节能量为4.06%。根据历年公司机组负荷率在70%左右计算，给水泵功率降低200kW，发电厂用电率降低0.136%， #6机年发电量按8.5亿千瓦时计算，加权后按实际负荷率计算，年节电量116万千瓦时，6个月收回成本，达到了预期的目标。

6 结论

从技术角度分析，给水泵进行增压级改造，使给水泵的结构复杂化，维护工作量增加，，但使水泵整体能耗下降，目前已连续稳定运行3600小时，由于大端盖增加了增压级抽头引出口，在检修时会增加抽芯包的工作难度。

实际运行中，由于减温水量和给水流量分别单独调节，相互之间影响很小，不会影响锅炉的安全运行，反而提高了锅炉温度调节的灵敏度。

针对过热减温水量偏大对给水泵电耗影响的问题，通过给水泵增压级改造，在投入较少的情况，降低给水泵功耗，达到节能的目的，填补了国内在原给水泵基础上进行增压级改造的该项技术空白，具有较好的推广应用价值。

[1]杨春龙 300MW锅炉过热器减温水系统改造方案，华北电力技术 2006.6

[2]高建军，锅炉减温水压力偏低问题的解决，河北电力技术，2002.1（21）

[3]王艳蕊等，火电站锅炉给水泵增压级的结构设计，水泵技术，2013.1

[4]沈阳水泵研究所，中国农业机械化科学研究院主编，叶片泵设计手册，机械工业出版社，1983