基于凝結水深度降壓運行的給水泵密封水系統優化改造實踐

劉安倉，林楚偉，江 永

(1.華能南方分公司，廣東 廣州 510620；2.華能(廣東)能源開發有限公司海門電廠，廣東 汕頭 515132)

華能海門電廠汽輪機是由東方汽輪機有限公司引進日立技術生產制造的超超臨界1 036 MW汽輪機，其型號為N1036-25.0/600/600。每臺機組配置兩臺50%VB-MCR的汽動給水泵。一臺汽動泵工作時，保證機組負荷60% B-MCR的給水量，兩臺汽動泵工作時,保證機組負荷100%B-MCR的給水量。

1 給水泵密封水系統現狀

給水泵密封水主要來自凝結水精處理系統之后的凝結水取水母管，經閘閥、節流孔板、溫度控制閥后，去給水泵。給水泵密封水系統還可以從凝結水精處理系統之前取凝結水，經閘閥送至密封水系統的節流孔板之前，與來自取水母管的凝結水匯合，以減小節流孔板之前的壓力波動，保證密封水供應。給水泵密封水系統現狀的不足之處主要如下。

(1)由于凝結水取水母管上的取水點較多，各項雜用水流量波動較大，造成凝結水母管和節流孔板之前的壓力波動較大，影響密封水系統的運行。

(2)現場實際測量表明，由于精處理系統之前的凝結水取點位置較低，流孔板的位置較高，與取水母管位于同一高度。取水點和節流孔板的高度差約10 m(0.1 MPa)。凝結水精處理系統總阻力損失約0.157 MPa。由于兩條取水管道是處于并聯狀態，因此密封水取點位置在精處理系統之前，密封水壓力提高約0.157 MPa，對提高密封水壓力有一定作用，但是壓力提高的效果比較有限，并且密封水的品質稍差。

2 凝結水系統深度降壓運行

2.1 凝結水系統壓頭及各項損失分布

Flowmaster的流阻仿真計算結果表明，機組負荷為1 000.9 MW時，凝結水流量為2 082.5 t/h時，優化前凝結水泵壓頭及各項損失分布見表1。

表1 優化前凝結水泵的壓頭及損失分布

(1)除氧器工作壓力為0.88 MPa，約占凝結水泵壓頭的50%。該壓力對凝結水泵的壓頭影響最大。

(2)除氧器前水柱高度的損失(除氧器位置高度差30 m)，約占凝結水泵壓頭的17.09%。該壓力對凝結水泵的壓頭影響也較大。

(3)精處理至除氧器的管道系統阻力損失(不含加熱器)，主要包括：流動沿程阻力損失，三通、彎頭和閥門等局部阻力損失，約占凝結水泵壓頭的8.95%。該阻力損失較小。

(4)凝結水精處理系統總阻力損失，約占凝結水泵壓頭的8.49%。該阻力損失也較小。

2.2 凝結水泵深度降壓運行分析

凝泵出口的壓力由凝結水管系結構參數和除氧器壓力等決定，可用下式表示：

凝泵出口壓力=精處理阻力+管道阻力+加熱器阻力+水柱高度+除氧器壓力

(1)

按照3號機組的實際運行情況，結合Flowmaster的流阻仿真計算結果：

凝泵出口壓力的理論最低壓力=凝結水管系水柱高度+除氧器工作壓力=0.32+0.88=1.2(MPa)，分析如下歷史數據。

(1)機組功率為953.80 MW，凝結水流量2 057.3 t/h，凝結水泵的出口處壓力為1.789 MPa,高壓除氧器的內部壓力為0.956 MPa。

(2)機組負荷為1 000.9 MW時，凝結水流量為2 082.5 t/h時，凝結水泵的出口處壓力為1.755 MPa，高壓除氧器的內部壓力為0.880 MPa。

由此可見，高壓除氧器所需要的壓力約占凝結水泵出口總壓力的50%，所以可以考慮對高壓除氧器進行調整，適度降低除氧器工作壓力。結合5號低加的運行參數，除氧器工作壓力不宜低于0.58 MPa。但是，降低除氧器壓力會導致給水溫度降低，對機組熱效率有影響，除氧器工作壓力應按機組實際運行效果確定。

綜上所述，在凝結水質量較好時，凝結水不通過凝結水精處理系統，并且適當調節除氧器工作壓力，運行在0.88～0.58 MPa范圍內，凝泵出口最低壓力約為1.266 4 MPa。

3 給水泵密封水系統優化改造方案

凝泵出口壓力較低時，容易導致給水泵密封水壓力不足，影響給水泵的正常運行。綜上所述，提出給水泵密封水系統優化改造方案，如圖1所示。在圖1中，1為凝結水泵出口壓力母管；2為凝結水精處理系統；3為軸封加熱器；4為截止閥；5為逆止閥；6為第三閥閘；7為增壓泵；8為第二閥閘；9為第一閘閥；10為節流孔板；11為溫度調節閥；12為給水泵組；13為低壓加熱器組；14為鍋爐供氣減溫水取水點；15為凝汽器減溫水取水點；16為其他用水取水點；17為凝結水取水母管；18為流量調節閥。

圖1 給水泵密封水系統優化改造方案

優化后的密封水供水系統工藝流程包括凝結水泵組出口的凝結水壓力母管、凝結水精處理系統、軸封加熱器、增壓泵、凝結水取水母管以及閥門、孔板和連接管道。來自凝結水壓力母管的凝結水，分別通過3條管路，與節流孔板的進口端相連接，經節流孔板和溫度調節閥，向給水泵組供應密封水。其特點是當熱力發電廠機組負荷變化以及雜項用水水量變化時，節流孔板進口端的凝結水壓力較高，并且穩定，保證持續穩定地向給水泵組供應的密封水。

優化后的密封水供應的技術方案為：來自凝結水壓力母管的凝結水，分別通過3條管路，與節流孔板的進口端相連接，經節流孔板和溫度調節閥，向給水泵組供應密封水。

(1)第一調節管路為在凝結水精處理系統2與軸封加熱器3之間依次連接設置有凝結水取水母管17和第一閘閥9，所述第一閘閥9的供水端與節流孔板10的進口端相連接。

(2)第二調節管路為在凝結水精處理2系統與進入軸封加熱器3之間依次連接設置有凝結水取水母管17、第二閘閥8、增壓泵7和第三閘閥6，第三閘閥6的供水端與節流孔板10的進口端相連接。所述增壓泵7的出口管道設有一條流量調節分支管道，流量調節分支管道經流量調節閥18與增壓泵7的進口管道相連接。

(3)第三調節管路為在凝結水壓力母管1與凝結水精處理系統2之間設置有截止閥4和逆止閥5，所述逆止閥5的供水端與節流孔板10的進口端相連接。

所述凝結水取水母17管上布置有鍋爐供氣減溫水取水點14、凝汽器減溫水取水點15和其他用水取水點16。

4 優化改造后效果

優化后的密封水供水系統工藝流程包括凝結水泵出口的凝結水壓力母管、凝結水精處理系統、軸封加熱器、增壓泵、凝結水取水母管以及閥門、孔板和連接管道。來自凝結水壓力母管的凝結水，分別通過3條管路，與節流孔板的進口端相連接，經節流孔板和溫度調節閥，向給水泵組供應密封水。

優化后的密封水供水系統的效果是：當熱力發電廠機組負荷變化以及雜項用水水量變化時，節流孔板進口端的凝結水壓力較高，并且穩定，保證持續穩定地向給水泵組供應的密封水。