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高效节能泵在纯碱生产中的应用

发布时间:2018-12-28 9:56:01    来源:《纯碱工业》    作者:何树桐,赵安太    浏览:826次

摘 要 :海化纯碱的两套循环水系统 存在随季节变化运行泵组流量不足或过剩的问题 ,浪 费 电 力 资 源 。为此海化纯碱通过合同能 源 管理模式与一家节能公司合作 ,采取对泵体结构重新设计 定 型 、 喷涂光滑的新型耐磨涂层 、使 用 机 械 密 封 、优化密封环的结 构与型式等措施 ,显著提高泵的运行效 率 。但节能泵也存在流量可调弹性小 ,运 行 工 况 狭 窄 ,备件采购不便等情况 。

在化工生产 中,为了将生产过 程中各类化学反 应热及时移出,企 业都配备循环水 系统以达到降温 目的。大型 循 环 水 系统一般配备高压电机和大流 量、低扬程的泵组,根 据 热 量 移 出 量 的 多 少 ,来 匹 配 泵组的开机规 模。 但该系统 往往会存在大流量 、小 温差、低效率、高能耗的运行现状。近几年随着节能 技术的不断发展,高效节能设备应用于纯碱生产 ,取 得了较好的节能降耗效果 。


1现  状


海化纯碱共有两套循环水系统  ,分别应用于新、 老线生产系统中 的 重 碱 、压 缩、煅 烧 等 工 序,供 水 流 程基本一致。即“水泵 - 输 水 管 道 - 换 热 器 - 回 水 管道-凉水塔- 蓄 水 池 - 水 泵 ”。 两套系统分别配 备 五 台 28SA -10A (K)双 吸 离 心 泵,额 定 流 量 3600 m3/h,扬程 51/52 m,配 套 电 机 为 710kW ? h,型号为   YKK506Z-8高压电机,五台泵组按照并 联运行 方 式。 该 泵 在设计上存有一定的流量富裕 量。在高温季节,一般开启三台泵组运行  ,短时间内 开启四台运行;在低温 季 节 例 如 1~3 月 份,11~12 月份开启两台泵组即可满足生产冷却要求  。但是会 出现一台泵组流量不足 ,两台泵组流量过剩的现象 ,只能利用调整阀 门开度达到控制流量的目的 ,造 成 电机输出功率与 泵组运行效率不符的情况 ,浪 费 大 量的电力资源。


2 改   进


为了解决循环水供水系统电机输出功率与泵组 效率匹配问题,达到节能降耗目的,需要从两方面进 行技术改造。

2.1   改变电机输出功率

目前普遍应用的技术是采用变频或磁力耦合调速节能技术。海化纯碱已经在部分生产工序采用低 压变频技术,运行工况比较稳定,节电效果良好。但 是变频控制装置发生故障时 ,造成设备开停频繁,导 致局部甚至较大范围生产波动 。而且高压变频和磁 力耦合调速节能技术在大型循环水泵应用方面未见 有成熟的经验,况 且象循环水泵这样的大型关键设 备一旦发生故障,会导致整个生产系统发生较大波 动甚至停产,给企业带来不可估量损失  。

2.2   改变泵组输出运行特性

每台应用于生产的水泵都具有特定的 特 性 曲线。该曲线与很 多 因 素 有 关 ,例如液体的密度或粘 度,叶轮出口宽度、叶片的出口安放角与叶片数以及水泵的泵腔形状 等均对 水泵的特 性曲线产生影响 。 在水泵的特性曲 线 中 ,对于任何流量点都可以找出 一组对应的扬程、功率和效率值等参数  ,称为泵的运 行工况,对应最高效率点我们称为泵的最佳工况点  。 在实际生产实践 中,是利用管道特 性曲线与泵的特 性曲线共同确定经济和安全运行工况点  。目前国内 水泵生产企业和部分节能公司都掌握水泵节能改造专利技术 并 应 用 推 广。 为 此 海 化 纯 碱 于 2013 年 9 月,通过合同能源 管理模式与国内 一家节能有限公司开展合作,对我厂循环水泵进行节能技术改造  。 

该技术是对现有在线运行的循环水泵所有运行参数进行较长时 间 的 跟 踪 标 定 并 综 合 处 理 ,并 对 整 个循环水供水管网、供水分布点、供水情况等进行分 析,形成循环水 系统运行工况分 析 报 告 。 对 循 环 水 泵的所有 运 行 参 数 以 及 管 道 供 水工况进行综合分 析,将其输 入 计 算 机 模 拟 系 统,利用计算机模拟技 术,查找并消除影 响水泵特性曲线 和管道特性曲线 的不利因素,进行 优 化 设 计,确认最佳水力模型 ,量 身定做高效节能水泵。该技术优化设计过程包括对 叶轮进行重新设 计 定 型 ;在水泵过流部件表面喷涂 光滑的新型耐磨 涂 层 ;采用机械密封替代传统的填 料密封;优化密 封环的结构与型式等。 加 装 节 能 装 置,该装置能够调节水泵出水口流态 ,使紊乱的流体 通过装置后变为平稳的层流 ,降低水力损失,提高系 统效率,达到节 能 效 果。 该技术只对循环水泵体进 行改造,其它设施附件例如电机 、基 座、进 出 口 管 道 等规格、型号不发生任何变化  ,这就大大缩短设备改造施工时间。改造后泵体构造如图1所示。

