ボイラー給水ポンプの最適化

Dec 06, 2023

火力発電所の主な内部エネルギー消費コンポーネントの 1 つは、メイン ボイラー給水ポンプです。 その主な機能は、蒸気を発生させるボイラーに高圧水を供給することです。 その電力消費量は、プラント全体の熱効率と運用コストに影響します。

発電所の運営者は給水システムを最適化することで、発電所全体の熱効率を最大 0.3% 向上させることができます。 これは些細なことのように聞こえるかもしれませんが、900 メガワット (MW) の発電所の場合、これは送電網に供給できる追加電力 2.7 MW に相当します。 このシステムでの機会を特定するために推奨される方法は次のとおりです。

ボイラー給水ポンプを購入する場合、発電所の運営者とそのエンジニアリング、調達、建設 (EPC) コンサルタントは、ライフサイクル全体を通じて運用コストの削減よりも資本コストの削減を優先することがよくあります。

エネルギーコストの増加はこのビジネスケースの課題となっており、プラントオペレータはボイラー給水ポンプのエネルギー消費を最小限に抑えるための措置を検討する必要があります。 メインボイラー給水ポンプの再検討は、すべての関係者による綿密な計画が必要な大規模なプロジェクトです。

ポンプ最適化プロジェクトの設計、エンジニアリング、実装方法はよく知られています。 この技術は過去半世紀にわたってテストされ、実証されてきましたが、ボイラー給水ポンプも発電プロセスにとって重要です。 変更を行うために必要な長期間にわたってプラントをオフラインにすると、電力需要と生産目標を達成するプラント運営者の能力が危険にさらされる可能性があります。

プロジェクトを確実に成功させるために、プラントのオペレーターは次の 4 つの重要な質問をして、エネルギー消費を最小限に抑えるためのオプションを学び、ポンプ最適化プロジェクトを成功に導くことをお勧めします。

これは、工場管理者やプロセス エンジニアがよく尋ねる質問です。

給水システムレベルでさまざまなソリューションを組み合わせると、プラント全体の熱効率を 0.3% も向上させることができます。 900 MW の発電所の場合、これはグリッドに供給できる追加電力 2.7 MW に相当します。

ボイラー給水ポンプへの可能性が分離されている場合でも、効率がわずかに変化するだけで大​​幅な節約が可能になります。 これにより、一般的な発電所では毎年最大で数十万ユーロまたは数百万ドルのコスト削減が可能になります。

現実世界の効率向上

10 年前、ボイラー給水の供給に設置された 30 MW 多段遠心ポンプの設計を最適化するプロジェクトが行われました。 全体的な効率を向上させるために、ポンプの油圧全体が再設計されました。

数値流体力学 (CFD) とスケール モデル テストを使用して、ボリュート、短および長クロスオーバー、サクション ボックス、最終排出口などの個々のコンポーネントの変更を設計しました。

米国機械学会 (ASME) に提出された論文では、ポンプ全体の効率を少なくとも 3% 向上させる設計の最適化について詳しく説明されています。 数年後も、発電所の運営者は一貫してその効率以上の効率を達成していると報告し続けています。

その結果、オランダにあるこの石炭火力超臨界発電所は、年間約 10,200 メガワット時 (MWh) の電力消費削減を達成しました。これは年間 816,000 ユーロ (866,257 ドル) の経済的利益と推定されます。

さらに、ボイラー給水ポンプの効率を改善することで、推定年間 6,120 トンの二酸化炭素 (CO2) 削減という追加のメリットがもたらされました。 その結果、発電所運営者は法規制を確実に遵守し、会社の持続可能性目標に向けて前進しました。

ポンプ最適化前後の油圧効率

エネルギー: 重要なサービスポンプにとって唯一最大のコスト

ボイラー給水ポンプの最適化において、今日ほど強力なビジネス ケースはありません。 エネルギーコストは歴史的に十分低いため、ボイラー給水ポンプは操業や財務パフォーマンスに大きな影響を与えることなく寄生電力を消費できます。 エネルギー価格の上昇と脱炭素化目標により、状況はすべて変わりました。