新型节能水泵在余热发电循环水泵节能改造中的应用

朱 伟，李丰亮，贾 庆，朱玲玲，安 新，赵 震

（滕州中联水泥有限公司，山东 滕州 277526）

滕州中联水泥有限公司余热发电系统是5 000t/d新型干法水泥生产线项目配套建设的9MW纯低温余热发电系统。系统建设历时7个月，与2012年10月下旬实现并网发电，日平均发电量约22万kWh，年发电量约6 000万kWh，发电全部自用。

1 余热发电循环水泵站系统概况

1.1 余热发电循环水泵站系统概况

滕州中联水泥有限公司余热发电循环水泵站使用3台水泵，夏季高温期间两用一备，其余时间两备一用，水泵配套160kW/380V低压电机。水泵运行过程中，平均电流为300A左右（额定电流292A），电机长期运行在额定电流以上，对电机有损害，而且能耗高。为降低设备能耗、节约能源，公司与南京腾图节能科技有限公司合作对公司1#循环水泵进行节能改造。改造前，我们对1号循环水泵的基本参数、实际运行参数（流量、扬程、电流、电压等）等数据进行了采集见表1。

系统流量约为2 700m3/h，运行功率约175kW，电机效率较为稳定，以额定效率略低93%计算，水泵效率约为：

1.2 存在问题及解决措施

（1）过载风险的避免。

公司根据系统的实际需求定制设计高效节能泵，降低水泵的轴功率，最大运行功率约135kW，水泵全工况都不会超，避免过载风险。

（2）水泵偏工况问题。

表1 设备基本参数

改造后，使用为系统定制的高效节能泵，泵的高效区范围很宽，泵会长期处于高效运行，实现节能的目的。

（3）提高泵站运行效率。

原水泵从设计工况来看，水泵效率83%，设计效率已达到国内较高的水平，但是从上述的计算结果可以看到，实际运行效率仅63.2%，与水泵设计效率偏差巨大，运行效率低下是泵站存在的最大问题，也是国内几乎所有的水泵系统共同存在的问题，设备本身没有问题，只有放入泵系统中才能体现出来，也只有从水泵和整个装置系统的角度出发，提高泵站的运行效率才能挖掘节能空间。因此提高泵站运行效率是节能改造的最直接最根本的方法见表2。

表2 运行数据

2 节能改造的原则及改造方案

2.1 节能改造的原则

公司对1号循环水泵进行节能改造，遵循以下基本原则。（1）节能改造已实际运行数据为基础，实事求是，以系统运行可靠、经济合理为原则，以节能环保为目的。（2）改造后，保持循环水系统原有的供水能力，保证供水的安全性和稳定性，不影响余热发电正常生产。（3）节能改造的施工过程选择避峰检修期间，不影响生产。

2.2 节能改造方案（见图1）

（1）节能水泵技术原理。①多工况水力优化设计技术。利用CAD/CFD软件通过采用三元流设计方法、多工况水泵水力优化设计技术、分流叶片技术等对水泵进行多工况优化设计，叶轮相邻叶片交错式布置，叶轮进口面积大、进口无漩涡、运转平稳损耗低，具有低脉冲和优化流动的性能，叶轮产生的轴向力利用其叶片的对称布置而平衡，实现低噪音、零振动。并且水泵具有较宽的高效工作区，随着环境温度变化泵在不同工况都能高效率运行，从而降低水泵运行功率。②流道处理。通过流道打磨、纳米涂层披覆（对水泵叶轮和流道涂以高分子复合材料涂层）等先进的水泵生产手段，提高水泵叶轮、泵壳的表面光洁度，降低过流阻力，从而进一步提高水泵的效率，降低轴功率，达到节能目的。

同时，叶轮流道所使用的高分子复合涂层材料具有抗汽蚀、防腐蚀、耐磨损的功能，从而明显延长水泵的使用寿命。

（2）节能改造具体实施方案。根据系统的供水需求和存在的问题，改造水泵的出口管路，并针对性的设计高效节能泵代替原来的运行泵，同时管路阀门全部打开，节能改造后的系统运行方式变为：新设计的泵长期运行，发生故障时启动备用泵运行。

图1 水泵改造图

图2 改造前电流

图3 改造后电流

表3 改造前后情况

3 节能改造的应用效果（见图2、图3）

改造后水泵运行平稳，运行噪声低，无震动，改造后水泵电机的运行电流为230A左右，比改造前降低了约70A电流。

改造后系统的运行工况完全能够满足生产的需求，改造前后1号循环水泵参数对比。

4 节能改造效益分析（见表3）

改造前水泵的实际运行功率平均约为175kW，改造后水泵的实际运行功率平均约为135kW，节能效率约为22%。技改完成后每小时可为公司节约用电40kWh，按照年运行时间5 000h计算，改造后每年可为公司节约电量约为20万kWh，按照0.54元/kWh的电价计算，年节约电费约为 10.8万元，经济效益可观。

5 结 语

新型节能水泵我公司使用至今，节能效果显著，完全达到了节能减排的目的，且设备运行平稳可靠，值得在余热发电循环水系统或电厂循环水系统推广使用。