給水泵密封水回水多級水封裝置改造

洪立，王曉文

給水泵密封水回水多級水封裝置改造

洪立，王曉文

（廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東惠來 515200）

介紹了惠來電廠1000MW超臨界機組汽動給水泵密封水回水多級水封裝置的工作原理，分析了多級水封裝置設(shè)計、安裝及運行過程中存在的問題，制訂了可行的改造方案并予以實施，解決了給水泵密封水回水長期不能回收的問題。

1000MW超臨界機組；給水泵；密封水；多級水封；改造

1 問題的提出

惠來電廠一期工程2×1000MW超臨界機組每臺機組配有2臺容量為50%鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（BMCR）的汽動給水泵，驅(qū)動裝置為東方汽輪機有限公司生產(chǎn)的G22-1.0型鍋爐給水泵汽輪機，給水泵為山東荏原博泵泵業(yè)有限公司引進的HDB型多級離心泵。給水泵密封水回水經(jīng)多級水封裝置排至凝汽器進行回收。在機組調(diào)試運行期間，出現(xiàn)了凝汽器真空度偏低、真空系統(tǒng)嚴密性試驗不合格的問題。在給水泵密封水回水排地溝時，凝汽器真空度會逐漸升高至正常值且真空系統(tǒng)嚴密性試驗結(jié)果為良。為了維持凝汽器真空度，保證機組的經(jīng)濟性，運行人員長時間將給水泵密封水回水排地溝，造成大量的除鹽水浪費，增加了運行成本。為此對給水泵密封水回水多級水封裝置進行了改造，回收了給水泵密封水，避免了除鹽水的浪費。

2 給水泵密封水系統(tǒng)

惠來電廠＃3，＃4機組配置的汽動給水泵軸端采用水力節(jié)流軸封，密封水取自凝結(jié)水泵的出口，經(jīng)過濾器及調(diào)節(jié)閥后注入給水泵兩側(cè)的密封體。密封水回水分為兩路：一路有壓回水進入汽動給水泵前置泵進口濾網(wǎng)前，又稱卸荷水；另一路無壓回水排地溝或經(jīng)過多級水封裝置進入凝汽器疏水擴容器。密封水量設(shè)計為7 t／h，給水泵密封水系統(tǒng)示意如圖1所示。

機組在調(diào)試運行期間，當給水泵密封水回水經(jīng)多級水封排至凝汽器進行回收時，凝汽器真空度偏低（約-92.0 kPa），達不到凝汽器真空度設(shè)計值（-95.2 kPa）。當做真空系統(tǒng)嚴密性試驗時，在所有真空泵停運后，凝汽器真空度快速下降，無法維持正常值，只能終止試驗，真空度下降速度約1 kPa／min，遠遠達不到DL／T 932—2005《凝汽器與真空系統(tǒng)運行維護》規(guī)定的要求：“機組容量大于100MW，真空度下降速度小于0.27 kPa／min”。當2臺給水泵密封水回水排地溝時，在關(guān)閉密封水回水至多級水封手動門后，凝汽器真空度快速上升至-94.2 kPa，再次做真空系統(tǒng)嚴密性試驗，真空度下降速度約

圖1 給水泵密封水系統(tǒng)示意圖

0.13 kPa／min，達到了DL／T 932—2005《凝汽器與真空系統(tǒng)運行維護》的規(guī)定值。這說明，多級水封裝置外殼密封性是完好的，但給水泵密封水回水中大量空氣通過多級水封裝置進入到凝汽器，多級水封裝置失去水封的作用。

為了保證機組的經(jīng)濟性，運行人員不得不將給水泵密封水回水外排至地溝，浪費了大量的除鹽水，單臺給水泵密封水量為7 t／h，1臺機組給水泵密封水量為14 t／h。因此，必須對給水泵密封水回水多級水封裝置進行改造。

3 多級水封工作原理

水封裝置是利用水封筒內(nèi)水柱的高度差平衡給水泵密封水回水管道（一般為大氣壓）與凝汽器之間的壓差，同時利用水封筒內(nèi)的水柱將凝汽器與外界空氣隔離，以防止空氣漏入，影響凝汽器真空系統(tǒng)。它與單級水封相比，多級水封降低了水封筒的高度，減少了水封筒埋地的深度［1］。圖2為多級水封管路示意圖。

圖2 多級水封管路示意

根據(jù)水封的原理可知，給水泵密封水回水壓力為［2］

式中：p1為給水泵密封水回水壓力，MPa；p0為凝汽器內(nèi)絕對壓力，MPa；ρ為水的密度，kg／m3；g為重力加速度，m／s2；h為水封筒有效水頭高度，m。

假設(shè)p1＝0.103 MPa，p0＝0.005 MPa，通過式（1）可計算出水封筒水頭高度

對于多級水封，各級水封筒的有效水頭高度之和必須大于h，否則凝汽器負壓會將水封筒的水抽干，水封筒失去水封作用，密封水回水帶有的空氣直接進入凝汽器，影響真空系統(tǒng)。在實際工程中，考慮水封筒阻力及實際有效水頭高度等因素，水封筒的設(shè)計高度都會有一定的裕度。

