東北某供熱電廠循環水泵配置及布置優化方案

李逢時

摘 要：本文對東北某供熱電廠的循環水泵配置方案進行分析，主要從水泵的運行工況，水泵的結構形式、經濟性等方面分別進行分析比較；根據當地氣象特點，對水泵的布置方案進行分析，最終確定并推薦本工程的循環水泵配置及布置優化方案。

關鍵詞：供熱機組；循環水泵；立式斜流泵；雙吸臥式離心泵

1 概述

東北某地區擬建2×350MW超臨界供熱機組，采用帶自然通風冷卻塔的二次循環擴大單元制供水系統。臺機組配1座雙曲線自然通風冷卻塔，其中一座為排煙塔。機組在冬季抽汽工況運行時，循環冷卻水系統按兩機一塔方式運行，僅運行排煙塔。

2 循環水泵配置選擇

目前國內本地區同類型機組循環水泵配置方案基本有以下兩種：每臺機組配置2臺雙速循環水泵；每臺機組配置2臺循環水泵，其中1臺循環水泵為雙速循環水泵。

表1 東北地區2臺300MW級供熱機組循環水泵的配置情況

循環水泵的運行工況如下：夏季，1臺機組運行2臺泵；春、秋季，2臺機組運行4臺泵或3臺泵；冬、寒冬季，1臺機組可采用2臺或1臺雙速泵低速運行。夏季、春秋季循環水量按100%考慮，冷卻塔全塔運行；冬季2臺機組循環水用一座排煙冷卻塔冷卻，可根據氣溫高低，采用全塔配水或外區配水運行，有利于冷卻塔防凍，較好的適應供熱機組冷卻水量變化大的特點；也可以實現冬季2臺機組運行2臺雙速循環水泵。

本工程建議4臺循環水泵均采用雙速電動機，雖然比普通電動機價格稍高，但是運行更靈活，能夠更好地適應供熱機組多種運行工況，也便于運行管理和維護。

3 循環水泵形式選擇

目前國內300MW級機組的循環水泵可以采用立式斜流泵，也可以采用雙吸臥式離心泵，這兩種配置方式都有較多應用，兩種水泵方案如下：立式泵方案：立式泵的優點是電機及泵體立式布置，電機設在泵房±0.00m層，泵體設在±0.00m層以下，運轉層占地面積較小，但安裝及檢修時比較麻煩，檢修時需要將泵軸或泵體都起吊起來，泵房下部結構也較復雜，泵房前需要加設流道，設置平板濾網及鋼閘門。臥式泵方案：臥式泵的優點是電機及泵體水平布置，安裝及檢修時比較方便，但由于需要正壓進水，泵及電機都設在泵房-7.60m層，運轉層占地面積較大，但泵房下部結構較簡單，泵房僅設吸水前池，無需設置平板濾網及鋼閘門，但泵入口需設置電動閥門。

根據兩種泵特點，分別從技術，經濟方面進行詳細比較，見表1和表2。

表2 立式斜流泵與臥式離心泵技術比較表

從表2可以看出兩種泵型各有優缺點，都可用作電廠循環水泵，但立式泵更安全、可靠。從表3看立式循環水泵的總體造價與臥式循環水泵相差不多。雖然臥式雙吸泵結構較立式斜流泵簡單，但制造加工難度很大，尤其是形狀復雜的大型泵殼在鑄造時必須采用大型組合式模具，澆鑄時容易出現澆不足、變形（影響水泵的水力性能）等缺陷，鑄造產生的內應力難以消除，鑄件質量難以得到保證。

通過以上比較，可以看出立式泵在運行檢修方面要優于臥式泵，初投資相差不多，因此本工程推薦循環水泵采用立式斜流泵。

4 循環水泵布置方案

4.1 工程所在地氣象條件

該地區處于溫帶半濕潤季風氣候區的北緣，該地區受西伯利亞大陸性和東部海洋性氣團的控制，其特征是冬季寒冷少雪；春季多風而溫和、干燥；夏季炎熱、多雨；秋季溫濕、涼爽。四季分明；具有全年日照充足，溫差較大，降水集中，蒸發量大的特點。累年平均氣溫為8.2℃。累年極端最低氣溫為-32.9℃，累年年平均降水量670.3mm。

表3 立式斜流泵和雙吸臥式離心泵經濟比較表 （單位：萬元）

注：表中所列數據僅為比較用。

4.2 降雨對泵房布置的影響

循環水泵露天布置，首先，從電機防雨的角度，電機要采用室外型電機，這樣會增加電機的造價。其次，從泵房排水的角度，立式泵循環水泵房露天布置時，運轉層布置在泵房±0.00m層，泵房排水比較順暢，這樣即使在雨季，泵房的運行也不會有很大影響，而臥式泵運轉層布置在-7.60m層，如果露天布置，下雨時雨水會積聚在泵坑內，需要設排污泵排出積水，如果排水不暢，有可能會淹沒循環水泵，造成事故。從以上分析可以看出，泵房露天布置對于立式泵是適合的，對于臥式泵則盡量不要采用。

本工程所在地年平均降水量670.3mm，且主要集中在夏季3個月，從安全生產的角度考慮，僅考慮立式泵露天布置的方案的可行性。

4.3 氣溫對泵房布置的影響

根據目前電廠運行的經驗，當廠址所在地冬季最低溫度不低于0℃時，循環水泵房可以考慮露天布置，這樣不存在冬季防凍的問題，而且取消上部結構，可以節省部分土建費，經測算，循環水泵房露天布置時比帶上部結構的泵房節省約140萬元。

當廠址所在地冬季最低溫度低于0℃，考慮到冬季正常運行時的防凍，以及冬季停機或檢修時，水泵及管道內積水有可能上凍，給再次運行造成麻煩，就不適合露天布置。本工程冬季寒冷，冬季最低氣溫-32.9℃，每年平均有五個月的結冰天數，如果露天布置，需要考慮給循環水泵和管道加裝防凍裝置，無疑又增加了運行維護的難度。而且本工程為冬季供熱機組，從供熱的安全可靠性上考慮，也不適合露天布置。另外，露天布置時，水泵電機需要采用戶外防凍型電機，比常規電機要貴30%左右，2臺機組4臺循環水泵共高出約126萬元，高出費用與泵房露天布置節省的土建費用差不多。因此，通過上述分析，本工程循環水泵房不宜露天布置。

5 結語

通過以上優化分析比較，對于供熱機組的循環水泵配置，采用雙速立式斜流泵，無論從運行、經濟上都具有優勢。根據當地氣候特點，循環水泵推薦室內布置，設置循環水泵房。

參考文獻：

[1] 常靜.設計選型“面對面”暨“中國設計師”網會員活動（杭州站）盛勢落幕[J].低壓電器.2007（13）：68-69.

[2] 光旭.印尼工程凝汽器設計選型建議[J].中國電力教育.2009（S2）：493-494.

[3] 曲鵬，宮樹龍.PLC的工程設計選型[J].煉油與化工.2007（03）：67-68.

[4] 李慶，黃先騰，彭日亮.燃煤發電廠SCR煙氣脫硝系統的設計選型[J].華北電力技術.2008（06）：51-54.

[5] 李慶，侯穆峰，胡秀麗.影響電除塵器高效運行的幾個問題[J].華北電力技術.2003（11）：44-47.