小型蒸汽鍋爐泵的節(jié)能

 

我國小型蒸汽鍋爐均為成套出廠。配套的鍋爐泵多數(shù)為臥式多級離心泵（GC型，DG型），1 t÷h以下的蒸汽鍋爐也配渦流泵，基礎(chǔ)按鍋爐額定壓力選擇給水泵。鍋爐泵在運行中表現(xiàn)為能力大、電耗高。為節(jié)約用電，一些用戶配置了變頻器，采用調(diào)速節(jié)電。一些文獻(xiàn)也推薦采用變頻器，但變頻器投資高，而且往往達(dá)不到預(yù)期的效益。本文以臥式多級離心泵為例，尋求鍋爐泵節(jié)能新途徑。由于我國70萬臺工業(yè)鍋爐中約2÷3為蒸汽鍋爐，因此小型蒸汽鍋爐泵節(jié)能具有現(xiàn)實意義。

 

鍋爐泵電耗高的原因

　　　?。? ）GC型、DG型鍋爐泵為多級離心泵，水泵規(guī)格少，缺少小流量泵，而且每個規(guī)格的流量差很大，每級葉輪揚程高達(dá)20一25m。鍋爐泵選型時只能按就近規(guī)格選用。按我們習(xí)慣的設(shè)計原則：鍋爐泵流量是以鍋爐容量乘以一定的安全系數(shù)；揚程以鍋爐安全閥開啟壓力、管道阻力、位差之和乘以一定的安全系數(shù)來推敲的。這樣的設(shè)計，容量一定偏大。但按效果選型，仍然沒有相應(yīng)的水泵，只能就近配置更大容量的水泵。以DZL2一1。25蒸汽鍋爐為例，按設(shè)計原則鍋爐泵Q=2。5m3÷h，H=160一180m，選用GC型鍋爐泵時因無相應(yīng)規(guī)格的泵，只能就近選用的泵。

　　　?。?）GC型、DG型鍋爐泵原設(shè)計效率低，水泵NPSH值高。其葉輪為普通鑄造葉輪，對照粗糙；軸封為填料密封，易漏水；泵需用冷卻水；而且裝配不夠精致，水泵實際性能和樣本性能參數(shù)有較大差距。一些企業(yè)消耗的改善型GC型、DG型泵標(biāo)明有較高效率，但仍需配套很大功率的電動機。

　　　?。?）現(xiàn)鍋爐泵出廠時按鍋爐額定壓力配套，由于絕大多數(shù)蒸汽鍋爐不在額定壓力下運行，很多鍋爐運行壓力和額定壓力有很大差距。按額定壓力選型的鍋爐泵在實際運行中的揚程和流量均高于實際需要，其運行效率也遠(yuǎn)離效率曲線最高點。以DZL2一1。25蒸汽鍋爐為例，實際運行壓力0。6－0。8MPa，配套的鍋爐泵（1 GC一5×7）效率約為25％，多級泵的實際效率更低，估計GC型泵其實際效率僅為25％一35％。因此，鍋爐泵節(jié)能的重點是如何提高其效率。

3 GC型鍋爐泵變頻節(jié)電效果

　　　　不少文獻(xiàn)資料和變頻器消耗廠給出的變頻水泵節(jié)能效果計算公式：泵能耗與泵轉(zhuǎn)速的三次方成正比。如果泵轉(zhuǎn)速是其額定轉(zhuǎn)速的1÷2，其能耗是其額定值的1÷8，節(jié)能87。5％，果真如此嗎？

　　　　蒸汽鍋爐在正常運行中，絕大多數(shù)鍋爐供汽壓力變化范圍較小。變頻鍋爐泵接近于恒壓供水。從水力相似條件下的水泵特性公式可知：

Q1÷ Q2=nl÷ n2；Pl÷P2＝（nl÷n2）2；N1÷N2＝（nl÷n2）3

　　　　可見，鍋爐泵節(jié)電效果僅與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，而不是同三次方成正比。鍋爐泵變頻節(jié)電效果比想像的要小得多。

　　　　在水力相似條件下，水泵效率保持不變，即使鍋爐泵采用變頻調(diào)速節(jié)電，其效率仍然很低。

 

