侯建平 鄭裕強(qiáng) 沈 斌 鐘 慶

(中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司熱電部，上海 200540)

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給水泵密封水回收異常分析及改造

侯建平 鄭裕強(qiáng) 沈 斌 鐘 慶

(中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司熱電部，上海 200540)

對(duì)某電廠投產(chǎn)的2臺(tái)100 MW汽輪機(jī)組運(yùn)行過程中出現(xiàn)給水泵密封水不能正?；厥盏膯栴}進(jìn)行分析，并對(duì)給水泵密封水回收系統(tǒng)的多級(jí)U型管進(jìn)行了技術(shù)改造，使密封水實(shí)現(xiàn)正?；厥?，從而提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，為機(jī)組的節(jié)能降耗奠定了基礎(chǔ)。

給水泵 多級(jí)U型管 密封水回收 改造

某電廠安裝了2臺(tái)100 MW雙抽凝汽式汽輪機(jī)組(廠內(nèi)編號(hào)為5#和6#機(jī)組)，每臺(tái)機(jī)組配置了3臺(tái)50%容量的FK5G32A給水泵組，其中1臺(tái)作為日常備用或聯(lián)備使用。該泵軸端密封采用固定襯套注射密封水卸荷型迷宮密封，它能使泵在運(yùn)行時(shí)密封水不進(jìn)入泵，而泵輸送介質(zhì)不泄漏出來。其原理為泵出口的凝結(jié)水經(jīng)壓力調(diào)節(jié)閥注射入密封腔，一路密封水在卸荷環(huán)內(nèi)與向外漏出的高溫高壓給水匯合后引回至前置泵入口，另一路密封水沿著迷宮密封泄漏經(jīng)U型水封管回收至凝汽器或直排至地溝。正常情況下，密封水回水應(yīng)該回收至凝汽器，但實(shí)際運(yùn)行過程中由于原回水系統(tǒng)的原因造成5#、6#機(jī)組不能正常維持真空，為保證機(jī)組的正常運(yùn)行，只有把給水泵的密封水回水排入地溝。另外機(jī)組軸封加熱器疏水也經(jīng)過此U型水封管回收至凝汽器，同樣的原因也只能排入地溝，從而造成了給水泵密封水回水及軸封加熱器疏水直接排放，使機(jī)組補(bǔ)水量居高不下。

1 密封水不能回收的原因分析

給水泵為電廠的主要輔助設(shè)備，現(xiàn)代給水泵不僅要滿足給水泵高速下的密封，而且要滿足高溫高壓下的密封。根據(jù)其不同的圓周速度，給水泵軸端密封選用填料密封、機(jī)械密封、迷宮密封等型式，當(dāng)圓周速度達(dá)到一定量時(shí)，最好采用迷宮密封。因此迷宮密封被廣泛使用在汽輪機(jī)軸封上，也使用在FK5G32A型給水泵軸端密封上，其最大的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)軸與固定襯套之間間隙較大，在任何情況下不會(huì)發(fā)生摩擦，也不需要軸套。即使在啟停泵時(shí)泵殼與轉(zhuǎn)軸間的熱變形量較大，該結(jié)構(gòu)也不會(huì)發(fā)生徑向接觸。因此迷宮密封可靠性高，能適應(yīng)任何工況。但因迷宮密封間隙大，泄漏量會(huì)增多，因此給水泵需要有一路壓力水封住內(nèi)泄的高壓水。軸端高壓第一腔室回水去前置泵進(jìn)口下降管，第二腔室為注入式的密封水(由凝泵出口來)，第三腔室(大氣側(cè))密封水回水經(jīng)多級(jí)U型管送入凝汽器上部。由于各種原因很多電廠給水泵的密封水不能進(jìn)行有效回收。

1.1 給水泵密封水回水量計(jì)算

5#、6#機(jī)組配置的FK5G32A型給水泵組其軸端密封都采用迷宮密封型式，密封水主要通過密封軸套與密封襯套間的0.48 mm間隙泄漏。按水工設(shè)計(jì)規(guī)范要求,根據(jù)密封水進(jìn)、出口壓力，流速選擇2 m/s，給水泵密封軸套外徑120 mm，可以計(jì)算出每臺(tái)給水泵密封水回水量L：

