高壓自平衡鍋爐給水泵機封水系統改造總結

常淑華

（兗礦新疆煤化工有限公司，新疆 烏魯木齊 830011）

1 鍋爐給水泵概況

兗礦新疆煤化工有限公司熱電車間有3臺220t／h煤粉鍋爐，配套4臺鍋爐給水泵（三開一備），其中3臺為定速泵，1臺為調速泵，均系重慶水泵廠制造。2臺低壓除氧器、3臺高壓除氧器并聯布置在框架15m層，鍋爐給水泵并聯布置在框架0m層；高壓除氧器工作壓力0.49MPa、工作溫度158℃、溶解氧含量≤7 μg／L，高壓除氧器除氧水進入鍋爐給水泵加壓至15.5MPa后，送入省煤器入口集箱，作為鍋爐上水使用。鍋爐給水泵在原始訂貨初期對機械密封（簡稱機封）沒有特別要求，4臺鍋爐給水泵機封采用的是Plan32沖洗方案，用脫鹽水冷卻機封，冷卻水進入鍋爐給水泵隨除氧水一起進入鍋爐作為鍋爐給水使用。高壓自平衡鍋爐給水泵性能參數見表1。

2 鍋爐給水泵機封改造的原因

（1）鍋爐給水泵機封采用重慶水泵廠提供的Plan32沖洗方案，即采用冷脫鹽水作為泵體的密封水對機封進行清洗冷卻。實際運行中，發現大量未經除氧處理的密封水由機封竄入泵體，并隨泵內工質進入鍋爐，由此導致鍋爐給水溶解氧長期高于工藝指標7μg／L。而鍋爐給水中溶解氧偏高，會加劇鍋爐管壁金屬的氧腐蝕，縮短鍋爐的安全使用壽命，長此以往會引起鍋爐爆管，存在巨大的安全隱患。為降低鍋爐給水溶解氧，日常運行中不得不采用加大除氧劑投入量的方式。但眾所周知鍋爐給水溶解氧主要是靠熱力除氧去除的，化學除氧只是作為輔助手段去除熱力除氧未除盡殘余溶解氧或系統波動以及異常情況下的少量溶解氧，此舉增加了水處理劑（除氧劑）的消耗，增加了蒸汽的生產成本，卻仍不能將鍋爐給水溶解氧降至7μg／L以下。

表1 高壓自平衡鍋爐給水泵性能參數

（2）鍋爐給水泵正常運行中有1臺備用，由于脫鹽水作為機封冷卻水進入泵體，導致備用鍋爐給水泵無法處于暖泵狀態，造成當運行中1臺鍋爐給水泵故障或出口母管壓力低時備用鍋爐給水泵無法立刻聯鎖啟動，影響鍋爐上水。

3 鍋爐給水泵機封改造方案比選

3.1 改造機封

鍋爐給水泵機封原始設計采用機封沖洗方案Plan32，這種沖洗方案的弊端前述已詳細介紹，在不更換機封的情況下，無法通過改造解決問題。

3.2 改為填料密封

鍋爐給水泵填料密封在早期設備中使用過，效果遠不如機封，現在均已被機封取代，鍋爐給水泵原始設計采用的是機封，也無法再更換成填料密封。

3.3 改為循環水冷卻機封

用循環水冷卻鍋爐給水泵機封，冷卻水從機封一端進入另一端出來，冷卻水只作為冷卻機封使用，不進入泵體，不僅能夠使給水溶解氧含量、備泵聯鎖啟動不受影響，而且用循環水作為機封冷卻水比用脫鹽水作為冷卻水更經濟。這種機封方式是最佳選項，但由于設備已經制造成型，高壓自平衡泵不能使用此種機封。

3.4 改造機封沖洗方案

奎屯錦疆化工有限公司（簡稱錦疆化工）鍋爐給水泵與我公司的鍋爐給水泵均采自重慶水泵廠，規格型號相近，其試車及運行過程中出現過同樣的問題，鍋爐給水溶解氧超標，即使加入大量除氧劑也無法解決問題。為此，錦疆化工對鍋爐給水泵機封水系統進行了如下改造：鍋爐給水泵在訂貨初期泵體上留出水口，處于第一級后，將壓力1.0MPa、135℃左右的除氧水從預留出水口抽送入冷卻器，經循環水冷卻至70℃以下再返回作為機封水使用。改造后，鍋爐給水溶解氧指標合格，運行效果非常好。

