温宇馨 陈华 胡小云
贵州大方发电有限公司 贵州 大方 551600
摘要：LDTN系列凝结水泵轴封采用M7N/43-G9机械密封，由于该型号机械密封为单端面密封式机械密封，在实际运行过程中经常出现因密封水压力调节不当而造成机组真空下降、凝结水含氧量的不合格等缺陷，最高达到300ug/L，超过标准30ug/L近10倍，严重影响机组运行的安全性和经济性。本文通过在凝结水泵机械密封外加装一个接触式水封环，增加密封水回收系统改造等工作，有效实现工质的回收再利用，提高了机组运行的安全性和经济性。
关键词：凝结水泵；密封水；节水技术
1.引言：
当前，我国电力产能总体过剩，电力市场呈现低速增长的新常态，设备利用小时和电价均呈下降趋势，新电改进一步加快电力市场化进程，贵州大方发电有限公司（以下简称大方电厂）的经营发展面临较大挑战。向管理要效益，深挖潜能已成为火电厂降本增效的重要途径之一。水作为火电厂重要的能量转化传递介质和冷却工质，合理选取水资源、采取循坏供水方式、工艺节水、加强水务管理是当前推动电厂节水工作的主要措施。LDTN系列凝结水泵，采用水环密封工艺，在运行实践中，必然存在密封水溢流浪费的问题。因此，笔者提出了LDTN凝结水泵密封水节水技术。
2.改造前设备运行存在的问题
贵州大方发电有限公司4台300MW机组凝结水泵为LDTN系列凝结水泵，由于凝结水泵在运行时处在高度真空状态下，需靠可靠的轴封以保证系统和设备运行的安全性和经济性。LDTN系列凝结水泵轴封采用M7N/43-G9机械密封，由于该型号机械密封为单端面密封式机械密封，为保证机组真空，引入密封水在设备运行时形成水环密封。该设计对密封水压力调节的要求甚高，且与凝结水泵转速密不可分。由于大方电厂凝结水泵已完成变频改造，转速根据机组负荷变化频繁。当密封水流量过小时，必然会出现机组凝结水溶氧量高的安全隐患，在实际运行过程中经常出现因密封水压力调节不当而造成机组真空下降、凝结水含氧量的不合格等缺陷，最高达到300ug/L，超过标准30ug/L近10倍，严重影响机组运行的安全性和经济性。为保证机组运行的安全性和减少运行人员调节频度，凝结水泵的密封水流量较设计值相对过大。这样虽不会造成凝结水溶氧量过高，但必然造成密封水甩水，致使设备环境污染和设备锈蚀，影响机组的文明生产。同时密封水回水直接排入电厂排污系统，造成极大的浪费。
3.技术改造方案
3.1.凝结水泵机械密封优化
3.1.1原机械密封的结构与特点
M7N/43-G9机械密封为集装式单端面机械密封，其结构如图1所示。主要由组合轴套与定位圈、动环、静环、补偿环、弹簧、O形密封圈和压盖等组成。主要参数为：允许线速度不大于20 m/s;允许径向跳动为0.5～0.7 mm;允许轴向跳动1～2 mm;温度不大于230 ℃;压力不大于1.96 MPa。
3.1.2 优化改造方案
M7N/43-G9机械密封为集装式单端面机械密封，由于结构的特殊性，势必无法避免的造成密封水甩水现象，为此，利用汽轮机端部接触式汽封的新技术理念，在凝结水泵机械密封外加装一个接触式水封环。其结构如下图所示。
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现场改造实物如下：
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该技术改造的主要特点是通过在凝泵机械密封上部制作接触式水封环，在水封环下部制作密封胶条卡槽，安装时将通过该卡槽将密封胶条与凝结水泵主轴形成接触式密封，为巩固密封水的防飞溅效果，在接触式水封环中部增加一档水环。该接触式水封环具有结构简单，可灵活拆卸，所占空间较小的特点。水封装置在机械密封上部形成一个有效的水封环防止外部空气吸入泵内造成凝结水的含氧量增高。减少密封水外泄对泵体螺栓的腐蚀，提高设备的安全经济运行和外泄对设备运行环境的污染。
3.2.密封水回收系统改造
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LDTN系列凝结水泵原有密封水直接排入电厂排污系统，为保证机组的安全运行和变频改造等因素，致使凝结水泵密封水运行流量比设计值大得多，势必造成造成水资源的极大浪费。虽对凝结水泵机械密封外加装一个接触式水封环，可减少密封水外泄而污染环境，但无法根本解决密封水排入排污系统造成的浪费。为此，大方电厂汽机专业技术团队继续深挖设备改造潜力，将原密封水回水母管出口加装阀门进行关闭封堵，密封水不再排入电厂排污系统。同时新加工一密封水回收水箱，在回水母管中部开孔新增一路管道至回收水箱，水箱出口加装管道至凝结水泵A/B进口滤网前底部管道,依靠凝泵运行负压将密封水自动吸入回热加热系统，实现工质的回收再利用。另外，为配合凝泵A/B的切换运行方式，在回收水箱至凝泵A/B进口滤网前管道上分别加装隔离阀门，以保证回收系统和机组的安全、稳定运行。
4.改造效果
4.1.凝结水泵机械密封优化改造效果
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通过对大方电厂1#～4#机组凝结水泵机械密封改造，彻底解决了8台凝结水泵严重的机封甩水历史遗留问题，设备运行环境和文明生产治理水平得到显著提高，消除因凝结水泵机封甩水造成基础台版锈蚀影响设备后期的安全隐患问题。解决了因运行中密封水调整不当，而造成机组真空下降、凝结水含氧量的不合格等缺陷，提高机组运行的安全性和经济性，大大降低了机械密封的检修维护成本。同时，该改造具有良好的社会效益，在同型号、同机密封的凝结水泵上具有较高的推广价值，也为集装式单端面机械密封在其它方面的应用改造提供了高贵的经验。
4.2凝结水泵密封水回收系统改造效果
LDTN系列凝结水泵密封水回收系统改造，避免密封水排入电厂排污而造成的水资源浪费，有效实现工质的回收再利用，提高了机组运行的安全性和经济性。经现场实测，原单台凝结水泵密封水平均排水量约0.14t/h，按大方电厂2017年机组平均利用小时数4377.46小时，单台凝结水泵运行倍率1.38（2台凝泵同时运行时间折算为单台凝泵运行时间）计算，每年可节约凝泵密封水6.77万吨，按除盐水制水成本单价18元/t计算，年节约费用121.86万元。
5.结束语
本改造通过在机械密封外加装一个接触式水封环，增加密封水回收系统，在不对原设备造成根本性改变基础上，有效实现工质的回收再利用，提高了机组运行的安全性和经济性，大大降低了机械密封的检修维护成本。同时，在同型号、同机密封的凝结水泵上具有较高的推广价值，也为集装式单端面机械密封在其它方面的应用改造提供了高贵的经验。