高中壓給水系統(tǒng)節(jié)能改造探討分析

渠海峰 陳國堅

摘要：余熱鍋爐高中壓給水系統(tǒng)是余熱鍋爐最重要的系統(tǒng)之一。文章在簡要分析余熱鍋爐高中壓給水系統(tǒng)的基本原理和系統(tǒng)流程的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前的節(jié)能環(huán)保要求，對高中壓給水系統(tǒng)進行了節(jié)能改造，預(yù)估改造效果良好，值得給類似項目提供參考。

關(guān)鍵詞：余熱鍋爐;高中壓給水系統(tǒng);變頻改造;節(jié)能

1系統(tǒng)概述

余熱鍋爐高中壓給水系統(tǒng)的作用是將來自低壓汽包的加熱水經(jīng)高、中壓省煤器送入高、中壓汽包，時刻保證整個余熱鍋爐高中壓汽水系統(tǒng)的水供應(yīng);高中壓給水系統(tǒng)也提供中壓主蒸汽集箱、再熱器出口蒸汽集箱反沖洗水和高壓主蒸汽集箱反沖洗水，在機組安裝調(diào)試檢修時對整個管道系統(tǒng)進行沖洗;另外高中壓給水系統(tǒng)還為高壓過熱器減溫器、再熱器減溫器、高壓旁路減溫器提供減溫水，保證余熱鍋爐蒸汽參數(shù)在正常范圍內(nèi)，是余熱鍋爐最重要的系統(tǒng)之一。

高中壓給水系統(tǒng)最重要的設(shè)備就是兩臺100%容量的給水泵，一用一備。為了避免給水泵在低負荷時發(fā)生汽蝕，給水泵的高壓出口設(shè)有最小流量管道以保證給水泵工作安全。

2系統(tǒng)流程

給水系統(tǒng)較為簡單，它的大致流程（如圖1）為：低壓汽包給水經(jīng)由給水管道進入給水泵，給水經(jīng)給水泵升壓后分別由中壓抽頭和高壓抽頭向中壓系統(tǒng)和高壓系統(tǒng)供水。給水泵出口設(shè)置再循環(huán)閥回水至低壓汽包，以保護給水泵低負荷運行時的安全。高壓給水經(jīng)高壓給水管道流經(jīng)高壓給水閥組進入高壓省煤器，另外高壓出口管道還向高壓過熱器減溫器和高壓過熱器主集箱反沖洗提供工作水;中壓給水經(jīng)中壓管道直接送入中壓省煤器后再經(jīng)中壓給水閥組進入中壓汽包系統(tǒng)，另外中壓給水管道出口還向高壓旁路減溫器、再熱出口集箱、中壓出口集箱反沖洗和再熱器減溫器提供工作水。其中，高壓鍋爐給水的調(diào)節(jié)和控制由給水操縱臺主路實現(xiàn)30-100%的流量調(diào)節(jié)及旁路實現(xiàn)0-40%的流量調(diào)節(jié);中壓鍋爐給水的調(diào)節(jié)和控制由中壓給水操縱臺實現(xiàn)，中壓給水操縱臺設(shè)有主路0-100%全流量自動調(diào)節(jié)。和其他熱力系統(tǒng)一樣，整個給水系統(tǒng)還設(shè)置了必要的閥門及疏水排氣系統(tǒng)。高中壓給水系統(tǒng)如上圖所示。

3高中壓給水系統(tǒng)變頻改造

為響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，滿足節(jié)能的要求，計劃對已運行的余熱鍋爐給水泵進行變頻改造，并增加中壓給水系統(tǒng)。改造方案是將原高中壓定速給水泵改造為變頻調(diào)速高壓給水泵，并增加單獨的中壓給水泵系統(tǒng)，鍋爐中壓給水泵設(shè)計為由低壓鍋筒取水，向鍋爐中壓鍋筒連續(xù)供水并向鍋爐再熱器及汽輪機高壓旁路提供減溫水。中壓給水泵采用380V電動機驅(qū)動，并選用變頻調(diào)速和工頻旁路兩種方式運行，以優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)整個電廠的安全、可靠和經(jīng)濟運行。