小型蒸汽鍋爐泵的節(jié)能

　　　?。?）蒸汽鍋爐泵節(jié)能須以提高效率為原則現(xiàn)在出口的或國產(chǎn)的立式多級管道泵，其效率曲線長而平坦，對應(yīng)的流量范圍變化大，可在較大流量范圍內(nèi)保持較高的運行效率。對DZL2－1。25蒸汽鍋爐，選擇CR3型給水泵，其效率抵達(dá)50％以上。流量范圍為1。6－－4。0m3÷h，比GC型泵運行效率至少提高1倍，節(jié)電達(dá)50％。該類泵規(guī)格多，流量間隔明顯，便于選型。

　　　　立式多級管道泵葉輪為不銹鋼沖壓成型，葉面潤滑；采用機械密封，軸承為自潤滑形式，不會漏水；水泵NPSH值小。安裝方便無需現(xiàn)澆基礎(chǔ)，而且泵的振動很小，運行時認(rèn)為不到明顯的噪聲。由于該泵NPSH值小，運行時不易損壞，可靠性很高。

　　　?。?）應(yīng)改變設(shè)計理念

　　　　現(xiàn)有的小型蒸汽鍋爐多為臥式快裝鍋爐，多數(shù)鍋爐出力很難抵達(dá)額定出力，而且用戶在選用時已經(jīng)推敲了安全系數(shù)，導(dǎo)致大馬拉小車的狀況。

GC型，DG型水泵性能不穩(wěn)（高效曲線不平坦，高效段對應(yīng)的流量變化范圍小），因此在設(shè)計選型時推敲了較大的安全裕量。立式多級管道泵高效曲線段長且對應(yīng)的流量變化范圍大。在選用鍋爐泵時按鍋爐容量對應(yīng)的水泵即可。如DZL2一1。25蒸汽鍋爐選用CR3型泵即可滿足要求，對加長爐排的快裝鍋爐，因其出力足，可減少一個型號選用鍋爐泵。

　　　?。?）應(yīng)按實際運行壓力選型

　　　　立式多級鍋爐泵每級葉輪揚程為5一6m，按不同級數(shù)組裝的水泵其揚程變化范圍寬，可滿足不同運行壓力的鍋爐配套，從而確保鍋爐泵運行效率不偏離效率最高曲線段。鍋爐泵應(yīng)由鍋爐設(shè)計者或應(yīng)用者根據(jù)實際運行壓力選型。水泵最高揚程為：鍋爐最高應(yīng)用壓力十（0。2－0。3）MPa。

　　　?。?）特殊狀況下（水泵揚程變化較大）采用的方法

　　　　對已按鍋爐額定壓力選擇的高效鍋爐泵，當(dāng)鍋爐降壓運行后，由于離心水泵的特性，其運行點右移，水泵揚程下降，流量增加，效率下降。水泵NPSH上升，水泵易損壞。對此狀況，宜用變頻調(diào)速，使鍋爐泵照舊回到原流量范圍。在水力相似的條件下，下降水泵揚程，使其效率仍保持在高效段，

　　　　在此條件下變頻水泵的節(jié)電效果與轉(zhuǎn)速的平方成正比，同樣比想像的要小得多。因此，除非有較大的揚程變化，小型鍋爐泵安裝變頻調(diào)速效果不明顯。

 

　　　?。?）小型蒸汽鍋爐泵應(yīng)以“效率”為選擇原則。用CR型多級離心泵替代原有的GC， DG型，可以節(jié)能50％以上。

　　　?。?）小型蒸汽鍋爐泵選用時可不推敲安全系數(shù)，遵循鍋爐噸位直接選擇相應(yīng)的水泵。

　　　　（3）小型蒸汽鍋爐泵揚程應(yīng)按實際運行壓力選取，其揚程為：最高應(yīng)用壓力＋（0。2－－0。3）MPa。

　　　?。?）鍋爐泵變頻節(jié)電效果不明顯，在推敲給水泵節(jié)電時應(yīng)優(yōu)先推敲高效水泵。除非水泵揚程富裕過大，可推敲變頻調(diào)速節(jié)電。