循環泵節能改造

廖國銘　馮遠友

【摘 要】介紹了我廠硫酸裝置循環水系統現狀，對循環水泵進行分析后，進行節能改造，切割了兩臺循環水泵的葉輪，運行半年多來，取得了較好的節能效果。

【關鍵詞】循環泵；真空；揚程

1 概述

廣東云硫礦業化工廠十二萬噸硫酸裝置自1999年建成投產，硫酸裝置循環水系統，主要將冷卻塔冷卻的循環水輸送到干吸崗位的酸冷器、凈化崗位的間冷器、汽輪發電機的冷凝器進行熱交換，以滿足發電和硫酸生產的需要。

循環水系統主要的動力裝置配有3臺水泵，型號350S44，額定流量1260m3/h，額定揚程44m，轉速1480rpm，長沙水泵廠生產；配套電機型號Y355-1-4/220kW/6kV/26.3A/1485rpm，西安電機廠生產。

7臺冷卻塔各匹配一臺22kW電機。正常運轉時循環水泵實行兩開一備，冷卻塔運轉數量則視循環水溫決定， 開啟數量在4～7臺之間。硫酸裝置流程如下方框示意圖。

2 設備運行現狀

自建成投產以來循環水系統經一系列的設備改造和更新。2011年年終檢修把循環水泵泵組供水方式由并聯供水改為獨立供水后，循環泵泵組供水流量增多；同時對間冷器、冷卻塔等老化設備進行更新或優化，并降低了10多米高度，從而降低了循環水揚程，泵組的總流量偏大，而在硫酸實際生產中時常要用閥門來調節流量，循環泵組功率偏大，硫酸循環水系統電能消耗每年高達379萬kW.h；可采取措施降低泵組流量和功率，達到降低循環水系統電能消耗的目的。循環泵泵組在閥門全開時流量可達到2500多m?。在目前工藝狀態下，酸冷器段所在的2#循環水泵的出口控制閥門開度約為3/4，冷凝器段的出口控制閥門開度約1/4，循環水系統所需流量約為2100m?，所以在生產過程需用閥門來調小流量。因此循環水泵與系統不匹配，泵組功率偏大，能耗增加；循環水泵偏離最佳功況運行范圍，實際效率低。

3 350 S44循環水泵節能改造的可行性

3.1 硫酸系統所需流量的估算

在目前硫酸循環水系統中，循環水系統所需流量約為2100m?，獨立供水下單臺循環水泵的流量為1050m?。根據這一流量來選取水泵型號，由水泵的性能曲線看出，350S44A的水泵正好匹配。如果把350S44水泵改用350S44A型泵后，在控制閥門開度相同的情況下，單個循環泵流量下降約100 m3/h，兩臺泵獨立運行時總流量共少200 m3/h 左右，揚程平均下降了7米，控制閥全開時總流量可達到2600多m3/h 。（具體詳情見圖一、350 S44和350 S44A性能參數比較）

在循環泵3所在的冷凝器支路，閥門開不到2/3就可滿足冷凝器所需冷卻用循環水的要求，這時泵的流量小于1100m3 /h，泵的揚程為37米（3MW汽輪機負荷達3200 kW.h所需的循環水量約980 m3 /h）；在間冷器、酸冷器的供水支路，非高溫天氣時，硫酸供水全開2#350S44A循環水泵，流量可達到1350 m3 /h，泵的揚程為31米；完全能滿足當前循環水系統設備熱交換的需要。如夏天最熱天氣時，全開2#350S44A流量仍然不夠，可全開1#350S44循環水泵，在揚程在35m此時泵的流量可達到1500 m3 /h，來滿足酸冷器、間冷器的熱交換需要。

3.2 350 S44循環水泵節能改造的方案選擇

3.2.1如把2臺350 S44改為350 S44A，每臺循環泵額定功率降低了60kW.h，2臺達到120kW.h。但投入成本相對過高：循環泵匹配的160 kW Y315L1-4電機不能用原來的6000V的配電系統，要重新安裝一套低壓配電系統。一條4*120 m2 的電纜100米、一個帶軟啟動的配電箱，350 S44A循環泵價格約2.4 萬元，配套Y315L1-4電機約2.7萬元（長沙水泵總廠），更新一臺水泵帶配套電機、電纜線、軟啟動的配電箱、再加上基礎費用，約20萬元。更換二臺高效節能泵的總投資估計為40多萬元。優點：能效高，性價比高，但投資大，安裝時間長。

3.2.2充分利用現有設備，保持6000V電機和電纜不變，把2臺循環水泵葉輪進行切割，把350S44循環泵葉輪直徑切割到350S44A循環泵的葉輪直徑的尺寸大小，來降低了循環泵一個等級的流量。為了證明切割葉輪降低流量的可行性，我們用2#備用泵來做試驗。2012年8月6日，小組成員馮遠友、廖國銘用以前更換拆下的350S44葉輪，到云硫機械廠把葉輪尺寸從Φ410切割到Φ370（350S44A循環泵葉輪直徑長度），8月8日在機修員工的協助下，關閉2#循環水泵的進出口閥門，拆下2#循環水泵的葉輪，并重新安裝好，向冷凝器供水，運行了兩天，試驗結果表明：電機電流從原來的24A下降到20A，功率從198kW下降到142kW，流量約1100m3/h ，循環泵的出口水溫為29℃，能滿足生產需要。所以我們選擇切割循環水泵350S44葉輪。

4節能改造

我廠在8月10日-9月20日這段時間，先后對2臺循環水泵的葉輪進行切割再安裝。把葉輪從Φ410切割到Φ370，充分利用停機檢修時間進行安裝，之后投入運行。循環水的系統流量約為2200m3 /h，能滿足冷凝器、酸冷器、板式換熱器的熱交換需要，循環水溫在30℃以下，3MW汽輪機在低真空度下運行，其它各種參數指標在設計范圍內。從2012年10月到2013年3月（11月停機檢修，未統計），循環水泵泵組共用電量837144kW.h，比改造前的循環水泵泵組共用電量1186698kW.h，用電量下降了349554kW.h；改造后泵組的平均負荷為290.67kW.h，比改造前泵組的平均負荷408.64kW.h，下降了117.97kW.h。而切割葉輪的總成本為240元。以上網電價0.4716元/kW.h計算，活動期間（四個月）的經濟效益為16.46萬元。以此推算，全年的經濟效益達到49.38萬元，節能的效果相當明顯。