L=Φ×π×δ×s×2×3 600

=2.6 t/h

式中：Φ——給水泵密封軸套外徑，mm；

π——圓周率；

δ——密封軸套與密封襯套間隙，mm；

s——密封水流速，m/s。

5#、6#機(jī)組的給水泵組均按兩用一備的方式設(shè)置與運(yùn)行，無論是運(yùn)行還是備用，密封水都處于通水狀態(tài)。為此，3臺(tái)給水泵的密封水總回水量約為7.8 t/h，若加上軸封加熱器疏水的排水量，單臺(tái)機(jī)組直排水量約為10 t/h。

1.2 多級(jí)U型水封管計(jì)算

多級(jí)U型水封管的原理及相關(guān)尺寸如圖1所示。根據(jù)安裝圖紙可以看出：給水泵密封水回水采用多級(jí)U型水封管進(jìn)行密封水回收，主要用來杜絕大氣側(cè)的空氣流入真空系統(tǒng)，防止真空下降甚至破壞。多級(jí)U型水封管共為3級(jí)，安裝標(biāo)高為-2.8 m(文中標(biāo)高均以吳淞高程系統(tǒng)0 m為基準(zhǔn))，出水口高度0.6 m。給水泵組的中心標(biāo)高為1.00 m。凝汽器密封水回水口標(biāo)高為0.85 m。

從圖紙上標(biāo)定的尺寸可知，凝汽器上的給水泵密封水回水口距U型管地面距離為3.65 m。

圖1 多級(jí)U型管的原理及相關(guān)尺寸

平衡方程為:P1V1=P2V2，其中P1為U型水封管投入前注水后的凝汽器排汽壓力,V1為U型水封管空氣側(cè)體積，P2為U型水封管投入后的凝汽器排汽壓力，V2為U型水封管空氣側(cè)體積,h1、h2、h3見圖1標(biāo)注的U型管水位高度等。5#、6#汽輪機(jī)組均為熱電聯(lián)供供熱機(jī)組，由于要滿足發(fā)電及供熱，熱平衡工況比較多，汽輪機(jī)組的排汽壓力變化較大，要使機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行必須滿足所有工況。為此將汽輪機(jī)組的排汽壓力0.003 MPa代入P1：

P1=0.003+0.01×3.65=0.039 5 MPa

P2=P1+(h1-0.12)×0.01

=0.01h1+0.0383 MPa

V1=π/4×0.252×0.665+π/4×0.102×0.05+π/4×0.102×0.05

=0.033 m3

V2=V1-π/4×0.102×0.05+π/4×0.102×h1

=0.032 6+0.008h1

代入P1V1=P2V2,可得到：

h1=0.086 m；P2=0.039 MPa

因密封水回水壓力為0.1 MPa，則

h2=(0.1-0.039)÷0.01=6.1 m

h3=3.4-0.05-0.273/2-h2=-2.88 m

1.3 給水泵密封水不能回收的原因

上述計(jì)算h3為負(fù)值，說明U型水封管高度不夠,無法在運(yùn)行工況下起到密封作用。其主要問題為U型管標(biāo)高定位、U型管級(jí)數(shù)偏差、U型管出水標(biāo)高位置不合理，造成在給水泵密封水回水經(jīng)U型管再進(jìn)入凝汽器時(shí)，水封被破壞，即真空遭到破壞，直接影響機(jī)組安全運(yùn)行。

從圖1可以看出：凝汽器上的密封水回水口與U型管安裝的地面高度僅為3.65 m，與制造廠5.5～6.5 m的要求相差甚遠(yuǎn)，凝汽器上的密封水回水口設(shè)計(jì)高度明顯不夠。

5#機(jī)組給水泵組密封水回水及軸封加熱器疏水約有10 t/h從地溝排走,6#機(jī)組也存在同樣問題，目前5#、6#機(jī)組給水泵組密封水回水及軸封加熱器疏水的總排放量約為20 t/h。

2 機(jī)組給水泵密封水回收改造方案

2.1 方案一(多級(jí)U型水封管的改造)

