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火電廠濕冷與空冷系統(tǒng)水泵風(fēng)機的節(jié)能改造

文檔作者：王佩璋文檔來源：山西省電力勘測設(shè)計院		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月25日
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2005年6月
第6卷第6期
電力 設(shè)備
Electrical Equipment
Jun． 005
VoI．6 NO．6
火電廠濕冷與空冷系統(tǒng)水泵風(fēng)機的節(jié)能改造
王佩璋
(山西省電力勘測設(shè)計院，山西省太原市030001)
摘要：簡述了火電濕冷系統(tǒng)循環(huán)水泵的存在問題、技改措施及節(jié)能效果。詳述了火電廠間接空冷系統(tǒng)循環(huán)水泵及其
在系統(tǒng)中的連接特點、能耗情況、出現(xiàn)問題及改進措施，以及火電廠直接空冷系統(tǒng)的風(fēng)機群體的能耗情況、運行方
式、節(jié)能措施等。
關(guān)鍵詞：火電機組；濕冷系統(tǒng)；空冷系統(tǒng)；循環(huán)水泵；空冷風(fēng)機群體；節(jié)能改造
中圖分類號：TM264．1
0 引言
火電廠濕冷系統(tǒng)的循環(huán)水泵是發(fā)電廠主要輔機，
它所消耗的動力約占其所服務(wù)機組額定功率的1％ ～
1．5％ 。20世紀(jì)我國泵類產(chǎn)品的性能與世界發(fā)達(dá)國
家相比，其水泵技術(shù)指標(biāo)相差5％ ～10％ 。運行中會
出現(xiàn)泵出力不足、揚程偏低、泵效低、能耗高等問題。
火電廠間接空冷系統(tǒng)的循環(huán)水泵可分為兩類。
一類是混合式凝汽器間接空冷系統(tǒng)的循環(huán)水泵(簡稱
第一類泵)。該泵性能酷似大型凝結(jié)水泵，但其功能
仍是輸送冷卻水，而且是中性除鹽水質(zhì)的冷卻水；另
一類是表面式凝汽器問接空冷系統(tǒng)的循環(huán)水泵(簡稱
第二類泵)。該泵性能仍同濕冷常規(guī)泵，但其輸送的
是堿性除鹽水質(zhì)的冷卻水。第一類泵進口連接著凝
汽器熱井，出口打至空冷塔；第二類泵進口連接著凝
汽器循環(huán)水管熱水側(cè)，出口打至空冷塔。這兩類泵都
影響著機組的安全運行，并承擔(dān)著維護昂貴的空冷散
熱器的長期不問斷供水任務(wù)，預(yù)防冬季被凍結(jié)。
火電廠直接空冷系統(tǒng)一般采用螺旋槳型軸流式
冷卻鼓風(fēng)機(簡稱空冷風(fēng)機)群體向空冷凝汽器鼓送
冷風(fēng)，以冷凝空氣冷卻凝汽器內(nèi)的飽和蒸汽。每臺空
冷風(fēng)機為一種特大風(fēng)量、低壓頭、小輪轂比、無前后導(dǎo)
葉的單葉輪軸流風(fēng)機，每臺風(fēng)機消耗的動力為
100～200 kW。200 Mw 機組消耗總動力為2 160 kW；
300 Mw 機組消耗總動力為3 300 kW；60O Mw 機組
消耗總動力約為7 392 kW。
1 濕冷系統(tǒng)的循環(huán)水泵節(jié)能措施
火電廠濕冷系統(tǒng)循環(huán)水泵的節(jié)能改造實例見
表1。
表1 火電廠濕冷系統(tǒng)循環(huán)水泵的節(jié)能改造實例
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技術(shù)與應(yīng)用 王佩璋：火電廠濕冷與空冷系統(tǒng)水泵風(fēng)機的節(jié)能改造 47
2 間接空冷系統(tǒng)的循環(huán)水泵節(jié)能措施
2．1 混合式凝汽器間接空冷系統(tǒng)的循環(huán)水泵
2．1．1 功能
該泵功能是將噴射型混合式凝汽器熱井內(nèi)的熱
水連續(xù)不斷地輸送至空冷塔上空冷散熱器內(nèi)
進行冷卻。
2．1．2 技術(shù)要求
多采用立式泵，該泵在閉路的循環(huán)冷卻系統(tǒng)中工
作。泵的吸入側(cè)為負(fù)壓，與混合式凝汽器真空側(cè)相
連，要求泵的密封性能良好，不允許漏入空氣。同時
泵的進口水溫較高，有時高達(dá)70 oC，故要求該泵需
具有良好的抗汽蝕性能，一般汽蝕余量(NPSH)控
制在3．6 rlrl，故該泵多采用低轉(zhuǎn)速、雙側(cè)進水型、深
坑泵體布置。
2．1．3 技術(shù)改造及其應(yīng)用
(1)內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)電廠是國產(chǎn)第1套應(yīng)用
200 Mw燃煤機組混合式凝汽器間接空冷裝置的節(jié)
水型電廠，其循環(huán)水泵為國產(chǎn)立式48NSL一32型，特
點如下：
1)適用于空冷機組的高汽蝕性能的大型水泵。
采用了帶前置誘導(dǎo)輪的雙吸葉輪，泵進口處于真空狀
