高压自平衡锅炉给水泵机封水系统改造总结

常淑华

（兖矿新疆煤化工有限公司，新疆 乌鲁木齐 830011）

1 锅炉给水泵概况

兖矿新疆煤化工有限公司热电车间有3台220t／h煤粉锅炉，配套4台锅炉给水泵（三开一备），其中3台为定速泵，1台为调速泵，均系重庆水泵厂制造。2台低压除氧器、3台高压除氧器并联布置在框架15m层，锅炉给水泵并联布置在框架0m层；高压除氧器工作压力0.49MPa、工作温度158℃、溶解氧含量≤7 μg／L，高压除氧器除氧水进入锅炉给水泵加压至15.5MPa后，送入省煤器入口集箱，作为锅炉上水使用。锅炉给水泵在原始订货初期对机械密封（简称机封）没有特别要求，4台锅炉给水泵机封采用的是Plan32冲洗方案，用脱盐水冷却机封，冷却水进入锅炉给水泵随除氧水一起进入锅炉作为锅炉给水使用。高压自平衡锅炉给水泵性能参数见表1。

2 锅炉给水泵机封改造的原因

（1）锅炉给水泵机封采用重庆水泵厂提供的Plan32冲洗方案，即采用冷脱盐水作为泵体的密封水对机封进行清洗冷却。实际运行中，发现大量未经除氧处理的密封水由机封窜入泵体，并随泵内工质进入锅炉，由此导致锅炉给水溶解氧长期高于工艺指标7μg／L。而锅炉给水中溶解氧偏高，会加剧锅炉管壁金属的氧腐蚀，缩短锅炉的安全使用寿命，长此以往会引起锅炉爆管，存在巨大的安全隐患。为降低锅炉给水溶解氧，日常运行中不得不采用加大除氧剂投入量的方式。但众所周知锅炉给水溶解氧主要是靠热力除氧去除的，化学除氧只是作为辅助手段去除热力除氧未除尽残余溶解氧或系统波动以及异常情况下的少量溶解氧，此举增加了水处理剂（除氧剂）的消耗，增加了蒸汽的生产成本，却仍不能将锅炉给水溶解氧降至7μg／L以下。

表1 高压自平衡锅炉给水泵性能参数

（2）锅炉给水泵正常运行中有1台备用，由于脱盐水作为机封冷却水进入泵体，导致备用锅炉给水泵无法处于暖泵状态，造成当运行中1台锅炉给水泵故障或出口母管压力低时备用锅炉给水泵无法立刻联锁启动，影响锅炉上水。

3 锅炉给水泵机封改造方案比选

3.1 改造机封

锅炉给水泵机封原始设计采用机封冲洗方案Plan32，这种冲洗方案的弊端前述已详细介绍，在不更换机封的情况下，无法通过改造解决问题。

3.2 改为填料密封

锅炉给水泵填料密封在早期设备中使用过，效果远不如机封，现在均已被机封取代，锅炉给水泵原始设计采用的是机封，也无法再更换成填料密封。

3.3 改为循环水冷却机封

用循环水冷却锅炉给水泵机封，冷却水从机封一端进入另一端出来，冷却水只作为冷却机封使用，不进入泵体，不仅能够使给水溶解氧含量、备泵联锁启动不受影响，而且用循环水作为机封冷却水比用脱盐水作为冷却水更经济。这种机封方式是最佳选项，但由于设备已经制造成型，高压自平衡泵不能使用此种机封。

3.4 改造机封冲洗方案

奎屯锦疆化工有限公司（简称锦疆化工）锅炉给水泵与我公司的锅炉给水泵均采自重庆水泵厂，规格型号相近，其试车及运行过程中出现过同样的问题，锅炉给水溶解氧超标，即使加入大量除氧剂也无法解决问题。为此，锦疆化工对锅炉给水泵机封水系统进行了如下改造：锅炉给水泵在订货初期泵体上留出水口，处于第一级后，将压力1.0MPa、135℃左右的除氧水从预留出水口抽送入冷却器，经循环水冷却至70℃以下再返回作为机封水使用。改造后，锅炉给水溶解氧指标合格，运行效果非常好。