由于U型水封管高度不夠，需增加U型管級(jí)數(shù)及高度,該方案安裝及制作比較簡(jiǎn)單，投入的直接費(fèi)用較少。

2.2 方案二(采用低位水箱系統(tǒng)取代多級(jí)U型水封管)

取消原來的多級(jí)U型水封管，增加一臺(tái)4.2 m3低位回收水箱設(shè)置在凝汽器下原U型管的位置，采用低位回水箱系統(tǒng)對(duì)給水泵組密封水回水及軸封加熱器疏水回收；配置調(diào)節(jié)閥控制水位，閥門進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，使水箱水位始終維持在正常范圍內(nèi)，形成穩(wěn)定的水封，密封水回水進(jìn)入凝汽器后可保持機(jī)組真空；3臺(tái)泵的密封水回水用一根直徑108 mm的不銹鋼管道、軸封加熱器疏水用一根直徑57 mm的不銹鋼管道連接到低位回水箱(改造方案如圖2所示)。

圖2 低位回水箱改造方案

3 改造方案的分析比較、確定及實(shí)施

3.1 方案一分析

(1)設(shè)計(jì)新的多級(jí)U型管及增加高度后，若要滿足運(yùn)行需求，需進(jìn)行多次試驗(yàn)，不斷更改凝汽器上的給水泵密封水回水口高度及U形水封管的級(jí)數(shù)或高度等，并在運(yùn)行中進(jìn)行多次調(diào)試與修改，運(yùn)行機(jī)組條件不具備；

(2)現(xiàn)場(chǎng)檢查原U型管布置在凝汽器下方的閥門井坑內(nèi)，U型管頂部與凝汽器底部及側(cè)面無安裝空間，現(xiàn)場(chǎng)無法布置；

(3)5#、6#機(jī)組為供熱發(fā)電機(jī)組，熱、電負(fù)荷變化大，在20多個(gè)熱平衡工況中，排汽壓力的變化比純凝發(fā)電機(jī)組大的多，并且要滿足外界負(fù)荷需要，必須適應(yīng)各種變工況的需要。如果僅滿足某個(gè)工況點(diǎn)(即使是常用工況)的密封水回收需要，在負(fù)荷變動(dòng)排汽壓力變化時(shí)，至低真空又可能發(fā)生密封水倒灌現(xiàn)象，引起給水泵軸封滿水。

該方案雖然投入少，制作較簡(jiǎn)單，但不確定因素多，現(xiàn)場(chǎng)條件受到很大制約，因此不予采用。

3.2 方案二分析

(1)現(xiàn)場(chǎng)可以布置4.2 m3低水箱位，布管難度不高；

(2)通過安裝的調(diào)節(jié)閥可以簡(jiǎn)單地對(duì)水箱的水位進(jìn)行控制從而保證機(jī)組的真空不被破壞，避免機(jī)組在變工況時(shí)水箱水位抽空而影響機(jī)組的正常運(yùn)行；

(3)新增水箱可以簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)給水泵的回水回收問題，并對(duì)系統(tǒng)不造成影響；

(4)經(jīng)過對(duì)浙江浙能蘭溪發(fā)電有限責(zé)任公司、華能上海石洞口第二電廠等電廠實(shí)地調(diào)研，這些電廠都取消了U型管并采用低位回水箱回收系統(tǒng)，非常適合供熱機(jī)組的工況多的特點(diǎn)，并且取得理想的效果。

該方案實(shí)施雖然較方案一復(fù)雜，投入較多，但該方案比較成熟，運(yùn)行可靠，對(duì)機(jī)組不產(chǎn)生影響，有同類機(jī)組運(yùn)行的成功先例，方案實(shí)施后投資回報(bào)快，經(jīng)濟(jì)效益明顯，故選擇方案二較為合理。

在2009年5#機(jī)組檢修期間，選用了方案二對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了改造，單臺(tái)機(jī)組投資費(fèi)用約為70萬元，按每年運(yùn)行7 000 h、兩臺(tái)機(jī)組給水泵每1 h至少回收20 t除鹽水、按純水價(jià)格40元/t計(jì)算，每年可節(jié)約560萬元，不到兩個(gè)月的時(shí)間即可收回投資費(fèi)用。