態(tài)且進口水溫是該真空下的飽和溫度，并具有流量
大、汽蝕余量小的特點。
2)制造廠提供性能參數(shù)。在單泵運行時流量為
13 200 m ／h、揚程為28 rlrl、汽蝕余量為3．2 rlrl。該泵允
許介質(zhì)最高溫度為70 oC，效率為84％ 一86％ ，轉(zhuǎn)速
495 r／min。
(2)某廠有4臺200 Mw 混凝式空冷機組，即
3～6號，其中，3號200 Mw 機組作為原能源部研究課
題，為此進行了大量的試驗工作。該3號機組于
1992年12月首次起動過程中，當(dāng)起動2號泵時，隨著
循環(huán)冷卻水溫的逐漸增高，泵體振動也增大，并出現(xiàn)
泵與電機搖晃的現(xiàn)象。經(jīng)冷態(tài)與熱態(tài)試驗發(fā)現(xiàn)，3號
機組所配的2臺循環(huán)水泵都未達(dá)到制造廠給出的泵
流量，而且在熱態(tài)運行并泵過程中有明顯的汽蝕。分
析其原因，一是由于混合式凝汽器停泵水位偏小
(1．99 m)，改為2．5 rlrl后得以解決；二是泵入口排空
氣管的管路上形成一個大的U形管，使空氣排不出
去，經(jīng)改為一致向上的直管后得以解決；三是泵基
礎(chǔ)為一整體，即電機坐落在泵體上，基礎(chǔ)的穩(wěn)定性
較差，后改為雙基礎(chǔ)(即泵體與電機各自有基礎(chǔ))。
通過上述改進后，泵基本上能滿足運行要求，但仍
不夠理想。
在3號機組循環(huán)水泵改進的基礎(chǔ)上，對5、6號機
組的循環(huán)水泵及其連接系統(tǒng)進行了改進。首先是降
低國產(chǎn)泵標(biāo)高，大約為0．8 rlrl，增大混合式凝汽器下部
空腔高度(即增大熱井容積)，以加大凝汽器內(nèi)對泵
淹沒水深；選擇合適凝汽器底部濾網(wǎng)；改進泵體內(nèi)葉
輪入口的幾何形狀、泵殼與葉輪的配合以及3號機組
的水泵采用雙基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等，取得良好效果。
2．2 表面式凝汽器間接空冷系統(tǒng)的循環(huán)水泵
2．2．1 功能
該泵功能是將表面式凝汽器熱循環(huán)水管側(cè)的正
壓熱水，連續(xù)不斷地輸送至空冷塔上空冷散熱器內(nèi)的
最高點，使熱水被塔抽進來的冷空氣冷卻。
2．2．2技術(shù)要求
表面式凝汽器間接空冷系統(tǒng)的循環(huán)冷卻水為一
個密閉式的正壓循環(huán)系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)水泵的揚
程僅是克服系統(tǒng)內(nèi)阻力所需能量，而系統(tǒng)內(nèi)水位幾何
差則由水量小、揚程稍高的~t,Tg泵來承擔(dān)，即用該補
水泵先把空冷系統(tǒng)的水循環(huán)容積充滿，才能起動循環(huán)
水泵。這時循環(huán)水泵進水為正壓進水，既無水錘問
題，又使泵的軸功率有所減少(大約減1／3)。顯然，
該泵的工作條件優(yōu)于第一類泵，較常規(guī)濕冷機組的循
環(huán)水泵節(jié)能效果好。另#t-，由于本系統(tǒng)將堿性除鹽水
作為輸送介質(zhì)，故循環(huán)水泵的軸承冷卻水取自本水泵
出口，再排回到本水泵進口。
2．2．3 技術(shù)改進
(1)太原第二熱電廠是國產(chǎn)第1套應(yīng)用200 Mw
燃煤機組表面式凝汽器間接空冷系統(tǒng)裝置的節(jié)水型
電廠，其循環(huán)水泵為國產(chǎn)立式Y(jié)J44P一22型蝸殼式離
心泵。每機配2臺泵，每臺泵規(guī)范流量Q=11 016—
13 212 rlrl ／h、揚程 =18．5—14．3 rlrl、泵效率為88％ 、
電動機功率800 kW。該泵能耗小于常規(guī)濕冷系統(tǒng)，
大約可節(jié)能1／3。在正常工況下，2臺泵全部投運，當(dāng)
冬季氣溫低或空冷塔熱負(fù)荷減少(如冬季采暖期，汽
輪機抽走部分蒸汽用于供熱，而使進塔熱負(fù)荷減少)
需調(diào)節(jié)空冷塔內(nèi)冷卻段數(shù)目(塔內(nèi)共有6個冷卻段)
時，也可1臺泵運行。
(2)存在問題。該廠4臺第二類的循環(huán)水泵已
于1993年內(nèi)全部投運。在1997年曾對8號機組的
1號泵進行過性能試驗，但結(jié)果不太理想。存在的
問題是泵的揚程與效率均未達(dá)到設(shè)計值。因為當(dāng)時
系統(tǒng)密封不嚴(yán)、泄漏點也多，不能準(zhǔn)確判斷泵的性
能。于是，在1999年1月，經(jīng)更換漏水閥門，系統(tǒng)改
造后又進行了一次同樣試驗。試驗結(jié)果表明8號機
組的2臺循環(huán)水泵揚程分別為12．96 rlrl和12．64 rlrl
水柱、泵效率均為70．3％ 、泵流量在 =12．8 rlrl時
實測為1 1 700 rlrl ／h，小于設(shè)計值13 500 rlrl ／h。由此
