给水泵密封水回水多级水封装置改造

2015-06-05洪立王晓文

综合智慧能源 2015年3期

关键词：水封给水泵真空度

洪立，王晓文

给水泵密封水回水多级水封装置改造

洪立，王晓文

（广东粤电靖海发电有限公司，广东惠来 515200）

介绍了惠来电厂1000MW超临界机组汽动给水泵密封水回水多级水封装置的工作原理，分析了多级水封装置设计、安装及运行过程中存在的问题，制订了可行的改造方案并予以实施，解决了给水泵密封水回水长期不能回收的问题。

1000MW超临界机组；给水泵；密封水；多级水封；改造

1 问题的提出

惠来电厂一期工程2×1000MW超临界机组每台机组配有2台容量为50%锅炉最大连续蒸发量（BMCR）的汽动给水泵，驱动装置为东方汽轮机有限公司生产的G22-1.0型锅炉给水泵汽轮机，给水泵为山东荏原博泵泵业有限公司引进的HDB型多级离心泵。给水泵密封水回水经多级水封装置排至凝汽器进行回收。在机组调试运行期间，出现了凝汽器真空度偏低、真空系统严密性试验不合格的问题。在给水泵密封水回水排地沟时，凝汽器真空度会逐渐升高至正常值且真空系统严密性试验结果为良。为了维持凝汽器真空度，保证机组的经济性，运行人员长时间将给水泵密封水回水排地沟，造成大量的除盐水浪费，增加了运行成本。为此对给水泵密封水回水多级水封装置进行了改造，回收了给水泵密封水，避免了除盐水的浪费。

2 给水泵密封水系统

惠来电厂＃3，＃4机组配置的汽动给水泵轴端采用水力节流轴封，密封水取自凝结水泵的出口，经过滤器及调节阀后注入给水泵两侧的密封体。密封水回水分为两路：一路有压回水进入汽动给水泵前置泵进口滤网前，又称卸荷水；另一路无压回水排地沟或经过多级水封装置进入凝汽器疏水扩容器。密封水量设计为7 t／h，给水泵密封水系统示意如图1所示。

机组在调试运行期间，当给水泵密封水回水经多级水封排至凝汽器进行回收时，凝汽器真空度偏低（约-92.0 kPa），达不到凝汽器真空度设计值（-95.2 kPa）。当做真空系统严密性试验时，在所有真空泵停运后，凝汽器真空度快速下降，无法维持正常值，只能终止试验，真空度下降速度约1 kPa／min，远远达不到DL／T 932—2005《凝汽器与真空系统运行维护》规定的要求：“机组容量大于100MW，真空度下降速度小于0.27 kPa／min”。当2台给水泵密封水回水排地沟时，在关闭密封水回水至多级水封手动门后，凝汽器真空度快速上升至-94.2 kPa，再次做真空系统严密性试验，真空度下降速度约

图1 给水泵密封水系统示意图

0.13 kPa／min，达到了DL／T 932—2005《凝汽器与真空系统运行维护》的规定值。这说明，多级水封装置外壳密封性是完好的，但给水泵密封水回水中大量空气通过多级水封装置进入到凝汽器，多级水封装置失去水封的作用。

为了保证机组的经济性，运行人员不得不将给水泵密封水回水外排至地沟，浪费了大量的除盐水，单台给水泵密封水量为7 t／h，1台机组给水泵密封水量为14 t／h。因此，必须对给水泵密封水回水多级水封装置进行改造。

3 多级水封工作原理

水封装置是利用水封筒内水柱的高度差平衡给水泵密封水回水管道（一般为大气压）与凝汽器之间的压差，同时利用水封筒内的水柱将凝汽器与外界空气隔离，以防止空气漏入，影响凝汽器真空系统。它与单级水封相比，多级水封降低了水封筒的高度，减少了水封筒埋地的深度［1］。图2为多级水封管路示意图。

