Оптимизация питательных насосов котлов

Dec 06, 2023

Одним из основных внутренних энергопотребляющих компонентов теплоэлектростанции является главный насос питательной воды котла. Его основная функция – подача воды под высоким давлением в котел, вырабатывающий пар. Потребляемая мощность является фактором, влияющим на общую тепловую эффективность установки и эксплуатационные расходы.

Операторы электростанций могут повысить тепловой КПД всей электростанции на целых 0,3%, если оптимизируют систему питательной воды. Это может показаться тривиальным, но для электростанции мощностью 900 мегаватт (МВт) это соответствует 2,7 МВт дополнительной электроэнергии, которая может быть подана в сеть. Ниже приведены рекомендуемые методы для выявления возможностей этой системы:

При покупке питательных насосов котлов операторы электростанций и их консультанты по проектированию, закупкам и строительству (EPC) часто отдают предпочтение более низким капитальным затратам, а не меньшим эксплуатационным затратам на протяжении всего жизненного цикла.

Рост затрат на электроэнергию ставит под сомнение это экономическое обоснование, побуждая операторов электростанций рассматривать меры по минимизации энергопотребления питательных насосов котлов. Изменение мощности главного насоса питательной воды котла — это крупный проект, требующий тщательного планирования со стороны всех сторон.

Проектирование, проектирование и методы реализации проекта оптимизации насосов хорошо известны. Эти технологии были проверены и проверены за последние полвека, но питательные насосы котлов также имеют решающее значение для процессов выработки электроэнергии. Отключение их на длительные периоды времени, необходимые для внесения изменений, может поставить под угрозу способность оператора электростанции удовлетворить спрос на электроэнергию и достичь производственных целей.

Чтобы обеспечить успех проекта, операторам электростанций рекомендуется задать следующие четыре ключевых вопроса, чтобы изучить варианты минимизации энергопотребления и успешно провести проект по оптимизации насосов.

Этот вопрос часто задают руководители предприятий и инженеры-технологи.

Сочетание различных решений на уровне системы питательной воды может повысить общую тепловую эффективность установки на целых 0,3%. Для электростанции мощностью 900 МВт это соответствует 2,7 МВт дополнительной электроэнергии, которая может быть подана в сеть.

Даже если потенциал насоса питательной воды котла изолирован, незначительное изменение эффективности может привести к значительной экономии. Это может привести к ежегодному снижению затрат на типичной электростанции до сотен тысяч или миллионов евро или долларов.

Реальное повышение эффективности

Десять лет назад был реализован проект по оптимизации конструкции многоступенчатого центробежного насоса мощностью 30 МВт, установленного для подачи питательной воды котла. Вся гидравлика насоса была модернизирована для повышения общей эффективности.

Вычислительная гидродинамика (CFD) и тесты на масштабной модели использовались для разработки изменений в отдельных компонентах, включая улитки, короткие и длинные переходы, всасывающую камеру и окончательный выпуск.

В документе, представленном Американскому обществу инженеров-механиков (ASME), были подробно описаны оптимизации конструкции, которые увеличили общий КПД насоса как минимум на 3%. Спустя годы оператор электростанции продолжает сообщать, что он постоянно достигает этого или даже более высокого уровня эффективности.

В результате эта угольная сверхкритическая электростанция, расположенная в Нидерландах, добилась снижения энергопотребления примерно на 10 200 мегаватт-часов (МВтч) в год, что означает предполагаемую финансовую выгоду в 816 000 евро (866 257 долларов США) в год.

Кроме того, повышение эффективности питательных насосов котлов привело к дополнительному сокращению выбросов углекислого газа (CO2) примерно на 6120 метрических тонн в год. В результате оператор электростанции обеспечил соблюдение нормативных требований и продвинулся вперед в достижении целей компании в области устойчивого развития.

Гидравлический КПД до и после оптимизации насоса

Энергия: самая большая стоимость для насосов критического обслуживания.

Никогда еще не существовало более убедительного экономического обоснования для оптимизации питательных насосов котлов, чем сегодня. Затраты на электроэнергию исторически были достаточно низкими, чтобы питательные насосы котлов могли потреблять паразитную энергию без существенного влияния на эксплуатацию или финансовые показатели. Все изменилось из-за роста цен на энергоносители и целей декарбонизации.