石油焦煅燒余熱發(fā)電循環(huán)水泵的節能改造

2013年6月第3期鄧文等:石油焦煅燒余熱發(fā)電循環(huán)水泵的節能改造石油焦煅燒余熱發(fā)電循環(huán)水泵的節能改造鄧文,陳 敏,李潤庭,梁貴武(四川啟明星鋁業(yè)責任有限公司,四川眉山620041)[摘要]對余熱發(fā)電循環(huán)水系統的流量揚程、管路特性等現場(chǎng)參數進(jìn)行分析,采用流體輸送高效節能技術(shù),結合現場(chǎng)實(shí)際和生產(chǎn)需求量身打造高效節能泵,提高了循環(huán)水泵的運行效率,節約了能源。[關(guān)鍵詞]流量;揚程;高效節 能泵;流體輸送高效節能技術(shù)[中圖分類(lèi)號] TF821[文獻標識碼] B [文 章編號] 1672-6103(2013)03- -0079-040前言行功率,結果為142 kW。當冷卻循環(huán)水系統是工礦企業(yè)余熱發(fā)電系統不可缺少的組成部分,而發(fā)電循環(huán)水泵則是系統內最重要的設備。循環(huán)水泵的設計選型和系統阻力計算通常比較保守,實(shí)際應用中的水泵富裕度都在20%~xO DAHN--30%。這些水泵在運行時(shí),為了滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝對流txo x4N-量的要求,只有調節閥門(mén)的開(kāi)度或采用旁通、回流閥等方式改變管路特性,解決流量過(guò)大的問(wèn)題。這種xo x門(mén)運行方式造成能源浪費、系統效率降低,對于流量需圖1循環(huán)水系統配置示意圖.求相對穩定的循環(huán)水系統,如果簡(jiǎn)單地采用單--變方式二:通過(guò)電度表及計時(shí)器計算平均功率。頻調速技術(shù),水泵將會(huì )在更低的效率下運行。因此，在設備上安裝計時(shí)器及電度表(50倍率),記錄設備采用更為穩定、高效的冷卻循環(huán)水系統節能技術(shù)降運行時(shí)間,同時(shí)記錄電表對應時(shí)間電量讀數,依據每低能耗,具有十分重要的意義。2次電量和時(shí)間數據的差值計算平均每小時(shí)設備的運行功率,結果見(jiàn)表2。1改造 前循環(huán)水系統特性分析表2改造前 3泵的運行功率1.1 循環(huán)水系統配置某企業(yè)余熱發(fā)電循環(huán)水系統配有SLOW記錄日期計時(shí)器電表讀數1 運行時(shí)間電量消耗平均功率讀數/h x50kWh/kWh/kW250-390 132 kW循環(huán)水泵4臺。水泵主要技術(shù)參起始讀數數見(jiàn)表1。循環(huán)水系統配置示意圖見(jiàn)圖1。2010-03-30 381.87 1 120.3 381.856015 146.686表1水泵的參數2010-04-02 451.89 1 329.870.0210475 149.6001水泵型號數量額定揚程電機額電機額電機額2010-04-13 715.86 2091.7 263.9738 095144.3156流量定功率定電流定電壓2010-04-20 883.82 2572.5 167.96 24 040 143.1293SLow 250-390 4臺1030m'h 37m 132kW 239.7A 380V平均145.931.2 改造前水泵功耗分析經(jīng)過(guò)近一個(gè)月的實(shí)際監測,泵的平均功率為通過(guò)兩種方式對水泵運行功率進(jìn)行檢測。方式一:通過(guò)測量電機瞬時(shí)電流,計算出瞬時(shí)運145.93 kW,與計算值大致相符,差異主要是由于方式-計算取平均電流,實(shí)測取平均功率,而實(shí)際負荷有波動(dòng)所致。中國煤化工[作者簡(jiǎn)介]鄧文(1960- -), 貴州貴陽(yáng)人,大學(xué)本科,高級工程師，通過(guò)以上YHCN MH G實(shí)際運行功副總工程師,主要從事電解鋁及鋁用陽(yáng)極炭素生產(chǎn)及設備管理工作。率超過(guò)配套電機額定功率,電機長(cháng)期處于超負荷運[收稿日期] 2012-12-04 [修訂日期] 2013-04-220.中國有色冶僉C卷企業(yè)之窗.啟明星鋁業(yè)公司專(zhuān)欄.行狀態(tài)。