東北郊一級(jí)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(jí)泵站高溫冷卻系統(tǒng)于2011 年與泵站一同設(shè)計(jì)和投運(yùn)，用于各臺(tái)高溫供水泵#3 瓦與#4 瓦機(jī)械密封的冷卻，目的為防止水泵機(jī)械密封的水膜在高溫下（介質(zhì)日常運(yùn)行60℃～100℃左右，設(shè)計(jì)溫度130℃）氣化，從而導(dǎo)致機(jī)械密封干磨失效。冷卻系統(tǒng)內(nèi)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(jīng)每臺(tái)高溫泵每個(gè)機(jī)械密封內(nèi)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(kuò)大散熱面積，經(jīng)冷卻風(fēng)機(jī)強(qiáng)制散熱和自然空氣對(duì)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(jīng)過8 年運(yùn)行，逐步顯現(xiàn)出一些弊端，最主要的有兩點(diǎn)：

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(jīng)常結(jié)有厚厚的冰體，但卻不可避免的帶來雜質(zhì)的進(jìn)入，導(dǎo)致水質(zhì)變差，且空氣的進(jìn)入更易使管道（目前所用為DN40 鍍鋅管）結(jié)垢，由于供熱系統(tǒng)的特點(diǎn)一般為運(yùn)行半年停運(yùn)半年，這種條件下管道內(nèi)會(huì)加速結(jié)垢，運(yùn)行時(shí)部分水垢掉落進(jìn)入冷卻系統(tǒng)，影響系統(tǒng)運(yùn)行。

1.2 填料弊端：原冷卻塔填料為樹脂材料，不易結(jié)垢且重量輕，但在室外運(yùn)行（冬季寒冷風(fēng)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(jīng)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(nèi)結(jié)垢的綜合作用下，導(dǎo)致管道內(nèi)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(yùn)行，需要從補(bǔ)水箱補(bǔ)水，從而造成系統(tǒng)內(nèi)水量增壓，冷卻塔持續(xù)溢流。

水垢與填料碎片進(jìn)入系統(tǒng)，會(huì)阻塞泵前除污器（頻繁清污）和高溫泵機(jī)封循環(huán)水熱交換器（導(dǎo)致熱交換效率下降，機(jī)械密封內(nèi)循環(huán)水溫度升高）。

2018～2019 年采暖季運(yùn)行后期，冷卻系統(tǒng)的問題已經(jīng)嚴(yán)重影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行，故暫時(shí)采用臨時(shí)措施維持系統(tǒng)運(yùn)行，計(jì)劃2019 年進(jìn)行檢修改造。

2 改造后的冷卻系統(tǒng)

原計(jì)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(jīng)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(zhì)的影響，運(yùn)行幾年之后必然還會(huì)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(jié)構(gòu)的原因，將大大增加冷卻塔重量（內(nèi)部全部金屬管路）及附屬設(shè)備（噴淋冷卻設(shè)備、冷風(fēng)扇、還有水泵、排水、補(bǔ)水等），對(duì)于屋頂承重安全、設(shè)備維護(hù)量、設(shè)備故障率等等都是巨大的考驗(yàn)；

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(hù)，利用管道和閥門可以形成多種介質(zhì)流動(dòng)方式，新系統(tǒng)經(jīng)設(shè)計(jì)院專業(yè)人員核算，理論上滿足運(yùn)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(jí)泵站為第一個(gè)采用此種冷卻方式，如運(yùn)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(nèi)部管路采用304 不銹鋼材質(zhì)，進(jìn)一步減少水垢的產(chǎn)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(cè)，水泥基礎(chǔ)，角鋼支架：

2.2.5 散熱器入口與原站內(nèi)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(yīng)的閥門與Y 型除污器；

2.2.6 散熱器出口直接連至站內(nèi)水箱頂端，水箱頂部開孔進(jìn)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(nèi)排水管連接，設(shè)置排水球閥；

2.2.9 新敷設(shè)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(cè)點(diǎn)，方便掌握運(yùn)行工況；

2.2.11 散熱器出口至站內(nèi)水箱上方設(shè)置閥門可以連接臨時(shí)自來水，做散熱器反沖洗使用。

3 新冷卻系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

3.1 投資小，便于安裝維護(hù)。

3.2 擴(kuò)展靈活，可以增減散熱片、增加冷卻風(fēng)機(jī)強(qiáng)制對(duì)流冷卻等改變散熱效果。

表1

3.3 無填料，不會(huì)老化掉落。

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

4 新系統(tǒng)多種運(yùn)行方式

4.1 冷卻水泵→高溫泵機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(yùn)條件下）→高溫泵機(jī)械密封循環(huán)水熱交換器→排水溝（由于特殊原因兩臺(tái)冷卻水泵均無法啟動(dòng)的情況下，為保持高溫泵正常運(yùn)行采用此運(yùn)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(yùn)行效果

新系統(tǒng)本采暖季（2019～2020 年采暖季）投入運(yùn)行后運(yùn)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(jī)封循環(huán)水隨泵內(nèi)水溫升降，溫降20～30℃左右，完全滿足高溫泵運(yùn)行需要（表1）。