4 結(jié)語

給水泵軸端密封水回水系統(tǒng)U型水封管投運(yùn)不正常，直接影響到汽輪機(jī)組的真空，使其安全性和經(jīng)濟(jì)性都得不到保證，并且密封水不能回收，造成極大的浪費(fèi)。因此對(duì)于電廠汽輪機(jī)凝汽器多級(jí)U型水封管缺陷、安裝、運(yùn)行等造成大量純水排空不能回收的問題，采用低位回水箱的回收方法，保證了機(jī)組的正常運(yùn)行，解決了運(yùn)行調(diào)節(jié)困難的問題，成功地對(duì)給泵密封水及軸封加熱器疏水進(jìn)行回收利用，在節(jié)能減排、機(jī)組節(jié)能降耗上得到了顯著的成果。

上海院新型α-甲基苯乙烯加氫催化劑在燕山石化成功投用

中國(guó)石化上海石油化工研究院(簡(jiǎn)稱上海院)SHP-A1型α-甲基苯乙烯(AMS)加氫催化劑在中國(guó)石油化工股份有限公司燕山分公司化工三廠1#苯酚裝置一次投料開車成功。這是國(guó)內(nèi)首個(gè)自主研發(fā)并成功應(yīng)用的AMS加氫催化劑，標(biāo)志著上海院加氫技術(shù)成功拓展到苯酚丙酮工藝并取得初步成功。

化工三廠1#苯酚設(shè)計(jì)產(chǎn)能為160 kt/a， AMS加氫裝置之前一直采用國(guó)外催化劑。2016年7月25日該裝置采用SHP-A1型加氫催化劑投料開車一次成功，目前裝置運(yùn)行平穩(wěn)，反應(yīng)器床層溫度分布合理，產(chǎn)品合格，達(dá)到了預(yù)定的試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。

(中國(guó)石化有機(jī)原料科技情報(bào)中心站供稿)

煤油共氣化四通道噴嘴制合成氣工藝技術(shù)成功應(yīng)用

2016年7月30日，陜西延長(zhǎng)中煤榆林能源化工有限公司渣油催化裂解(DCC)重油綜合利用項(xiàng)目一次性投料試車成功，產(chǎn)出有效合成氣并入甲醇合成系統(tǒng)，標(biāo)志著西北化工研究院尚屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的煤油共氣化四通道噴嘴制合成氣工藝技術(shù)成功應(yīng)用。

72 h穩(wěn)定運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，采用煤油共氣化四通道噴嘴制合成氣工藝技術(shù)，單臺(tái)氣化爐每天可氣化裂解重油200 t，產(chǎn)出的有效合成氣(H2+CO)含量約為84%，最高可達(dá)到86%，相比于單一水煤漿氣化技術(shù)，其有效合成氣(H2+CO)含量提高5個(gè)百分點(diǎn)，氧耗下降7%以上，能效利用率提高6%以上。該技術(shù)推廣應(yīng)用后，榆能化現(xiàn)有煤氣化裝置每年可處理DCC裝置裂解重油100 kt/a以上，為企業(yè)新增經(jīng)濟(jì)效益上億元。

(中國(guó)石化有機(jī)原料科技情報(bào)中心站供稿)

Analysis on Abnormity of Seal Water Recovery in Feed Water Pump and Improvement of it

Hou Jianping,Zheng Yuqiang,Shen Bin,Zhong Qing

(ThermalPowerDivision,SINOPECShanghaiPetrochemicalCo.,Ltd.,Shanghai200540)

The problem that the feed water pump seal water cannot be recovered normally during the operation of two sets of 100 MW steam turbine units in a power plant was analyzed,and technical transformation was made on the multi-stage U-shaped pipe of the sealing water recycling system in the feed water pump,so as to achieve normal recovery of seal water,which enhanced the reliability and economy of the unit,and laid foundation for energy saving and consumption reduction.

feed pump,multi-stage U-shaped pipe,sealing water recovery,transformation

2016-08-17。

侯建平，男，1972年出生，2005年畢業(yè)于上海理工大學(xué)計(jì)算機(jī)信息管理專業(yè)，工程師，長(zhǎng)期從事電廠汽輪機(jī)設(shè)備管理工作。

1674-1099 (2016)05-0054-04

TH17

A