相連,其工作狀態(tài)點(diǎn)由泵類(lèi)機械的性能曲線(xiàn)與管路1.3現場(chǎng)測量參數的分析的特性曲線(xiàn)共同決定,在同樣輸出功率的情況下,泵1.3.1水泵 的設計參數的流量與揚程成反比,即揚程低則流量大。如果泵13.1.1水泵的揚程 選擇類(lèi)機械的設計點(diǎn)偏離了工作狀態(tài)點(diǎn)，則系統的運行泵的揚程計算是選擇泵的重要依據,由管網(wǎng)系工況將偏離設計工況。統的安裝和操作條件決定,其示意圖如圖2所示。如圖3所示,曲線(xiàn)I為系統設計時(shí)管路的參考特冷卻塔性曲線(xiàn),流量Qa是系統設計流量,在此流量下,管路.的設計阻力為Ha,即水泵的揚程為Ha,A點(diǎn)是系統，2|設計最佳運行工況點(diǎn)。選用A點(diǎn)所對應流量和揚機餐程,使水泵的實(shí)際工作狀態(tài)點(diǎn)處于A(yíng)點(diǎn)附近,其工作循環(huán)水聚效率最高。圖2循環(huán)水 泵流程示意圖Ho水泵揚程的估算公式為:h=D- S+hf1 +hf2(1)H\1式中:h為泵的設計揚程, mH20;D為排出幾何高度,m,此案中D=D1+D2=11.5 m;S為吸人幾何高度,m;hf1為總管沿程阻力損失,mH20;hf2為局部阻力損失,mH2O。ohy]= 2ALQ .(2)圖3特性曲線(xiàn)式中:A為摩阻率(查表);L為管道長(cháng)度,m;Q為流經(jīng)現場(chǎng)監測與分析,管路阻力最小時(shí)的實(shí)際特量,m'/s。性曲線(xiàn)為HI,管路阻力比設計阻力小,水泵實(shí)際流量12=25號(3)為Qb,實(shí)際揚程為Hb,則水泵的實(shí)際工作點(diǎn)移至B點(diǎn),水泵的實(shí)際揚程小于設計揚程,系統的水流量將式中:5為管路中局部壓力損失系數(查表);o為流大于額定流量。由于流量增大及水泵的工作效率下速,m/s;g為重力加速度。降,導致水泵的運行功率增大,能耗增加,造成能源根據系統中的高度、管道的阻力損失及現有的浪費。運行中雖可調節管路閥門(mén)開(kāi)度改變管路特系統設計情況: D=5.3m、D2=6.2m、S=6.3m、hf1=性,使工作點(diǎn)接近A點(diǎn),但管路阻力增大亦造成大量26.3m、hf2=3.2m,因此泵的設計揚程為h=34.7m(通的節流損失,所以A點(diǎn)并非系統實(shí)際的最佳工作點(diǎn)。過(guò)查表選擇揚程37m的泵)。以上現象表明,水泵特性與管路特性偏離,水泵1.3.1.2水泵的流量選擇設計為高揚程,實(shí)際是低揚程、大流量、低效率、高能循環(huán)水泵的設計流量以所冷卻設備需求作為選耗狀態(tài)下運行。說(shuō)明設計時(shí)過(guò)于保守,對管道阻力擇依據,汽輪機凝汽器工作冷卻水量為850m'/h,空計算取值過(guò)高,選型的水泵在實(shí)際運行時(shí)揚程、流量冷器及冷油器需冷卻水量為150m2/h左右,因此選.都大于實(shí)際需求值。并且冷卻塔出口余壓較高,超擇泵流量1 000 m'/h左右,銘牌上標記為1 030 m'/h,過(guò)需求值,完全屬于無(wú)效揚程。由于設計時(shí)對管道揚程為37 m。阻力估算偏大,導致選取的水泵揚程過(guò)大,造成富裕1.3.2水泵的實(shí)際參數的揚程換取流量增加,流量增加使得水泵噪音加大水泵的實(shí)際參數通過(guò)現場(chǎng)表計監測為:揚程及水泵電機負荷加大,電流加大,發(fā)熱加大,之前水29.03 m,實(shí)際流量1 255 m2/h,泵的效率0.85,機械效泵實(shí)際運行功率的測量數據也驗證了此狀況。率0.8。1.5參數優(yōu)中國煤化工1.4 系統特性曲線(xiàn)分析通過(guò)以ICNMHG,管路特性曲在循環(huán)水系統中,泵類(lèi)機械總是與特定的管路線(xiàn)II_上對應設計流量Qa的C點(diǎn),需要的揚程為Hc。82●中國有色冶金C卷企業(yè)之窗.