提高闭冷水系统运行的经济性

奚邱炎 蒋梦洁

(上海华电奉贤热电有限公司，上海201403)

1 闭冷水系统概况

上海华电奉贤热电有限公司采用两套西门子SGT5-4000F（4+）级燃气- 蒸汽联合循环机组，装机容量2×430MW。机组采用闭式循环水对各换热器进行冷却，每台机组配有两台由上海KSB 泵有限公司生产的型号为Omega350-430B 的闭冷水泵，单泵设计流量为2000t/h，设计扬程35m，电机额定功率280kW。闭冷水回水母管的水通过闭冷水泵加压后先进入闭冷器，将携带的热量传给循环水，在进入闭冷水进水母管，分配至各个用户，经过换热后，带着热量再汇入回水母管。回水母管还与位于16米高度的闭冷水箱相通，闭冷水箱可以调节和补充系统水量。机组正常运行时，闭冷水泵单台运行，一用一备。

2 存在问题

厂内闭冷水系统存在闭冷泵设计流量与机组备用期间系统所需闭冷水流量不匹配的问题。闭冷水泵的流量设计值为2000t/h，而机组备用期间的闭冷水用户，包括汽机润滑油冷却器、燃机润滑油和燃机密封油冷却器的实际所需流量约为200t/h，机组备用期间实际所需流量与设计值相差较大。统计了5、6 号机闭冷泵2018 年度能耗情况（见图1）。

图1 2018 年度闭冷泵电量费用构成

目前我公司5、6 号汽机闭冷水泵的用电产生费用约69%是在机组备用期间。根据水泵流量和功率关系，按原闭冷水泵扬程估算出200t/h 的水泵理论功耗在23KW 至35KW 之间，原闭冷泵实际功耗为220KW，且机组为调峰机组，备用时间较长，所以闭冷水系统用电存在较大的节能空间。

3 闭冷水系统节能方案选择

3.1 闭冷泵电机改为变频电机

闭冷泵改为变频运行时，闭冷泵根据系统用户用水量来改变运行转速，节约厂用电量，保持闭冷泵运行的经济性。但变频电机节能效果一般，改造投资较大，不适合作为优选方案。

3.2 闭冷水系统管道改造

将5、6 号机闭冷水泵出口母管连通，双停时共用一台泵，起到节能降耗的效果。但此方案只有在两台机组都备用时才能起到节能效果，且机组备用期间平均每台机组会有1000t/h 的闭冷水流量，仍有较大浪费。

3.3 每台机组各新增一台小流量闭冷水泵

5、6 号机各加一台小流量闭冷泵，在机组备用期间切换小闭冷泵运行。两台机组互不干扰，停备后即可切换至小流量闭冷泵运行，且小泵的流量可根据实际需要选择，工作参数接近最佳性能点，水泵效率高，节能效果好。

综上所述，将每台机组各新增一台小流量闭冷水泵作为此次节能改造的优选方案。

4 改造方案实施

通过计算选定参数合适的小闭冷泵，并申购配套的管件和阀门，利用机组检修期间进行安装调试，安装位置定在原两台闭冷泵之间（见图2）。

图2 增加小闭冷泵之后的系统图

4.1 计算小闭冷泵参数

小闭冷泵选型时需确定泵的扬程和流量，机组备用期间冷却水需求量为200t/h，所以泵的设计流量应不小于200t/h。在计算扬程时，需要先确定沿程阻力损失。机组备用期间闭冷水用户为：a.汽机润滑油冷油器（高度为6 米）；b.燃机润滑油冷油器（高度为0 米）；c.燃机密封油冷油器（高度为-2 米）。通过现场勘查，三路闭冷水用户为并联连接，闭冷泵出口至汽机润滑油冷油器这一路高度高，沿途管道较长且管件较多，判断其沿程阻力损失最大。所以在计算沿程阻力损失时，考虑汽机润滑油冷油器一路即可。

经过现场勘查和查阅相关资料，结合现场阀门在闭冷泵运行期间的开度情况，估算了闭冷水沿程阀门和管件的阻力系数，计算闭冷水至汽机润滑油冷油器的沿程阻力损失如下（见表1）。

表1 沿程阻力损失计算表

4.2 小闭冷泵选型

根据闭冷泵流量及扬程需求，咨询相关厂家，从安全性、经济性综合考虑，最终选择型号为SM100-380(l)的双吸离心泵（见表2）。

表2 小闭冷泵参数表

4.3 小闭冷泵安装调试

利用机组检修期间，进行了5、6 号机闭冷泵的安装工作，安装完成后在机组备用时完成了新泵的调试，泵出口电动蝶阀开度调节到30%时运行稳定，运行电流和振动均正常。两台机新增的闭冷泵出口实际压力均为0.46Mpa，实际扬程为30m，略低于设计扬程。各闭冷水用户出口介质温度有明显下降，能稳定在正常工作温度内（见表3）。

表3 小闭冷泵调试数据表

根据小闭冷泵性能曲线图（见图3），此时运行工况下的泵出口实际流量在210t/h 左右，新闭冷泵能满足机组备用期间冷却所需。

图3 小闭冷泵性能曲线图

5 预期节能效果

新增小闭冷泵实际运行功率为27kW，是原闭冷泵功率的12%，考虑实际情况中，机组启停频繁，停机后存在一段需原闭冷泵保持运行的缓冲时间，估算实际一年中机组备用期间能够用来进行节能降耗的时间约占总备用时间的一半，所以小闭冷泵一年的能耗预计减小44%左右。按照2018 年5、6 号机全年闭冷水泵耗电量计算，迎峰度夏时的备用耗电为429621kW·h，电费为0.721 元/kW·h，非迎峰度夏时的备用耗电为1251303kW·h，电费为0.686kW·h，估算一年闭冷水系统能节约：

1251303× 0.44 × 0.686 + 429621× 0.44 ×0.721 = 513986元

由此可见，新增小闭冷泵后显著的提高了机组闭冷水系统运行的经济性，全年大概能产生51 万元的经济效益。

6 结论

综上所述，通过新增小闭冷泵的方式，对厂内原有的闭冷水系统进行改造，不仅极大的提升了机组闭冷水系统运行的经济性，更是提高了闭冷水泵的运行效率，达到了节能增效的目的。