基于凝结水深度降压运行的给水泵密封水系统优化改造实践

刘安仓，林楚伟，江 永

(1.华能南方分公司，广东 广州 510620；2.华能(广东)能源开发有限公司海门电厂，广东 汕头 515132)

华能海门电厂汽轮机是由东方汽轮机有限公司引进日立技术生产制造的超超临界1 036 MW汽轮机，其型号为N1036-25.0/600/600。每台机组配置两台50%VB-MCR的汽动给水泵。一台汽动泵工作时，保证机组负荷60% B-MCR的给水量，两台汽动泵工作时,保证机组负荷100%B-MCR的给水量。

1 给水泵密封水系统现状

给水泵密封水主要来自凝结水精处理系统之后的凝结水取水母管，经闸阀、节流孔板、温度控制阀后，去给水泵。给水泵密封水系统还可以从凝结水精处理系统之前取凝结水，经闸阀送至密封水系统的节流孔板之前，与来自取水母管的凝结水汇合，以减小节流孔板之前的压力波动，保证密封水供应。给水泵密封水系统现状的不足之处主要如下。

(1)由于凝结水取水母管上的取水点较多，各项杂用水流量波动较大，造成凝结水母管和节流孔板之前的压力波动较大，影响密封水系统的运行。

(2)现场实际测量表明，由于精处理系统之前的凝结水取点位置较低，流孔板的位置较高，与取水母管位于同一高度。取水点和节流孔板的高度差约10 m(0.1 MPa)。凝结水精处理系统总阻力损失约0.157 MPa。由于两条取水管道是处于并联状态，因此密封水取点位置在精处理系统之前，密封水压力提高约0.157 MPa，对提高密封水压力有一定作用，但是压力提高的效果比较有限，并且密封水的品质稍差。

2 凝结水系统深度降压运行

2.1 凝结水系统压头及各项损失分布

Flowmaster的流阻仿真计算结果表明，机组负荷为1 000.9 MW时，凝结水流量为2 082.5 t/h时，优化前凝结水泵压头及各项损失分布见表1。

表1 优化前凝结水泵的压头及损失分布

(1)除氧器工作压力为0.88 MPa，约占凝结水泵压头的50%。该压力对凝结水泵的压头影响最大。

(2)除氧器前水柱高度的损失(除氧器位置高度差30 m)，约占凝结水泵压头的17.09%。该压力对凝结水泵的压头影响也较大。

(3)精处理至除氧器的管道系统阻力损失(不含加热器)，主要包括：流动沿程阻力损失，三通、弯头和阀门等局部阻力损失，约占凝结水泵压头的8.95%。该阻力损失较小。

(4)凝结水精处理系统总阻力损失，约占凝结水泵压头的8.49%。该阻力损失也较小。

2.2 凝结水泵深度降压运行分析

凝泵出口的压力由凝结水管系结构参数和除氧器压力等决定，可用下式表示：

凝泵出口压力=精处理阻力+管道阻力+加热器阻力+水柱高度+除氧器压力

(1)

按照3号机组的实际运行情况，结合Flowmaster的流阻仿真计算结果：

凝泵出口压力的理论最低压力=凝结水管系水柱高度+除氧器工作压力=0.32+0.88=1.2(MPa)，分析如下历史数据。

(1)机组功率为953.80 MW，凝结水流量2 057.3 t/h，凝结水泵的出口处压力为1.789 MPa,高压除氧器的内部压力为0.956 MPa。

(2)机组负荷为1 000.9 MW时，凝结水流量为2 082.5 t/h时，凝结水泵的出口处压力为1.755 MPa，高压除氧器的内部压力为0.880 MPa。

由此可见，高压除氧器所需要的压力约占凝结水泵出口总压力的50%，所以可以考虑对高压除氧器进行调整，适度降低除氧器工作压力。结合5号低加的运行参数，除氧器工作压力不宜低于0.58 MPa。但是，降低除氧器压力会导致给水温度降低，对机组热效率有影响，除氧器工作压力应按机组实际运行效果确定。

综上所述，在凝结水质量较好时，凝结水不通过凝结水精处理系统，并且适当调节除氧器工作压力，运行在0.88～0.58 MPa范围内，凝泵出口最低压力约为1.266 4 MPa。

3 给水泵密封水系统优化改造方案

凝泵出口压力较低时，容易导致给水泵密封水压力不足，影响给水泵的正常运行。综上所述，提出给水泵密封水系统优化改造方案，如图1所示。在图1中，1为凝结水泵出口压力母管；2为凝结水精处理系统；3为轴封加热器；4为截止阀；5为逆止阀；6为第三阀闸；7为增压泵；8为第二阀闸；9为第一闸阀；10为节流孔板；11为温度调节阀；12为给水泵组；13为低压加热器组；14为锅炉供气减温水取水点；15为凝汽器减温水取水点；16为其他用水取水点；17为凝结水取水母管；18为流量调节阀。

图1 给水泵密封水系统优化改造方案

优化后的密封水供水系统工艺流程包括凝结水泵组出口的凝结水压力母管、凝结水精处理系统、轴封加热器、增压泵、凝结水取水母管以及阀门、孔板和连接管道。来自凝结水压力母管的凝结水，分别通过3条管路，与节流孔板的进口端相连接，经节流孔板和温度调节阀，向给水泵组供应密封水。其特点是当热力发电厂机组负荷变化以及杂项用水水量变化时，节流孔板进口端的凝结水压力较高，并且稳定，保证持续稳定地向给水泵组供应的密封水。

优化后的密封水供应的技术方案为：来自凝结水压力母管的凝结水，分别通过3条管路，与节流孔板的进口端相连接，经节流孔板和温度调节阀，向给水泵组供应密封水。

(1)第一调节管路为在凝结水精处理系统2与轴封加热器3之间依次连接设置有凝结水取水母管17和第一闸阀9，所述第一闸阀9的供水端与节流孔板10的进口端相连接。

(2)第二调节管路为在凝结水精处理2系统与进入轴封加热器3之间依次连接设置有凝结水取水母管17、第二闸阀8、增压泵7和第三闸阀6，第三闸阀6的供水端与节流孔板10的进口端相连接。所述增压泵7的出口管道设有一条流量调节分支管道，流量调节分支管道经流量调节阀18与增压泵7的进口管道相连接。

(3)第三调节管路为在凝结水压力母管1与凝结水精处理系统2之间设置有截止阀4和逆止阀5，所述逆止阀5的供水端与节流孔板10的进口端相连接。

所述凝结水取水母17管上布置有锅炉供气减温水取水点14、凝汽器减温水取水点15和其他用水取水点16。

4 优化改造后效果

优化后的密封水供水系统工艺流程包括凝结水泵出口的凝结水压力母管、凝结水精处理系统、轴封加热器、增压泵、凝结水取水母管以及阀门、孔板和连接管道。来自凝结水压力母管的凝结水，分别通过3条管路，与节流孔板的进口端相连接，经节流孔板和温度调节阀，向给水泵组供应密封水。

优化后的密封水供水系统的效果是：当热力发电厂机组负荷变化以及杂项用水水量变化时，节流孔板进口端的凝结水压力较高，并且稳定，保证持续稳定地向给水泵组供应的密封水。