錦疆化工鍋爐給水泵在泵體上留有預留出水口，循環冷卻水已接至鍋爐給水泵處，便于接管用循環冷卻水冷卻機封用除氧水，僅需改造密封冷卻水系統即可，機封不變。而我公司鍋爐給水泵泵體上沒有預留出水口，且全廠循環冷卻水距此較遠，因此改造條件不如錦疆化工有優勢。

經廠家推薦，我公司鍋爐給水泵機封最終決定采用Plan23（簡稱PL23）沖洗方案進行改造。沖洗方案Plan23是自沖洗方案，沖洗和冷卻機封的介質為泵自身輸送的介質（除氧水），泵輸送的介質在泵旋轉的離心力和機封泵效環的作用下從機封沖洗液出口進入換熱器內，經換熱器冷卻后再通過機封沖洗液進口進入機封，對機封進行冷卻和沖洗，如此循環冷卻，但需要更換機封沖洗方案原則性確定后，考慮到除氧水溫度高達158℃，如采用循環水冷卻，一般循環水冷卻介質溫度不超過80℃，易結垢，于是決定采用原設計一路脫鹽水作為冷卻介質冷卻機封用除氧水，這樣改造工程量小，水質清潔不結垢，冷卻后的脫鹽水回到疏水箱回收利用。

4 鍋爐給水泵機封沖洗方案Plan23

將原來的機封更改為采用沖洗方案Plan23的機封，即需要新采購與原沖洗方案機封安裝尺寸完全一致的沖洗方案Plan23的機封。

鍋爐給水泵機封沖洗方案Plan23如圖1所示。該改造方案需要增加機封水換熱系統、換熱系統與機封連接的管線、換熱器支架及連接緊固件，即需要新采購換熱器（結構示意如圖2），并現場配作換熱系統管線、各連接用管線、換熱器支架及緊固件。

圖1 鍋爐給水泵機封沖洗方案Plan23示意圖

圖2 換熱器結構示意圖

新采購的換熱器結構示意圖中，CI為換熱器冷卻水進口；CO為換熱器冷卻水出口；MI是機封沖洗液進口（與圖1中的機封沖洗液出口連接），讓通過機封泵效環送出的機封沖洗液（除氧水）進入換熱器進行冷卻；MO為機封沖洗液出口（與圖1中的機封沖洗液進口連接），讓通過換熱器冷卻后的機封沖洗液（除氧水）進入機封內；D為換熱器排液口。

鍋爐給水泵機封采用沖洗方案Plan23進行改造，1套機封需要配帶1臺換熱器，1臺換熱器需要2～3m3／h的冷卻水量，冷卻水溫度應不大于30℃，冷卻水壓力0.2～0.4MPa。每臺鍋爐給水泵均需要更換2套機封，則4臺鍋爐給水泵需要配套8套機封、8臺換熱器，所需的冷卻水量為3×8＝24t／h（4臺鍋爐給水泵三開一備，熱備泵也需冷卻水——鍋爐給水泵處于備用狀態時其入口閥是打開的，用冷卻水冷卻機封，防止機封長時間受熱而壽命縮短或損壞），冷卻介質采用冷脫鹽水，冷脫鹽水壓力1.2MPa、溫度30℃（訂貨時，提高換熱器設計壓力，按冷脫鹽水壓力1.2MPa進行設計），換熱后的熱脫鹽水回送至疏水箱，經疏水泵打到低壓除氧器。

5 結束語

改造后，鍋爐給水泵機封水系統于2015年6月投用，使用至今的運行狀況表明，此次改造非常成功，徹底解決了鍋爐給水溶解氧超標、備泵無法聯鎖啟動的問題，系統長期存在的隱患得到有效解決，保證了煤粉鍋爐的安全、穩定運行，同時減少了水處理劑（除氧劑）的消耗量，有效降低了蒸汽的生產成本，并減輕了員工的工作量。