4 多級水封裝置存在的問題

惠來電廠1000MW超臨界機組工程設(shè)計的給水泵密封水回水多級水封裝置為三級、四級復(fù)合多級水封，它可通過一個手動截止閥進行切換，這樣既能充分保證多級水封筒的總有效高度的要求，也提高了運行方式的靈活性（若給水泵密封水回水不暢，可考慮將四級水封切換成三級水封，降低水封裝置的總水頭）。圖3為該廠多級水封裝置設(shè)計施工圖，圖中，h1＝3.0 m，h2＝2.8 m，h3＝3.2 m，h4＝5.0m，按照四級水封粗略計算，該水封裝置理論上能產(chǎn)生的最大水頭為3.0+2.8+3.2+5.0＝14.0（m）。

水封裝置工作過程如下：凝汽器在抽真空前，先關(guān)閉水封裝置進口閥，開啟注水閥和放氣閥，注滿水后關(guān)閉放氣閥和注水閥，然后開啟水位控制閥，至放不出水為止，關(guān)閉水位控制閥和放氣閥，再打開進口閥，此時水封筒內(nèi)水柱上方為空氣。凝汽器抽真空后，水封筒內(nèi)水柱會發(fā)生變化產(chǎn)生水頭，各級水封筒的有效水頭高度之和為該水封裝置的總有效水頭高度。

由于設(shè)計、安裝等原因，該水封裝置運行中存在以下問題。

（1）在圖3中標注的①為水封裝置三級水封筒與四級水封筒上部的放氣管道連接在一起，共用一個放氣手動門。運行中三級水封筒與四級水封筒內(nèi)壓力一致，此時四級水封筒內(nèi)不能產(chǎn)生水頭，第3段水封失去作用，此時水封裝置理論上能產(chǎn)生的最大水頭為10.8m?？紤]現(xiàn)場各種因素，在機組運行中，水封裝置實際有效水頭高度會小于必需水頭的高度（h＝10m），這將會導(dǎo)致水封被破壞，給水泵密封水回水內(nèi)氣、水混合物直接進入凝汽器，影響真空系統(tǒng)。

（2）在圖3中標注的②為原設(shè)計的“啟動水位控制閥”未安裝，在機組調(diào)試運行中，當水封裝置投入時，注水階段運行人員無法判斷水封筒內(nèi)水位，使得水封筒內(nèi)水位過高或過低，導(dǎo)致水封裝置不能正常工作，影響凝汽器真空系統(tǒng)。

圖3 多級水封裝置設(shè)計施工示意

（3）在機組運行過程中，若水封裝置出現(xiàn)故障，失去水封作用，勢必會影響到凝汽器真空系統(tǒng)，但水封裝置出口與凝汽器連接管道上未設(shè)計相關(guān)閥門進行隔離，無法對水封裝置進行檢修。為了維持凝汽器真空系統(tǒng)，保證機組的經(jīng)濟性，運行人員只能將給水泵密封水回水排地溝，造成大量的除鹽水浪費。

5 改造方案

根據(jù)上述情況，制訂了以下改造方案。

（1）水封裝置三級水封筒與四級水封筒的放氣管道分隔開，獨立接管，如圖4所示，以保證四級水封筒能正常工作，起到水封作用。

（2）按原設(shè)計圖安裝啟動水位控制閥及其管道，水封裝置注水放氣后，開啟啟動水位控制閥，保證水封筒內(nèi)上方空間為空氣區(qū)域。在二級水封筒與三級水封筒連通管道上加裝1個放氣閥及1個水位控制閥，啟動前使該區(qū)域形成空氣區(qū)，以保證二級水封筒運行正常。

圖4 多級水封裝置改造后示意

（3）在多級水封裝置出口至凝汽器管道上加裝1個手動截止閥，在機組運行中，若水封裝置出現(xiàn)故障，可關(guān)閉該手動截止閥，將多級水封裝置隔離檢修。若水封裝置發(fā)生水封破壞，也可關(guān)閉多級水封出口至凝汽器手動截止閥，重新注水放氣后，再投入水封裝置運行。

6 改造實施

利用惠來電廠＃4機組停機消缺的機會，根據(jù)制訂的改造方案對給水泵密封水回水多級水封裝置進行了改造。改造后，＃4機組給水泵密封水得到了回收，凝汽器真空度保持在-95 kPa左右，真空度嚴密性試驗結(jié)果為每分鐘下降0.136 kPa（評價結(jié)果為良），達到了預(yù)期效果，同時解決了機組運行中多級水封裝置不能解列檢修的問題。

7 結(jié)論

給水泵密封水回水多級水封工作異常，可能會導(dǎo)致密封水回水不暢、給水泵潤滑油帶水乳化、凝汽器真空度下降等，因此必須引起足夠重視。在機組建設(shè)和安裝階段，應(yīng)仔細核對設(shè)計圖紙，進行必要的理論校對，并要求施工單位嚴格按照設(shè)計圖紙施工，確保機組調(diào)試階段設(shè)備運行可靠。

［1］譚燦燊，吳阿峰.多級水封器高度計算方法的探討［J］.節(jié)能，2009（1）：23-24.

［2］呂紅纓.水封高度的一種計算方法［J］.電力高等專科學(xué)校學(xué)報，2005，10（4）：11-18.

（本文責編：王書平）

TK 223.5+2

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：1674-1951（2015）03-0031-03

洪立（1983—），男，湖北公安人，工程師，從事火力發(fā)電廠運行管理工作（E-mail：hongli97＠163.com）。

2014-08-08；

2014-12-09