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(yùn)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(shí)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(gè)規(guī)格的流量差很大，每級葉輪揚(yáng)程高達(dá)20一25m。鍋爐泵選型時(shí)只能按就近規(guī)格選用。按我們習(xí)慣的設(shè)計(jì)原則：鍋爐泵流量是以鍋爐容量乘以一定的安全系數(shù)；揚(yáng)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(jì)，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(jì)原則鍋爐泵Q=2。5m3÷h，H=160一180m，選用GC型鍋爐泵時(shí)因無相應(yīng)規(guī)格的泵，只能就近選用的泵。

　　　　（2）GC型、DG型鍋爐泵原設(shè)計(jì)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(shí)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(jī)。

　　　?。?）現(xiàn)鍋爐泵出廠時(shí)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(yùn)行，很多鍋爐運(yùn)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(shí)際運(yùn)行中的揚(yáng)程和流量均高于實(shí)際需要，其運(yùn)行效率也遠(yuǎn)離效率曲線最高點(diǎn)。以DZL2一1。25蒸汽鍋爐為例，實(shí)際運(yùn)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(shí)際效率更低，估計(jì)GC型泵其實(shí)際效率僅為25％一35％。因此，鍋爐泵節(jié)能的重點(diǎn)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(jì)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(jī)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(yùn)行時(shí)認(rèn)為不到明顯的噪聲。由于該泵NPSH值小，運(yùn)行時(shí)不易損壞，可靠性很高。

　　　?。?）應(yīng)改變設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)選型時(shí)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(shí)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(gè)型號選用鍋爐泵。

　　　?。?）應(yīng)按實(shí)際運(yùn)行壓力選型

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

　　　　（4）特殊狀況下（水泵揚(yáng)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(yùn)行后，由于離心水泵的特性，其運(yùn)行點(diǎn)右移，水泵揚(yáng)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(yáng)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(yáng)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(shí)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。

　　　?。?）小型蒸汽鍋爐泵揚(yáng)程應(yīng)按實(shí)際運(yùn)行壓力選取，其揚(yáng)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(shí)應(yīng)優(yōu)先推敲高效水泵。除非水泵揚(yáng)程富裕過大，可推敲變頻調(diào)速節(jié)電。