看出泵的流量、揚程、效率均偏離了設(shè)計性能，需
改進泵體。
3 火電廠直接空冷系統(tǒng)的風(fēng)機群體
3．1 國外空冷風(fēng)機群體使用情況
全球已投運的火電直接空冷機組配套的風(fēng)機群
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電力設(shè)備 第6卷第6期
體，據(jù)不完全統(tǒng)計約有1 200臺。其中，4,6 m 約有
750臺、占62．5％ ；,／9．14 m約450臺、占37．5％ 。近
幾年來，空冷風(fēng)機趨向于大型化，多用,／9．754 m空冷
風(fēng)機。各國火電廠空冷風(fēng)機典型應(yīng)用見表2。
表2 各國火電廠空冷風(fēng)機的典型應(yīng)用
表3 不同年代風(fēng)機的傳動機構(gòu)性能比較
3．2 國內(nèi)空冷風(fēng)機的應(yīng)用情況
我國某電廠2×300 Mw 燃煤機組的空冷凝汽器
配備了引進荷蘭豪頓(Houden)公司生產(chǎn)的直徑為
,／9．754 m的低噪聲、低能耗空冷風(fēng)機共50臺。
空冷風(fēng)機的技術(shù)進步表現(xiàn)在不同年代傳動機構(gòu)
的改進，并將應(yīng)用在我國北方H電廠600 Mw 火電
機組上。其不同年代風(fēng)機的傳動機構(gòu)性能比較見表
3。經(jīng)計算，H電廠600 Mw 空冷汽輪機需配56臺
,／9．14 m一級行星齒輪傳動的低噪聲風(fēng)機。每臺風(fēng)
機風(fēng)量為196．5×10 nl ／h、全壓140 Pa、電動機功
率為110 kW／臺，總能耗為6 160 kW，占機組額定功率
的1．03％ ，可見廠用電較少。
3．3 6o0 MW 直接空冷風(fēng)機群體節(jié)能
選用時應(yīng)優(yōu)化比較確定風(fēng)機群總能耗。
(1)當(dāng)選用2排管散熱器時需配備48臺單臺功
率為170 kW 的風(fēng)機，其總能耗為8 160 kW，占機組額
定功率的1．36％ 。
(2)當(dāng)選用3排管散熱器時需配備56臺單臺功
率為110 kW 的風(fēng)機，其總能耗為6 160 kW，占額定功
率的1．03％ 。
由此可見，選用小風(fēng)阻的三排管散熱器，可使空
冷風(fēng)機能耗降低25％(約2 Mw)。
3．4 600 MW 直接空冷風(fēng)機群配變頻器的節(jié)能運
行方式研究
已知600 Mw 直接空冷機組配56臺單臺功率為
110 kW／臺的風(fēng)機和配380 V、56臺變頻器的節(jié)能運
行方式如下：
(1)從直接空冷凝汽器變工況理論研究與特性
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技術(shù)與應(yīng)用 王佩璋：火電廠濕冷與空冷系統(tǒng)水泵風(fēng)機的節(jié)能改造 49
分析可知其規(guī)律：
1)當(dāng)散熱表面積F 、汽輪機背壓P 不變時，在
不同的空氣溫度t。。下，發(fā)電能力 隨迎面風(fēng)速 的
提高而增加。特別是在低氣溫t 。時，提高 對 非
常有效。據(jù)悉，當(dāng)為負(fù)氣溫時，Ⅳ 超載能力可達(dá)
400％ 。若t 。很高(t。。>133℃)，則提高 也難達(dá)到額
定Ⅳ 值。
2)當(dāng)Ⅳ 、F 不變時，在不同t 。下P 隨 的提高
而下降，但 值有個限度(一般為 ≤3 m／s)，否則得
不償失。
3)當(dāng)t F 不變時，在不同 的情況下，P 隨
的提高而下降，但在低負(fù)荷時，提高 對P 無意義。
4)當(dāng)F 、 不變時，在不同t。。的情況下，P 隨
的增加而上升，尤其是t。。上升較快時，隨 增加P
上升加快。
(2)空冷風(fēng)機群配變頻器增效。當(dāng)采用變頻器
調(diào)速空冷風(fēng)機群體時，不僅僅是節(jié)能增效，還可利
用風(fēng)機反轉(zhuǎn)鼓溫暖熱風(fēng)吹向散熱器管束，提高其防
凍能力，還可在全年的90％ 的時間里因風(fēng)機減速運
行而降低了噪聲。因此采用變頻器調(diào)速空冷風(fēng)機群
體的增效是多方面的，既能節(jié)約能源、提高防凍能
力，又能降低噪聲、多發(fā)電。
收稿日期：2005—01—20
作者簡介：
王佩璋(1932一)，男，高級工程師，長期從事火電節(jié)水及節(jié)
水型火電空冷技術(shù)的設(shè)計、研究和教學(xué)工作。
(責(zé)任編輯張曉燕)
Retrofits about Energy Saving of W ater Pumps and Draft Fans of Cooling W ater
Tower and Air Cooling Tower Systems in Thermal Power Plants
WANG Pei—zhang
