电站循环水泵扬程优化浅析

电站循环水泵扬程优化浅析

李小君

(山东电力建设第三工程公司山东青岛266100)

摘要：循环水泵电耗占火力发电站湿冷凝汽器机组全厂辅助用电比重较大,在项目投标过程，优化循环水泵扬程是减少循环水泵电耗的一个重要方面。结合项目投标过程中的经验，对如何优化循环，提出一些看法和建议。

关键词：循环水泵，选型，扬程，优化途径，高位收水冷却塔

一、优化循环水泵扬程的意义

目前海外电站EPC投标竞争日益白热化，同时业主对电站性能要求也在提高。作为EPC投标方，在投标过程，降低全厂能耗，提高机组整体净效率，是加强承包方竞争能力的方法之一。

循环水泵是湿冷凝汽器发电机组中的重要设备之一，蒸汽在凝汽器中凝结放出的大量汽化潜热，必须由循环水泵抽送的循环冷却水带走,同时在全场辅助电耗中是耗电大户之一。研究循环水泵的最优扬程，对减少泵的电耗，从而降低电厂能耗有重要意义。

二、循环水泵类型选择

输送冷却水的循环水泵都为叶片泵，通常火力发电厂循环水泵有三种基本类型：离心泵、立式轴流泵及立式斜流泵（又称立式混流泵）。目前由于立式轴流泵扬程范围低（一般为1~15m）,高效率范围窄，扬程变化后效率降低快，因此在火电厂循环水泵中，已经基本不用。同时现在招标方一般都会要求循环水泵都集中单独布置在主厂房外的循环水泵房，而且立式斜流泵的效率较高，一般在86%~91%之间；有高效率区范围广，启动简单、不需要抽真空，适用扬程变化及流量范围较广和有着轴功率曲线比较平坦，不易发生气蚀等优点，因此通常EPC投标阶段，会选择立式斜流泵。

三、循环水泵扬程优化

1.管道压损

凝汽器水阻是指冷却水流经凝汽器水侧是所受到的阻力，其值等于冷却水进出口接管处静压之差。它包含三部分:冷却水管中的摩擦损失Δp1，冷却水在进入和离开冷却管时所引起的管端损失Δp2,以及冷却水在水室中的有压力损失Δp3组成。

冷却水流速大小取决于冷却管材质，水质和污染程度及水室设计的合理性。水速过高会引起冷却管端的冲蚀，振动；过低则会导致水中悬浮物在管内沉积，引起管子的堵塞和沉积物腐蚀。在“火力发电厂凝汽器管选材导则”中有不同材料冷却水管对应的流速范围。目前，我们选择的冷却水管一般为不锈钢管和钛管，水速在5m/s以内一般不会出现冲蚀现象。因此选择合理的流速（目前不锈钢管和钛管的流速设计通常在2.1~2.4m/s,具体还要看业主标书技术要求），将会得较好的凝汽器水阻。

同时一般我们设计人员因对凝汽器结构缺少具体资料，估算的水阻一般都会比凝汽器厂家给出的数值大。所以在计算水泵扬程时，如果时间充裕，可以联系凝汽器制造厂家给出凝汽器水阻，这也会对水泵扬程优化有益。

循环水管道的压损主要就是管道内摩擦阻力，可分为直管阻力和局部阻力压降，局部阻力压降指的是管件、阀门、流量原件等产生的阻力。电站工程中循环水管道压损主要包括循环水泵进出水管阻力、主厂房内循环水支管阻力、主厂房外循环水母管阻力、胶球清洗装置阻力，滤网、弯头、阀门等的阻力。

管道长度的选择在于设计人员在全厂管道布置时候综合考虑，使得循环水供水点尽量靠近主厂房区域从而减少管道长度，同时减少管道绕行降低局部阻力（主要是弯头数量）。

局部水头损失，因阀门和流量原件多数都是系统设计中必须的，因此优化主要就是减少管线中管件的使用。这就要求总图管线的布置人员，尽量综合考虑减少管线绕行，变向，从而减少各种度数的弯头的使用。