图 1  改造后泵体构造图 

3 结果和应用

2014年 1 月 份 对 老 系 统 1# 、4# 循 环 水 泵 进 行 技术改造,改造 后 的 泵 型 号 为 SC3600-90,新 泵 体 自重和外形体积对比原泵大大减少  ,泵体结构紧凑, 内腔处理平滑,使 用 机 械 密 封。 泵 体安装完毕后按 照合同要求 进 行 连 续 72h 跟 踪 标 定,水 泵 整 体 运 行情况良好。两台泵组供水量7000m3/h,电机运行电 流63A 左右,对比改造前降低9A,泵出口压力0.45 MPa。各项运行 参 数 除 电 机 运 行 电 流 降 低 外 其 余 参 数未发生变化。根 据 供 水 流 量 与 该 泵 实 际 电 力 消 耗 计算,各台 循 环 水 泵 节 电 率 在 12% 左 右。 我 们 将 改 造后的各类运行参数输入计算机计算模拟后,得出该泵的特性曲线,如图2所示。由图中看出改造后循环 水泵的运行效率在相同工况点处大大提高。

1.扬 程 ——— 流 量 变 化 曲 线

2.效 率 ——— 流 量 变 化 曲 线

3.功 率 ——— 流 量 变 化 曲 线

4.改 造 后 效 率 ——— 流 量 变 化 曲 线

图 2  泵的特性曲线图 

该泵组自2014 年 2 月 份 投 用 以 来,全 年 运 行, 维保时间短,运 行 工 况 良 好。 只是在高温季节加开 一台原装泵。2013~2017 年,系 统 负 荷 由 67.23% 增加到 88.55%,产 品 电 耗 由 28.44kW?h/t降 低 到10.42kW?h/t。 在 2013~2014 年 度 因 为 系 统 开机规 模 较 小,单位产品电耗仍有 3.34kW ?h/t 的降低幅度,随着系统负荷的提高,高效节能泵的优点 体现出来。到 目 前 为 止,老系统吨循环水耗电完成 0.179kW?h。截止到 2017 年 12 月 份,累 计 节 约 电 力1693.53万kW?h,节约 能 耗 2080t标 准 煤,减 少 碳 排放14970t。真正达到节能降耗减排的目的。

4  存在问题

1)SC3600-90型式节能泵供水流量没 有 富 裕 , 在  同等工况下单泵最大流量不超过3600m3/h。该 泵比较适合于泵 组 转 速 恒 定 ,输送介质量大且输送 压力稳定的工作场合 ,特别适合于水质类供水系统 。 该泵组在 与其它未更新改造 的 同 类 泵 组 并 联 运 行 时,在供水量增大或末端供水压力升高时  ,会造成泵 组之间运行负荷的转移  ,达不到应有的节电效益。

2)该泵组不适合于供水管网压头变化幅度较大 的场 合。 在 实 际 生 产 运 行 中,当 系 统 末 端 压 力0.48 MPa以上时,该泵组运行 电 流 基 本 与 其 它 未 改 造泵组电流持平 甚 至 高 于 其 运 行 电 流 ,这 就 说 明 泵组未 处 于 节 电 状 态 ;当 末 端 压 力 在 0.48 MPa 以 下 时其运行 电 流 方 可 达 到 8~10 A 的 差 额,当 末 端 压 力0.45 MPa运行时经济 效 益 最 佳。 这 说 明 该 类 节能泵运行工况点本身有一个较为狭窄且固定的经济 运行区域,超出该区域节电效果较差 。

3)该节 能 泵 节 电效果标定可以采用电流变化 量、单位时间电量变化量  、单位时间吨循环水耗电量等参数来标定。 但是电 流变化量 无准确计量器具 ; 使用电量变化量 可 以 进 行 标 定 ,但 要考虑电压稳定问题;在循环水系统计量器具完整的情况下  ,使用吨循环水耗电量来标定较为准确 。但是通过三者跟踪 数据分别计算节电率 ,结果不一,很难对高效节能泵 的经济效益进行合理判断 。

4)该节能泵 属于技术专利产品 ,在 合 同 期 内 供 货商负责设备维保  。但是合同期外,在备品、备件采购和使用上造成 供货单一的局面 ,不利于企业多方 比价采购。


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