马头发电总厂#7机组凝结水泵改型的经济性分析
朱雁军
马头发电总厂，河北邯郸056044
1问题的提出
马头发电总厂#7机设2台凝结水泵,原型号为14NL-14型,主要参数如下:流量Q=510 m3/h,扬程H=140 m，转速n=1 480 r/min，电机功率278 kW，效率70%，汽蚀余量2.0 m。
该型凝结水泵在长期运行中存在出力不足问题，由此产生的连锁问题如下。
a. 为了保证凝结水流量，满足向除氧器上水量的要求，维持住除氧器的水位，除氧器在运行中只有采取压力低限的运行方式（运行中除氧器汽侧压力在0.38～0.4 MPa之间），因压力低而降低了除氧器水箱内给水的饱和温度，由此造成高加入口水温的降低，高加运行偏离设计工况，使给水温度降低。
b. 在高负荷时，为了弥补凝结水泵出力低的缺陷，在运行中经常采取开启低加水侧旁路门的措施来减少凝结水在低加U型管中的水阻，保证凝结水流量。这种运行方式，使低加出口水温降低，端差增大，降低了机组回热系统的经济性。
c. 因凝结水泵额定压力偏低，造成该机组凝结水自调系统无法正常投运。在低负荷时，为了保证凝汽器水位，防止泵组汽蚀，必须开启#4低加后的凝结水再循环门，造成已加热的凝结水又回到凝汽器中，降低了加热器的热效率。
由于以上所述原因，并配合马头发电总厂#7机大修的通流改造（满负荷由200 MW变为220 MW,凝汽器凝结水量由原来设计的457.21 t/h增加为480.26 t/h），进行了#7机凝结水泵的改型工作。
2新泵泵型
通过调研确认采用沈阳第一水泵厂生产的8LNP-4型筒装式凝结水泵。该泵为立式双层体结构，叶轮为封闭式同向排列（共4级）。泵体设有平衡机构及推力轴承。其主要参数如下：Q=620 m3/h，H=160m，n=1.480r/min，效率78%，电机功率368kW，汽蚀余量3.3 m。
将新旧型泵参数进行对比，流量提高了近20%，扬程也由140 m变为160 m，效率提高了8%。
3凝结水泵改型前后的经济性评价
在机组大修、泵组改型后，通过对改型前后机组运行日报表及相关数据的整理，对经济性评价如下。
3.1给水温度
该机组除氧器采取定压运行方式，在凝结水泵改造前，为保证凝结水流量，除氧器运行压力为0.38～0.4 MPa；改造后，除氧器压力为0.48～0.50MPa。此外对应给水的饱和温度相应改变。改造前，200 MW负荷时，除氧器水温在146～148 ℃；改造后，除氧器水温在156～158 ℃。由于除氧器对给水加热不足，出水温度降低，进一步造成高加无法在设计工况下运行，直接影响了给水温度。据统计，当机组在满负荷时，改造前给水温度比改造后低10 ℃左右。对于200 MW机组，当给水温度降低10 ℃，单位标准煤增量为0.581 g/(kW·h)。根据机组调峰情况，全年按满负荷利用7 000 h计算，标准煤价按市场价200 元/t计算(以下计算同此)，1 a可节约煤耗资金(7 000×200×103×0.581）/106×200=162 680元。
3.2回热系统
当机组在满负荷时，为保证凝结水流量，常开启低加水侧旁路门，造成一部分凝结水未经本级加热就旁路到相邻的高一级加热器进口，使本级抽汽减少，高一级抽汽增加，当有主汽流量30%的凝结水分别流经#1～#4低加旁路门时，对200 MW机组产生的经济损失体现在单位标准煤耗增量分别为
3.3再循环能耗
在凝结水泵改型前，因额定流量和压力低，造成凝结水自调系统不能投运。在机组参与调峰负荷变化时，为保证凝汽器水位，常开启凝结水再循环电动门（该门位于#4低加出口门后），造成主凝结水加热后部分再循环回凝汽器。假设在低负荷（100 MW）时，#4低加出口主凝结水有25%通过再循环门返回凝汽器，能耗损失计算如下。
新蒸汽等效热降减少ΔH：
低加焓升和抽汽效率值见表1。
将表1数据代入式(1),通过计算式(1)～式(3)，Δq=110.6 kJ/(kW·h)，查表得，单位标准煤耗增量3.77 g/(kW·h)。
根据机组调峰情况，全年低负荷按100 MW、运行时间按1 000 h计算，标准煤耗价按市场价200 元/t计算, 1a可节约煤耗资金:1 000×100×103×3.77/106×200=75400元。
3.4单泵电耗
凝结水泵改型前后配用电机功率由278 kW变为368 kW，考虑到机组运行时的工况不同，凝结水泵在转速一定的情况下,轴功率随流量变化,应考虑电机的实际输出功率。对实际运行中凝结水泵电流进行统计对比，旧型凝结水泵在200 MW负荷时电流为30 A，新型泵在220 MW负荷时电流为39 A。凝结水泵的电机电压为6 kV，所以，凝结水泵改型后功率增加了54 kW。
每kW·h电价利润以0.03元计算,1 a多花电费24×365×54×0.03=14 191 元。
3.5维护费用
为了保证改型后凝结水泵安全稳定运行，根据水泵的汽蚀余量，进行水泵安装，新旧泵汽蚀富裕量分别为1.017 4 m和-0.99 m,新泵抗汽蚀性能好于旧泵，在凝汽器无水位时（水位位于热水井底部时）仍不发生汽蚀，增加了凝结水泵运行的安全性，并减少了日常因汽蚀造成零部件损坏的维护费用。此外，与旧泵相比，新泵推力轴承改为稀油润滑，并增加了内置冷却水系统和油温计，延长了轴承的使用寿命,减少了检修人员的维护工作。而以上设备维护节约费用未做统计。
综上所述，对凝结水泵改型前后经济性进行评估,1 a可节约资金约67万元,项目投资56万元。对比投资与收益，1 a左右即可收回成本，效益相当可观。
4建议及总结
a. 为了节约电能，建议将凝结水泵电机改为变频，进而可根据负荷变化来改变电机输出功率，节约厂用电。
b. 凝结水泵改型后经过几个月运行，泵组运行可靠、安全，完全解决了改造前凝结水泵因出力低而造成的各种缺陷，提高了机组运行的经济性，投资回报周期短，取得了明显效果,是一项值得推广的项目。
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