锦疆化工锅炉给水泵在泵体上留有预留出水口，循环冷却水已接至锅炉给水泵处，便于接管用循环冷却水冷却机封用除氧水，仅需改造密封冷却水系统即可，机封不变。而我公司锅炉给水泵泵体上没有预留出水口，且全厂循环冷却水距此较远，因此改造条件不如锦疆化工有优势。

经厂家推荐，我公司锅炉给水泵机封最终决定采用Plan23（简称PL23）冲洗方案进行改造。冲洗方案Plan23是自冲洗方案，冲洗和冷却机封的介质为泵自身输送的介质（除氧水），泵输送的介质在泵旋转的离心力和机封泵效环的作用下从机封冲洗液出口进入换热器内，经换热器冷却后再通过机封冲洗液进口进入机封，对机封进行冷却和冲洗，如此循环冷却，但需要更换机封冲洗方案原则性确定后，考虑到除氧水温度高达158℃，如采用循环水冷却，一般循环水冷却介质温度不超过80℃，易结垢，于是决定采用原设计一路脱盐水作为冷却介质冷却机封用除氧水，这样改造工程量小，水质清洁不结垢，冷却后的脱盐水回到疏水箱回收利用。

4 锅炉给水泵机封冲洗方案Plan23

将原来的机封更改为采用冲洗方案Plan23的机封，即需要新采购与原冲洗方案机封安装尺寸完全一致的冲洗方案Plan23的机封。

锅炉给水泵机封冲洗方案Plan23如图1所示。该改造方案需要增加机封水换热系统、换热系统与机封连接的管线、换热器支架及连接紧固件，即需要新采购换热器（结构示意如图2），并现场配作换热系统管线、各连接用管线、换热器支架及紧固件。

图1 锅炉给水泵机封冲洗方案Plan23示意图

图2 换热器结构示意图

新采购的换热器结构示意图中，CI为换热器冷却水进口；CO为换热器冷却水出口；MI是机封冲洗液进口（与图1中的机封冲洗液出口连接），让通过机封泵效环送出的机封冲洗液（除氧水）进入换热器进行冷却；MO为机封冲洗液出口（与图1中的机封冲洗液进口连接），让通过换热器冷却后的机封冲洗液（除氧水）进入机封内；D为换热器排液口。

锅炉给水泵机封采用冲洗方案Plan23进行改造，1套机封需要配带1台换热器，1台换热器需要2～3m3／h的冷却水量，冷却水温度应不大于30℃，冷却水压力0.2～0.4MPa。每台锅炉给水泵均需要更换2套机封，则4台锅炉给水泵需要配套8套机封、8台换热器，所需的冷却水量为3×8＝24t／h（4台锅炉给水泵三开一备，热备泵也需冷却水——锅炉给水泵处于备用状态时其入口阀是打开的，用冷却水冷却机封，防止机封长时间受热而寿命缩短或损坏），冷却介质采用冷脱盐水，冷脱盐水压力1.2MPa、温度30℃（订货时，提高换热器设计压力，按冷脱盐水压力1.2MPa进行设计），换热后的热脱盐水回送至疏水箱，经疏水泵打到低压除氧器。

5 结束语

改造后，锅炉给水泵机封水系统于2015年6月投用，使用至今的运行状况表明，此次改造非常成功，彻底解决了锅炉给水溶解氧超标、备泵无法联锁启动的问题，系统长期存在的隐患得到有效解决，保证了煤粉锅炉的安全、稳定运行，同时减少了水处理剂（除氧剂）的消耗量，有效降低了蒸汽的生产成本，并减轻了员工的工作量。