熱電廠凝結水泵的選型設計

王林林

摘要：本文針對湛江晨鳴及福建賽得利兩個項目的凝結水泵選型設計及布置，提出了熱電廠凝結水泵選型設計及運行過程中應該注意的問題，防止和減輕凝結水泵運行時產生汽蝕，保證汽輪發電機組長期安全穩定運行。

關鍵詞：熱電廠;凝結水泵;選型;汽蝕;

1實際工程概況

湛江晨鳴4#鍋爐、5#汽輪發電機組項目，汽輪機采用青島捷能汽輪機集團股份有限公司生產的CC70-8.2/1.3/0.7型抽凝式汽輪機，配套5200m2 凝汽器，汽輪機純凝工況凝結水排出量211.88t/h，凝汽器壓力0.009MPa.a;最大中壓抽汽工況凝結水排出量99.94t/h，凝汽器壓力0.0065MPa.a;最大低壓抽汽工況凝結水排出量125.71t/h，凝汽器壓力0.0065MPa.a;夏季純凝工況凝結水排出量217.22t/h，凝汽器壓力0.0127MPa.a;凝汽器最低水位標高+0.22m，最高水位標高+1.32m。凝結水泵選型為150N150，臥式泵，正常運行點（保證效率點）流量110 m3/h，揚程120m;最大運行點流量120 m3/h，揚程120m; 泵必須汽蝕余量NPSHr≤1.3m，轉速2950r/min，電機采用變頻電機，三用一備，生產廠家為沈陽第一水泵有限責任公司。

賽得利（福建）纖維有限公司環保提升改造項目，汽輪機采用青島捷能汽輪機集團股份有限公司生產的N30-0.7型低壓純凝式汽輪機，配套5200m2 凝汽器，汽輪機正常純凝工況凝結水排出量193.58t/h，凝汽器壓力0.0068MPa.a;最大純凝工況凝結水排出量223t/h，凝汽器壓力0.0076MPa.a;凝汽器最低水位標高+0.17m，最高水位標高+1.27m。凝結水泵選型為6.5LDTN-7，立式泵，正常運行點（保證效率點）流量195 m3/h，揚程133m;最大運行點流量230 m3/h，揚程133m; 泵必須汽蝕余量NPSHr≤2.4m，轉速1500r/min，電機采用變頻電機，兩用一備，生產廠家為上海凱泉泵業（集團）有限公司。

以上兩個項目凝汽器冷卻面積一樣，汽機各工況下的凝結水量相近，設計時有值得參考之處。目前，湛江晨鳴項目汽輪發電機組已穩定運行四年多，凝結水泵未發現汽蝕現象;賽得利項目汽輪發電機組已穩定運行兩年多，凝結水泵也未發現汽蝕現象。

2、設計經驗總結

2.1凝結水泵設計選型

《小型火力發電廠設計規范》（GB50049-2011）對凝結水泵的臺數、容量有明確的要求。設計選型時，流量、揚程嚴格按照規范來進行計算。

2.2 凝結水泵防汽蝕計算

凝結水泵進口管路損失主要由兩部分組成，一是沿程阻力損失;一是局部阻力損失，主要是彎頭、三通、閥門、濾網等的阻力。要保證水泵正常運行時不產生汽蝕，就必須滿足下列條件：泵的吸入系統在泵入口處的有效汽蝕余量NPSHa大于泵的必須汽蝕余量NPSHr，即：NPSHa>NPSHr。

根據泵的汽蝕余量確定泵的允許安裝高度的計算公式為：

式中，[Hg]—泵的允許幾何安裝高度m;

P0—熱井內液面壓力Pa;

Pv—熱井中的水在溫度t下汽化壓力Pa;因熱井內的水接近飽和狀態，故P0 ≈Pv;

γ—泵輸送液體的重度N/m3;

Hf—凝結水泵吸入管路阻力損失m，根據具體管路計算，按經驗值估算通常取0.2 m;

S—確保離心泵不發生汽蝕取的安全余量，通常離心泵取0.6～1m.

