東北郊一級中繼泵站高溫供水增壓泵冷卻系統(tǒng)改造

劉海靖

（天津市熱電有限公司，天津300000）

1 原冷卻系統(tǒng)散熱系統(tǒng)概述

原一級泵站高溫冷卻系統(tǒng)于2011 年與泵站一同設計和投運，用于各臺高溫供水泵#3 瓦與#4 瓦機械密封的冷卻，目的為防止水泵機械密封的水膜在高溫下（介質日常運行60℃～100℃左右，設計溫度130℃）氣化，從而導致機械密封干磨失效。冷卻系統(tǒng)內冷卻水采用開式冷卻模式，冷卻水由冷卻水泵升壓并聯(lián)流經每臺高溫泵每個機械密封內循環(huán)水熱交換器后，打至樓頂玻璃鋼冷卻塔，利用多層填料擴大散熱面積，經冷卻風機強制散熱和自然空氣對流散熱后，自然靜壓回流至冷卻水泵入口管開始下次循環(huán)。

上述冷卻方式經過8 年運行，逐步顯現(xiàn)出一些弊端，最主要的有兩點：

1.1 開式冷卻弊端：開式冷卻塔冷卻效果非常明顯，寒冬之際經常結有厚厚的冰體，但卻不可避免的帶來雜質的進入，導致水質變差，且空氣的進入更易使管道（目前所用為DN40 鍍鋅管）結垢，由于供熱系統(tǒng)的特點一般為運行半年停運半年，這種條件下管道內會加速結垢，運行時部分水垢掉落進入冷卻系統(tǒng)，影響系統(tǒng)運行。

1.2 填料弊端：原冷卻塔填料為樹脂材料，不易結垢且重量輕，但在室外運行（冬季寒冷風吹、夏季炎熱暴曬）的條件下老化的速率非常快，2018～2019 年采暖季尤為的明顯，已經可以明顯看到碎片的掉落。

1.3 綜合影響

老化散落的填料碎片與管道內結垢的綜合作用下，導致管道內水流截面越來越小，冷卻塔出水至冷卻泵入口明顯流量不足，為保持冷卻水泵正常運行，需要從補水箱補水，從而造成系統(tǒng)內水量增壓，冷卻塔持續(xù)溢流。

水垢與填料碎片進入系統(tǒng)，會阻塞泵前除污器（頻繁清污）和高溫泵機封循環(huán)水熱交換器（導致熱交換效率下降，機械密封內循環(huán)水溫度升高）。

2018～2019 年采暖季運行后期，冷卻系統(tǒng)的問題已經嚴重影響到系統(tǒng)的正常運行，故暫時采用臨時措施維持系統(tǒng)運行，計劃2019 年進行檢修改造。

2 改造后的冷卻系統(tǒng)

原計劃更換現(xiàn)狀冷卻塔（附屬樓3 層屋頂）且采用閉式循環(huán)系統(tǒng)，但后經綜合考慮，決定采取安裝散熱器（泵站廠房旁零米）的方式替代冷卻塔（附屬樓3 層屋頂），原因有二：

2.1 如采取同樣的冷卻塔，由于環(huán)境及材質的影響，運行幾年之后必然還會出現(xiàn)填料老化至管道堵塞的情況；

2.2 如采用閉式冷卻塔，由于結構的原因，將大大增加冷卻塔重量（內部全部金屬管路）及附屬設備（噴淋冷卻設備、冷風扇、還有水泵、排水、補水等），對于屋頂承重安全、設備維護量、設備故障率等等都是巨大的考驗；

因上述原因，2019 年檢修期冷卻系統(tǒng)采用了工業(yè)散熱器閉式冷卻方式，新系統(tǒng)投資小、便于安裝、維護，利用管道和閥門可以形成多種介質流動方式，新系統(tǒng)經設計院專業(yè)人員核算，理論上滿足運行工況，其他兄弟熱電公司泵站并無此種方案可供參考，一級泵站為第一個采用此種冷卻方式，如運行效果顯著可以推廣使用。

2.2.1 散熱器參數(shù)：流量為7t/m3（符合冷卻水泵額定流量）,溫降7℃（滿足冷卻要求：32℃25℃）；

2.2.2 散熱器內部管路采用304 不銹鋼材質，進一步減少水垢的產生；

2.2.3 散熱器利用多組翅片增加散熱面積；

2.2.4 散熱器安裝在泵站外部緊貼泵站，位于現(xiàn)狀水箱處墻體外側，水泥基礎，角鋼支架：

2.2.5 散熱器入口與原站內冷卻系統(tǒng)換熱器出口管道入地前利用新加三通連接，并安裝相應的閥門與Y 型除污器；

2.2.6 散熱器出口直接連至站內水箱頂端，水箱頂部開孔進水；

2.2.7 散熱器出入口安裝專用的閥門，并安裝排氣球閥；

2.2.8 散熱器出口管專門引一條排水管與原系統(tǒng)站內排水管連接，設置排水球閥；

2.2.9 新敷設管道不入地，采用懸空布置，出口管稍低于散熱器本體高度，方便散熱器徹底排水；

2.2.10 散熱器出、入口及冷卻水泵入口添加壓力與溫度的就地測點，方便掌握運行工況；

2.2.11 散熱器出口至站內水箱上方設置閥門可以連接臨時自來水，做散熱器反沖洗使用。

3 新冷卻系統(tǒng)優(yōu)點

3.1 投資小，便于安裝維護。

3.2 擴展靈活，可以增減散熱片、增加冷卻風機強制對流冷卻等改變散熱效果。

表1

3.3 無填料，不會老化掉落。

3.4 閉式系統(tǒng)（雖進入水箱，但水箱相對封閉，和樓頂露天環(huán)境天壤之別），基本不會進入雜質，且為軟化水，管道內部及熱交換器不易結垢和阻塞。

4 新系統(tǒng)多種運行方式

4.1 冷卻水泵→高溫泵機械密封循環(huán)水熱交換器→散熱器→水箱→冷卻水泵

4.2 冷卻水泵→高溫泵機械密封循環(huán)水熱交換器→散熱器→冷卻水泵

4.3 冷卻水泵→高溫泵機械密封循環(huán)水熱交換器→水箱→冷卻水泵

4.4 冷卻水泵→高溫泵機械密封循環(huán)水熱交換器→冷卻水泵

4.5 外接帶壓水源→冷卻水泵（停運條件下）→高溫泵機械密封循環(huán)水熱交換器→排水溝（由于特殊原因兩臺冷卻水泵均無法啟動的情況下，為保持高溫泵正常運行采用此運行模式）

4.6 外接帶壓水源→散熱器→排水溝（散熱器反沖洗）

5 新冷卻系統(tǒng)運行效果

新系統(tǒng)本采暖季（2019～2020 年采暖季）投入運行后運行至今，效果良好，冷卻泵入口壓力充足，出口壓力穩(wěn)定0.8MPa 左右，冷卻后的機封循環(huán)水隨泵內水溫升降，溫降20～30℃左右，完全滿足高溫泵運行需要（表1）。