啟 明星鋁業(yè)公司專(zhuān)欄表3改造后3"泵的運行功率表4技改前后循環(huán)水系統的記錄時(shí)間計時(shí)器電表讀數1 運行時(shí)間電量消耗平均功率水泵平均能耗對比_x50kWhh_____ /kWh_ /kW起始讀數451.8 1 329.8技改前實(shí)際功耗冬季(120d):2 臺泵運行145x2=290 kW2010-04-28 694.9 1 735.2243.1 20270 83.38實(shí)際功耗夏季(245d):3臺泵運行132x3=396 kW2010-06-08 1 430.65 2973.1735.75 61 895 84.13年用電3 163 680 kWh2010-08-05 2410.66 4629.1 980.01 82 800 84.49年電費.1 993118元2010-10-19 2543.94 4867.8 133.28 11935 89.55技改后實(shí)耗功率冬 季(120d):2臺泵運行92x2=184 kW平均.85.39實(shí)耗功率夏季(245d):3臺泵運行90x3=270kW非標泵，節省了大量后期調試費用、維護費用等,短2117 520kWh期內即可收回投資。而且就水泵本身而言,嚴重偏1 334038元離設計運行工況點(diǎn)的舊水泵,如采用改變轉速的方節電效果年節電1 046 160kWh法調節工作點(diǎn),水泵將會(huì )處在更低的效率下運行。年節約電費659 081元因此采用流體輸送高效節能技術(shù)開(kāi)發(fā)高效節能的非節電率32.7%標泵值得推廣和應用。說(shuō)明.表中所用功率參數為4臺循環(huán)水泵實(shí)測平均數,與前表引用[參考文獻]單臺泵實(shí)測參數略有出入。[1]宋儒將 等新型能源的開(kāi)發(fā)探討J.能源工程, 2007,(2):18-22.[2] 張根珠等.循環(huán)水泵揚程的分 析[J].水泵技術(shù),2007.(2):6-13.Energy saving transformation of circulating water pump in heat recovery steamgeneration with petroleum coke calciningDENG Wen, CHEN Min, LI Run-ting, LIANG Gui-wuAbstract: The in site parameters such as flow, head and pipeline features of circulating water pump in heat recoverysteam generation were analyzed. Based on the practice and production requiments, the improved energy savingpump was made which adopts high- efficiency fluid convey technology to increase the operation efficiency ofcirculating water pump and save the energy.Key words: flow; head; high- -fficiency energy saving pump; high- efficiencyg energy saving technology of fluidconvey德利用鎳金屬在石墨中開(kāi)鑿納米“隧道”德國卡爾斯魯爾技術(shù)研究院(KIT)和美國萊斯大學(xué)的科學(xué)家合作,利用鎳原子在石墨材料中成功“開(kāi)鑿"出直徑為納米級別的“隧道”,有望為制備鋰離子電池高性能多孔石墨電極等提供新的技術(shù)手段。研究人員首先將金屬鎳納米顆粒引人石墨材料表面,然后在充滿(mǎn)氫氣的環(huán)境中進(jìn)行快速加熱,金屬鎳納米顆粒的表面將起到催化作用,使石墨中的碳原子脫離晶體柵格,與氫原子結合成氣態(tài)的甲烷。在此過(guò)程中,金屬鎳納米顆粒在毛細管效應作用下,將被“吸人”在石墨材料表面形成的微小“孔穴”中,并繼續催化化學(xué)反應從而逐漸深人石墨材料內部。這種納米“隧道”結構具有廣泛的應用前景,如通過(guò)這種工藝制備的多孔石墨材料作為鋰離子電池的電極材料,可大大縮短充電所需要時(shí)間;在醫藥領(lǐng)域,可用這種多孔石墨材料作為可長(cháng)時(shí)間定向釋放藥品的載體。而如果用這種技術(shù)對與石墨具有相似的晶體結構但不具有導電性能的材料(如氮化硼)進(jìn)行加工,所形成的“隧道”結構將可作為納米電子元件的支架材料,如新型的傳感器和太陽(yáng)能電池單元等。中國煤化工MHCNMHG