图2 多级水封管路示意

根据水封的原理可知，给水泵密封水回水压力为［2］

式中：p1为给水泵密封水回水压力，MPa；p0为凝汽器内绝对压力，MPa；ρ为水的密度，kg／m3；g为重力加速度，m／s2；h为水封筒有效水头高度，m。

假设p1＝0.103 MPa，p0＝0.005 MPa，通过式（1）可计算出水封筒水头高度

对于多级水封，各级水封筒的有效水头高度之和必须大于h，否则凝汽器负压会将水封筒的水抽干，水封筒失去水封作用，密封水回水带有的空气直接进入凝汽器，影响真空系统。在实际工程中，考虑水封筒阻力及实际有效水头高度等因素，水封筒的设计高度都会有一定的裕度。

4 多级水封装置存在的问题

惠来电厂1000MW超临界机组工程设计的给水泵密封水回水多级水封装置为三级、四级复合多级水封，它可通过一个手动截止阀进行切换，这样既能充分保证多级水封筒的总有效高度的要求，也提高了运行方式的灵活性（若给水泵密封水回水不畅，可考虑将四级水封切换成三级水封，降低水封装置的总水头）。图3为该厂多级水封装置设计施工图，图中，h1＝3.0 m，h2＝2.8 m，h3＝3.2 m，h4＝5.0m，按照四级水封粗略计算，该水封装置理论上能产生的最大水头为3.0+2.8+3.2+5.0＝14.0（m）。

水封装置工作过程如下：凝汽器在抽真空前，先关闭水封装置进口阀，开启注水阀和放气阀，注满水后关闭放气阀和注水阀，然后开启水位控制阀，至放不出水为止，关闭水位控制阀和放气阀，再打开进口阀，此时水封筒内水柱上方为空气。凝汽器抽真空后，水封筒内水柱会发生变化产生水头，各级水封筒的有效水头高度之和为该水封装置的总有效水头高度。

由于设计、安装等原因，该水封装置运行中存在以下问题。

（1）在图3中标注的①为水封装置三级水封筒与四级水封筒上部的放气管道连接在一起，共用一个放气手动门。运行中三级水封筒与四级水封筒内压力一致，此时四级水封筒内不能产生水头，第3段水封失去作用，此时水封装置理论上能产生的最大水头为10.8m。考虑现场各种因素，在机组运行中，水封装置实际有效水头高度会小于必需水头的高度（h＝10m），这将会导致水封被破坏，给水泵密封水回水内气、水混合物直接进入凝汽器，影响真空系统。

（2）在图3中标注的②为原设计的“启动水位控制阀”未安装，在机组调试运行中，当水封装置投入时，注水阶段运行人员无法判断水封筒内水位，使得水封筒内水位过高或过低，导致水封装置不能正常工作，影响凝汽器真空系统。

图3 多级水封装置设计施工示意

（3）在机组运行过程中，若水封装置出现故障，失去水封作用，势必会影响到凝汽器真空系统，但水封装置出口与凝汽器连接管道上未设计相关阀门进行隔离，无法对水封装置进行检修。为了维持凝汽器真空系统，保证机组的经济性，运行人员只能将给水泵密封水回水排地沟，造成大量的除盐水浪费。

5 改造方案

根据上述情况，制订了以下改造方案。

（1）水封装置三级水封筒与四级水封筒的放气管道分隔开，独立接管，如图4所示，以保证四级水封筒能正常工作，起到水封作用。

（2）按原设计图安装启动水位控制阀及其管道，水封装置注水放气后，开启启动水位控制阀，保证水封筒内上方空间为空气区域。在二级水封筒与三级水封筒连通管道上加装1个放气阀及1个水位控制阀，启动前使该区域形成空气区，以保证二级水封筒运行正常。

图4 多级水封装置改造后示意

（3）在多级水封装置出口至凝汽器管道上加装1个手动截止阀，在机组运行中，若水封装置出现故障，可关闭该手动截止阀，将多级水封装置隔离检修。若水封装置发生水封破坏，也可关闭多级水封出口至凝汽器手动截止阀，重新注水放气后，再投入水封装置运行。

6 改造实施

利用惠来电厂＃4机组停机消缺的机会，根据制订的改造方案对给水泵密封水回水多级水封装置进行了改造。改造后，＃4机组给水泵密封水得到了回收，凝汽器真空度保持在-95 kPa左右，真空度严密性试验结果为每分钟下降0.136 kPa（评价结果为良），达到了预期效果，同时解决了机组运行中多级水封装置不能解列检修的问题。