（1） 對于湛江晨鳴項目，凝結水泵入口中心高度Hg=-0.2-（1.3+1）=-2.5 m;

凝結水泵入口管道中心標高應為：-2.5+0.22=-2.28 m，實際取值-2.42 m;

凝結水泵泵坑標高取-3.000 m;

（2） 對于福建賽得利項目，凝結水泵首級葉輪中心高度Hg=-0.2-（2.4+1）=-3.6m;

凝結水泵首級葉輪中心標高應為：-3.6+0.17=-3.43 m，實際取值-4.22 m;

凝結水泵泵坑標高取-2.100 m;

說明：立式凝結水泵有效汽蝕余量計算時，泵的幾何安裝高度應計算至首級葉輪中心線，而非泵入口中心線，因此降低了泵的吸入口高度，提高了泵的有效汽蝕余量;通常立式泵的必須汽蝕余量比臥式泵要大，熱電廠立式凝結水泵一般為多級筒袋泵，凝結水從外筒引入，入口一般在地坪以下，便于凝結水管從熱井敷設至泵進口，凝結水經過泵輪升壓后上升至出口，出口一般比入口高，便于管道布置。立式泵的外筒長度H可以定制，H ≥NPSHa，訂貨時可在技術協議中明確提出要求。立式泵根據熱井出水口實際標高可布置在主廠房0m以上，方便維護，檢修方便;而臥式泵一般布置在0m以下的大坑內，維護空間受限，檢修不便。

2.3 設計及運行中需要注意的事項

（1） 泵選型時可向廠家提出要求，盡量選用必須汽蝕余量小的泵。比如要求：首級葉輪采用雙吸葉輪，或增大首級葉輪的進口直徑和增大葉輪葉片的進口寬度，以降低泵的入口流速;選擇合適的葉片數量和沖角和采用抗汽蝕性能比較好的材料制成的葉輪或噴涂在泵殼葉輪的流道表面上，以延長泵葉輪的抗汽蝕性能。

（2） 布置管路時，盡量減少凝結水泵入口的阻力損失。

比如：湛江晨鳴項目增大了凝結水泵的入口管徑，與母管管徑一致;賽得利項目將凝結水泵入口母管安裝在和凝結水泵進口同樣標高的位置，此布置可以減少使用彎頭的數量;因截止閥的阻力系數比閘閥大得多，凝結水泵入口盡量使用水封閘板閥，少用水封截止閥，定期清理濾網等。

（3） 實現凝汽器熱井水位的自動控制。實際運行時可使熱井水位提高以增加熱井與凝結水泵進口的液位差，一般熱井水位以500mm左右為宜，此可增加凝結水泵的有效汽蝕余量。

（4） 維持凝汽器的真空度。熱電廠實際運行中從汽輪機帶各負荷工況以及經濟性方面考慮，一般發電用汽輪機真空必須保證在0.9KPa以上。選用質量優良的真空泵或者射水抽汽器或者射汽抽氣器，盡量保持凝汽器的真空穩定。如果凝汽器真空出現大幅度波動，熱井液位也會隨之波動，此會造成凝結水泵進口壓力不穩定，因此泵也會產生汽蝕現象。

（5） 監控凝結水泵系統運行工況，保持凝結水水質、水溫正常。

1）應定時做好凝結水水質分析，防止凝結水硬度過高; 2）凝結水泵絕對禁止在最小流量以下運行，泵啟動后應快速通過此區域，以免產生振動、噪音及可能的汽蝕。

3）凝結水泵啟動或檢修時，防止進口管路漏入空氣，此會造成泵振動和產生噪音。

4）凝結水泵備用泵應定期投入運行。建議同一臺汽輪發電機組配用的2臺或者3臺凝結水泵在30～40天輪換運行一次，并保持備用泵經常處于正常狀態。

3 結語

本文主要對熱力發電廠凝結水泵的選型及布置設計做了簡要的探討，在滿足泵的防汽蝕的前提下，本人建議使用立式泵，其可布置在0米以上，汽機間不需挖很大的凝結水泵坑，節省空間，同時檢修巡檢也方便。泵運行過程中應加強日常的管理，定期檢修，排出隱患，保證整個汽輪發電機組的長期穩定運行。

參考文獻：

【1】張凱，郭建偉等，余熱電站凝結水泵設計改進，2008.12

【2】胡中強，阮圣奇，某發電廠凝結水泵汽蝕原因分析及處理，2016.