(Shanxi Provincial Power and Exploration Design Institute,Talyuan 030001，China)
Abstract：This paper bries the existing problems．technical m~lsures and energy-saving e~IYJts ofthe circulating water pumps ofcool—
ing water tower systems in thermal power plants，and details the low-priced tmmres，energy consumption，appearing problem s and im—
provem mt measures ofthe circulating water pumps ofindirect air cooling tower system s in them~al power plants，as wdl as the energy
consnmption，operation modes and energy saving measures ctc．of drat fin groups of direct air cooling tower system in
them~al power plan ts．
Keywords：thwmal power generating unit；cooling water tower system ；air cooling tower system ；circulating water pumps；drag fans；
鋤e理 saving
· 綜合信息·
天津市電力公司2004年度重點科技項目一基于
無線虛擬專網(wǎng)的配電網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)，前不久在天津
通過評審，并獲得高度評價。評審委員會認(rèn)為：① 該
系統(tǒng)采用GPRS網(wǎng)絡(luò)作為配電網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的通
信通道，技術(shù)上比較先進，安全性保障、數(shù)據(jù)傳輸特性
均能達(dá)到實用化的程度，在試運行中，作為臺區(qū)抄表、
配電網(wǎng)信息傳輸和配電開關(guān)遠(yuǎn)方控制的通信手段是
成功的；② 本項目設(shè)計開發(fā)的GPRS通信終端，具有
體積小、功耗低、易于安裝等特點，經(jīng)試運行表明其可
靠性、適用性、安全性方面能夠滿足配電網(wǎng)信息傳輸
和遠(yuǎn)方控制的應(yīng)用；③ 所建立的GPRS數(shù)據(jù)通信中
心，實現(xiàn)了配電網(wǎng)中多種二次數(shù)據(jù)單元共用一個網(wǎng)絡(luò)
通道，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)通道建設(shè)的投資和運行成本。評審
結(jié)論是，該系統(tǒng)使用GPRS作為配電網(wǎng)數(shù)據(jù)通信通
道，實現(xiàn)了對臺區(qū)表、配變監(jiān)測儀、FTu、故障尋址器
等配電數(shù)據(jù)終端的信息在線傳輸。該系統(tǒng)的技術(shù)達(dá)
到國內(nèi)先進水平。
該項目的主要研究內(nèi)容有：基于GPRS無線虛擬
專網(wǎng)的配電網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的合理架構(gòu)；GPRS通信
網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和GPRS通信終端產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用；以及
一次開關(guān)設(shè)備增加遙測、遙信、遙控的技術(shù)改造等。
為此，在城東供電分公司建立一個基于GPRS無線虛
擬專網(wǎng)的配電網(wǎng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)，包括主站計算機子系
統(tǒng)、GPRS虛擬專用通信網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、GPRS通信終
端子系統(tǒng)、配電終端子系統(tǒng)，監(jiān)控多個lOkV變電室，
實現(xiàn)FTU(Feeder Terminal Unit饋線控制單元)、配
電監(jiān)測儀、臺區(qū)表數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程通信和對10 kV負(fù)荷開
關(guān)的狀態(tài)監(jiān)測。

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