3.1高壓給水閥組的改造

為實現(xiàn)高壓給水泵變頻控制運行及節(jié)能考慮，高壓給水閥組由以前的雙調(diào)閥組改造為由調(diào)閥和電動截止閥組成的閥組。

高壓給水閥組控制邏輯大致可描述為：機組在啟機階段，電動截止閥關(guān)閉，給水流量由給水泵變頻器和給水調(diào)閥控制，給水泵變頻器輸出先保持最小值，由給水調(diào)閥開度控制給水流量，當(dāng)給水調(diào)閥達最大值時，變頻器開始動作直至變頻器輸出至最大值;當(dāng)機組負荷升至200MW后，給水電動閥開啟，此時給水調(diào)閥和變頻器均先減小后再開大，變頻器先輸出最小，給水調(diào)閥逐漸開大直至變頻器和給水調(diào)閥均達最大值。反之，當(dāng)機組負荷下降，給水流量逐漸減小時，給水的控制過程描述為：200MW負荷以上時，給水電動閥全開，給水流量由變頻器和給水調(diào)閥聯(lián)合控制 ，當(dāng)負荷低于200MW時，給水電動閥關(guān)閉，給水流量由給水調(diào)閥和變頻器聯(lián)合控制。在整個給水調(diào)節(jié)過程中，當(dāng)給水流量由給水調(diào)閥和變頻器聯(lián)合控制時，優(yōu)先保持變頻器低值輸出以節(jié)約能耗。

3.2增加中壓給水系統(tǒng)

鍋爐給水系統(tǒng)增加單獨的中壓給水系統(tǒng)，中壓給水從高壓給水進口管道取水經(jīng)中壓給水泵進入中壓省煤器后進入中壓汽包。中壓給水給汽輪機高旁減溫水和中壓鍋爐集汽集箱反沖洗提供水源。增加的中壓給水系統(tǒng)見下圖：

中壓給水流量控制仍由原有的中壓給水調(diào)閥和中壓給水泵變頻器聯(lián)合控制實現(xiàn)。其控制過程可描述為：機組低負荷時，給水流量較小，給水泵變頻器輸出保持最小值，給水流量由中壓給水調(diào)閥控制，隨著負荷的上升，給水流量不斷增加，給水調(diào)節(jié)閥將不斷開大，當(dāng)給水調(diào)閥達最大值時，給水泵變頻器輸出將不斷開大直至最大值。反之，當(dāng)機組負荷由較大值下降，給水流量不斷減小時，中壓給水調(diào)閥保持全開，中壓給水泵變頻器輸出不斷減小，當(dāng)變頻器輸出至最小值時，給水流量由中壓給水調(diào)閥控制。

3.3給水泵變頻改造方案

高壓給水泵變頻改造的電氣一次接線方案為：每臺機組的兩臺給水泵共用一臺變頻器控制，采用“一拖二加旁路”的方式。即一臺變頻器分別拖動兩臺給水泵，同時考慮其可靠性和變頻器檢修隔離方便，變頻裝置進出線、旁路刀閘均采用手動方式，原來供高壓給水泵工頻運行的6kV電源開關(guān)不變。

增加的中壓給水泵變頻系統(tǒng)的電氣一次接線方案為：每臺機組的兩臺給水泵每臺電機各設(shè)置一臺變頻器，采用“一拖一”的方式，同樣考慮中壓給水泵的可靠性和變頻器檢修隔離方便，變頻裝置進出線、旁路刀閘均采用手動方式，中壓給水泵電機由機組工作段AB段的備用開關(guān)取電。

下圖顯示變頻改造后高壓給水泵電氣一次接線圖情況（中壓給水泵系統(tǒng)兩臺泵各設(shè)置一臺變頻器，其他相似）：

3.4給水泵變頻改造預(yù)估效果

給水泵變頻改造方案是在已運行給水泵變頻運行電廠考查研究的基礎(chǔ)上結(jié)合我廠系統(tǒng)的實際情況確定的。根據(jù)方案的效能評估，變頻改造后能實現(xiàn)年節(jié)能500萬元左右，一年半后收回投資，效果良好。本文是在余熱鍋爐給水泵變頻改造前成稿，以后的實際運行情況還有待確認，特別是高壓給水系統(tǒng)的給水控制方案是否有效良好運行還待確認。

綜上，當(dāng)前環(huán)保節(jié)能要求日益嚴苛，通過改造余熱鍋爐高中壓給水系統(tǒng)，進行變頻改造，并增加中壓給水系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)較好的節(jié)能效果，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻：

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