大型鍋爐給水泵密封水節(jié)能優(yōu)化改造

李永利

摘 要：本文闡述了某國(guó)產(chǎn)600MW機(jī)組配套的鍋爐給水泵密封水回水系統(tǒng)故障頻發(fā)的原因，介紹了密封水系統(tǒng)詳細(xì)的改造方案及控制關(guān)鍵點(diǎn)，改造實(shí)施后不但節(jié)約機(jī)組水耗，而且提高了機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性，并對(duì)同類(lèi)型機(jī)組節(jié)能改造工作具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：給水泵；密封水回水；節(jié)能改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.019

目前大型鍋爐給水泵均使用機(jī)械密封，給水泵內(nèi)的高壓水雖經(jīng)過(guò)密封件，但依然有一定的壓力，為了不讓給水泵內(nèi)的水通過(guò)軸與密封件之間的間隙外泄，就從凝結(jié)水泵出口或除鹽水母管引以水源為密封水。給水泵內(nèi)的水是具有一定溫度的水，高溫水會(huì)通過(guò)泵的轉(zhuǎn)軸或泵體金屬把熱量傳遞給軸承，使軸承溫度升高。為了控制熱量外傳，所以密封水也起著冷卻的作用。密封水多采用多級(jí)水封筒形式，但實(shí)際使用過(guò)程中缺陷較多，需進(jìn)行徹底優(yōu)化改造。

1 改造必要性

某公司600MW機(jī)組配套的鍋爐給水泵為兩臺(tái)50%容量的汽動(dòng)給水泵和一臺(tái)30%容量的電動(dòng)給水泵，給水泵外筒體由上海電力修造總廠有限公司自行制造，而芯包則采用全進(jìn)口英國(guó)蘇爾壽泵有限公司生產(chǎn)的水平、多級(jí)、筒式殼體、并具有整抽式設(shè)計(jì)的HPT型離心泵。給水泵軸端密封系統(tǒng)為迷宮密封（見(jiàn)圖1），是通過(guò)間隙節(jié)流減壓的密封裝置。密封水控制原理是由凝結(jié)水泵來(lái)的壓力水經(jīng)調(diào)節(jié)閥后注入泵內(nèi)的軸套與襯套之間的密封腔室，一部分流量在軸套與襯套內(nèi)與來(lái)自泵內(nèi)的給水混合后流向前置泵入口進(jìn)行卸荷，另一部分外泄漏量經(jīng)多級(jí)水封筒回收至主機(jī)凝汽器或者直接排地溝。運(yùn)行期間，多級(jí)水封筒經(jīng)常出現(xiàn)密封水回水不暢而導(dǎo)致給水泵潤(rùn)滑油進(jìn)水或凝汽器真空下降等問(wèn)題，運(yùn)行人員不得不將電、汽泵密封水回水直接排地溝，導(dǎo)致大量除鹽水浪費(fèi)，增加了運(yùn)行人員的工作量，增加了機(jī)組運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

2 優(yōu)化改造方案

2.1 方案設(shè)計(jì)

在凝汽器坑設(shè)計(jì)一個(gè)回收水箱（體積：2.5m3），將三臺(tái)給水泵密封水回水分別匯集到水箱里，在水箱底部用Ф159×4.5無(wú)縫鋼管并通過(guò)一個(gè)單級(jí)“U”型水封與主機(jī)凝汽器接頸相連作為出水口，能利用在正常運(yùn)行中凝汽器真空相對(duì)于大氣壓的壓差所產(chǎn)生的虹吸力將密封水回水回收至主機(jī)凝汽器。

2.2 改造風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)一

凝汽器在極限真空情況下（約-99KPa），單級(jí)U型水封內(nèi)的水會(huì)被吸干和汽化，機(jī)組真空遭到破壞，威脅機(jī)組安全運(yùn)行。

風(fēng)險(xiǎn)控制措施：根據(jù)凝汽器循環(huán)冷卻水溫度、所處海拔高度及汽輪機(jī)末級(jí)葉片長(zhǎng)度等因素綜合判斷。按凝汽器極限真空值（-99KPa）和所對(duì)應(yīng)的回水飽和溫度19.68℃來(lái)計(jì)算相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下產(chǎn)生的水柱高度為10.12m，而給水泵密封水回水溫度正常值約：40～45℃，跳泵溫度整定值為90℃，故保證單級(jí)U型水封高度在10.12m米以上（初定12.1 m）。

2.3 改造風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)二

機(jī)械密封回水溫度較高（正常運(yùn)行約40～45℃，若機(jī)械密封泄漏，回水溫度將快速升高，一旦高于凝汽器壓力下的飽和溫度，凝汽器真空將遭到破壞。

風(fēng)險(xiǎn)控制措施：經(jīng)計(jì)算，在U型水封管標(biāo)高+5.2m處加裝一路減溫水，對(duì)機(jī)械密封冷卻水進(jìn)行實(shí)施冷卻，即能保證回水溫度低于凝汽器壓力下的飽和溫度。減溫水取自于凝結(jié)水泵出口至軸封加熱器入口前管路的凝結(jié)水。改造方案中給水泵密封水回收水箱、U型水封管標(biāo)高要求如圖2所示：

2.4 改造風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)三

系統(tǒng)改造較大，新增設(shè)備較多，焊渣、鐵屑等雜物進(jìn)入系統(tǒng)損壞機(jī)械密封，導(dǎo)致設(shè)備損壞。

風(fēng)險(xiǎn)控制措施：

（1）嚴(yán)格按照凝結(jié)水管道施工有關(guān)工藝要求進(jìn)行焊接和施工，所有焊口都要使用氬弧焊。

（2）設(shè)備安裝完畢，在連接給水泵前，對(duì)新增設(shè)備進(jìn)行灌水查漏。

（3）對(duì)新增設(shè)備進(jìn)行沖洗，對(duì)排污水進(jìn)行取樣分析，至水質(zhì)合格后，系統(tǒng)恢復(fù)，密封水系統(tǒng)投入備用狀態(tài)。

3 改造后效果分析

對(duì)給水泵機(jī)械密封水回水系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造后，密封水回水實(shí)現(xiàn)了全部回收（約20t/h）。徹底消除了凝汽器真空下降或油中進(jìn)水等缺陷，機(jī)組的安全性、經(jīng)濟(jì)性得到了顯著提高。系統(tǒng)投運(yùn)后，減輕了運(yùn)行人員的工作量，提升了自動(dòng)化水平，此改造方案具有推廣價(jià)值。

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