新型節(jié)能水泵在余熱發(fā)電循環(huán)水泵節(jié)能改造中的應(yīng)用

朱 偉，李豐亮，賈 慶，朱玲玲，安 新，趙 震

（滕州中聯(lián)水泥有限公司，山東 滕州 277526）

滕州中聯(lián)水泥有限公司余熱發(fā)電系統(tǒng)是5 000t/d新型干法水泥生產(chǎn)線項(xiàng)目配套建設(shè)的9MW純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)。系統(tǒng)建設(shè)歷時(shí)7個(gè)月，與2012年10月下旬實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，日平均發(fā)電量約22萬kWh，年發(fā)電量約6 000萬kWh，發(fā)電全部自用。

1 余熱發(fā)電循環(huán)水泵站系統(tǒng)概況

1.1 余熱發(fā)電循環(huán)水泵站系統(tǒng)概況

滕州中聯(lián)水泥有限公司余熱發(fā)電循環(huán)水泵站使用3臺(tái)水泵，夏季高溫期間兩用一備，其余時(shí)間兩備一用，水泵配套160kW/380V低壓電機(jī)。水泵運(yùn)行過程中，平均電流為300A左右（額定電流292A），電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行在額定電流以上，對(duì)電機(jī)有損害，而且能耗高。為降低設(shè)備能耗、節(jié)約能源，公司與南京騰圖節(jié)能科技有限公司合作對(duì)公司1#循環(huán)水泵進(jìn)行節(jié)能改造。改造前，我們對(duì)1號(hào)循環(huán)水泵的基本參數(shù)、實(shí)際運(yùn)行參數(shù)（流量、揚(yáng)程、電流、電壓等）等數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集見表1。

系統(tǒng)流量約為2 700m3/h，運(yùn)行功率約175kW，電機(jī)效率較為穩(wěn)定，以額定效率略低93%計(jì)算，水泵效率約為：

1.2 存在問題及解決措施

（1）過載風(fēng)險(xiǎn)的避免。

公司根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需求定制設(shè)計(jì)高效節(jié)能泵，降低水泵的軸功率，最大運(yùn)行功率約135kW，水泵全工況都不會(huì)超，避免過載風(fēng)險(xiǎn)。

（2）水泵偏工況問題。

表1 設(shè)備基本參數(shù)

改造后，使用為系統(tǒng)定制的高效節(jié)能泵，泵的高效區(qū)范圍很寬，泵會(huì)長(zhǎng)期處于高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

（3）提高泵站運(yùn)行效率。

原水泵從設(shè)計(jì)工況來看，水泵效率83%，設(shè)計(jì)效率已達(dá)到國(guó)內(nèi)較高的水平，但是從上述的計(jì)算結(jié)果可以看到，實(shí)際運(yùn)行效率僅63.2%，與水泵設(shè)計(jì)效率偏差巨大，運(yùn)行效率低下是泵站存在的最大問題，也是國(guó)內(nèi)幾乎所有的水泵系統(tǒng)共同存在的問題，設(shè)備本身沒有問題，只有放入泵系統(tǒng)中才能體現(xiàn)出來，也只有從水泵和整個(gè)裝置系統(tǒng)的角度出發(fā)，提高泵站的運(yùn)行效率才能挖掘節(jié)能空間。因此提高泵站運(yùn)行效率是節(jié)能改造的最直接最根本的方法見表2。

表2 運(yùn)行數(shù)據(jù)

2 節(jié)能改造的原則及改造方案

2.1 節(jié)能改造的原則

公司對(duì)1號(hào)循環(huán)水泵進(jìn)行節(jié)能改造，遵循以下基本原則。（1）節(jié)能改造已實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實(shí)事求是，以系統(tǒng)運(yùn)行可靠、經(jīng)濟(jì)合理為原則，以節(jié)能環(huán)保為目的。（2）改造后，保持循環(huán)水系統(tǒng)原有的供水能力，保證供水的安全性和穩(wěn)定性，不影響余熱發(fā)電正常生產(chǎn)。（3）節(jié)能改造的施工過程選擇避峰檢修期間，不影響生產(chǎn)。

2.2 節(jié)能改造方案（見圖1）

（1）節(jié)能水泵技術(shù)原理。①多工況水力優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)。利用CAD/CFD軟件通過采用三元流設(shè)計(jì)方法、多工況水泵水力優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、分流葉片技術(shù)等對(duì)水泵進(jìn)行多工況優(yōu)化設(shè)計(jì)，葉輪相鄰葉片交錯(cuò)式布置，葉輪進(jìn)口面積大、進(jìn)口無漩渦、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)損耗低，具有低脈沖和優(yōu)化流動(dòng)的性能，葉輪產(chǎn)生的軸向力利用其葉片的對(duì)稱布置而平衡，實(shí)現(xiàn)低噪音、零振動(dòng)。并且水泵具有較寬的高效工作區(qū)，隨著環(huán)境溫度變化泵在不同工況都能高效率運(yùn)行，從而降低水泵運(yùn)行功率。②流道處理。通過流道打磨、納米涂層披覆（對(duì)水泵葉輪和流道涂以高分子復(fù)合材料涂層）等先進(jìn)的水泵生產(chǎn)手段，提高水泵葉輪、泵殼的表面光潔度，降低過流阻力，從而進(jìn)一步提高水泵的效率，降低軸功率，達(dá)到節(jié)能目的。

同時(shí)，葉輪流道所使用的高分子復(fù)合涂層材料具有抗汽蝕、防腐蝕、耐磨損的功能，從而明顯延長(zhǎng)水泵的使用壽命。

（2）節(jié)能改造具體實(shí)施方案。根據(jù)系統(tǒng)的供水需求和存在的問題，改造水泵的出口管路，并針對(duì)性的設(shè)計(jì)高效節(jié)能泵代替原來的運(yùn)行泵，同時(shí)管路閥門全部打開，節(jié)能改造后的系統(tǒng)運(yùn)行方式變?yōu)椋盒略O(shè)計(jì)的泵長(zhǎng)期運(yùn)行，發(fā)生故障時(shí)啟動(dòng)備用泵運(yùn)行。

圖1 水泵改造圖

圖2 改造前電流

圖3 改造后電流

表3 改造前后情況

3 節(jié)能改造的應(yīng)用效果（見圖2、圖3）

改造后水泵運(yùn)行平穩(wěn)，運(yùn)行噪聲低，無震動(dòng)，改造后水泵電機(jī)的運(yùn)行電流為230A左右，比改造前降低了約70A電流。

改造后系統(tǒng)的運(yùn)行工況完全能夠滿足生產(chǎn)的需求，改造前后1號(hào)循環(huán)水泵參數(shù)對(duì)比。

4 節(jié)能改造效益分析（見表3）

改造前水泵的實(shí)際運(yùn)行功率平均約為175kW，改造后水泵的實(shí)際運(yùn)行功率平均約為135kW，節(jié)能效率約為22%。技改完成后每小時(shí)可為公司節(jié)約用電40kWh，按照年運(yùn)行時(shí)間5 000h計(jì)算，改造后每年可為公司節(jié)約電量約為20萬kWh，按照0.54元/kWh的電價(jià)計(jì)算，年節(jié)約電費(fèi)約為 10.8萬元，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

5 結(jié) 語

新型節(jié)能水泵我公司使用至今，節(jié)能效果顯著，完全達(dá)到了節(jié)能減排的目的，且設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)可靠，值得在余熱發(fā)電循環(huán)水系統(tǒng)或電廠循環(huán)水系統(tǒng)推廣使用。