冷却水流速是影响管道内摩擦阻力的重要因素，由公式可知，低流速会降低管道压损。但也不能使流速过低，一是因为过低则会导致水中悬浮物和固体杂质在管内沉积，引起管子的堵塞和沉积物腐蚀；另一个是要满足进入凝汽器冷却管的进水流速（这个问题在上文凝汽器水阻中提到）。同样在电厂循环冷却水系统中，根据国家电厂水工设计规范钢管和混凝土压力管，当管径大于1600mm时，流速宜采用2~3m/s。水源为海水的供水系统，因防止海生物对管壁的粘附，循环水管流速宜大于3m/s。但为防止介质流速过高而引起管道冲蚀、磨损、振动和噪音等现象，液体流速一般不超过4m/s。因此对于循环水管道内水流速的选择，需要综合考虑。

2.水位差

循环水泵的吸,排水位差,通常称为循环水泵净扬程,这个和循环水泵布置,厂区标高,循环水供水系统方式密切相关。

火电厂的循环水供水系统有两种:一种为开式循环水供水系统，冷却水取自江河湖海，使用后仍排向江河湖海；另一种为闭式循环水系统，循环水经过凝汽器后，排向冷却装置，一般为冷却水塔。

在开式循环水供水系统中，吸，排水水位差等于排水井水位和吸水井水位间的水柱静压差。一般情况下排水井水位要高于吸水井水位。这样循环水泵扬程的优化途径：一是选取合理的厂区标高，以降低水位差；另外可以利用虹吸的作用，减少循环水泵的扬程。根据火力发电厂水工设计规范虹吸利用高度不宜大于7.0m。目前优化设计，虹吸高度也有在7.5~8m的。循环水泵的扬程，一般在25m左右，若在开始循环水系统中，充分利用虹吸，管道密闭性好且又不太长时，则循环水泵的扬程通常只需12~18m。

在闭式循环水供水系统中，循环水泵净扬程水泵入口水位与冷却塔配水高差之和。水泵入口水位取决于泵的布置，而冷却塔配水高度则通常是冷却塔厂家给出的设计数值。这些都需要和设备厂家沟通，已取得优化数值。

另外随着电力市场对能耗的要求越来越低，一些新的技术也应用到了循环冷却水系统中。对于自然通风冷却塔冷却的机组，高位收水冷却塔技术也多次应用到大型机组中，有效的降低了循环水泵的静扬程。

就目前来看，高位收水冷却塔对于大型及超大型机组是有优势的，然而其初期投资的增加也是很大的。就万州港电公司2x1000MW而言，相对常规的自然通风冷却塔投资，增加的投资对比能耗的收益，预期约需要6~8年收回。因此新技术的应用，要具体考虑到电站项目的具体容量及投资情况。

四、总结

文中描述的较浅，但是总的来说循环水泵的扬程涉及到泵的选型，管道直径，管内流速，局部水阻等。在优化泵养成中，要多方面考虑，仔细审阅循环水泵计算书，联系相关设备厂家，通过循环水扬程图，综合考虑择取最优的循环水泵扬程。

参考文献：

［1］中国动力工程学会。火力发电设备技术手册第四卷火电站发电与辅机,出版地：机械工业出版社，2006出版年

［2］西北电力设计院。电力工程水务设计手册,出版地：机械工业出版社，2005出版年

［3］中国电力企业联合。DL/T5339-2006火力发电厂水工设计规范,出版地：中国电力出版社

［4］中国电力企业联合会。GB50660-2011大中型火力发电厂设计规范，出版社：中国计划出版社

［5］国家电力公司热工研究院。DL/T712—2000火力发电厂凝汽器管选材导则，出版社：中国电力出版社

［6］百度文库资料：高位收水冷却塔在神华万州工程的应用

【作者简介】姓名：李小君，工作单位：山东电力建设第三工程公司，职务：工程师