东北郊一级中继泵站高温供水增压泵冷却系统改造

刘海靖

（天津市热电有限公司，天津300000）

1 原冷却系统散热系统概述

原一级泵站高温冷却系统于2011 年与泵站一同设计和投运，用于各台高温供水泵#3 瓦与#4 瓦机械密封的冷却，目的为防止水泵机械密封的水膜在高温下（介质日常运行60℃～100℃左右，设计温度130℃）气化，从而导致机械密封干磨失效。冷却系统内冷却水采用开式冷却模式，冷却水由冷却水泵升压并联流经每台高温泵每个机械密封内循环水热交换器后，打至楼顶玻璃钢冷却塔，利用多层填料扩大散热面积，经冷却风机强制散热和自然空气对流散热后，自然静压回流至冷却水泵入口管开始下次循环。

上述冷却方式经过8 年运行，逐步显现出一些弊端，最主要的有两点：

1.1 开式冷却弊端：开式冷却塔冷却效果非常明显，寒冬之际经常结有厚厚的冰体，但却不可避免的带来杂质的进入，导致水质变差，且空气的进入更易使管道（目前所用为DN40 镀锌管）结垢，由于供热系统的特点一般为运行半年停运半年，这种条件下管道内会加速结垢，运行时部分水垢掉落进入冷却系统，影响系统运行。

1.2 填料弊端：原冷却塔填料为树脂材料，不易结垢且重量轻，但在室外运行（冬季寒冷风吹、夏季炎热暴晒）的条件下老化的速率非常快，2018～2019 年采暖季尤为的明显，已经可以明显看到碎片的掉落。

1.3 综合影响

老化散落的填料碎片与管道内结垢的综合作用下，导致管道内水流截面越来越小，冷却塔出水至冷却泵入口明显流量不足，为保持冷却水泵正常运行，需要从补水箱补水，从而造成系统内水量增压，冷却塔持续溢流。

水垢与填料碎片进入系统，会阻塞泵前除污器（频繁清污）和高温泵机封循环水热交换器（导致热交换效率下降，机械密封内循环水温度升高）。

2018～2019 年采暖季运行后期，冷却系统的问题已经严重影响到系统的正常运行，故暂时采用临时措施维持系统运行，计划2019 年进行检修改造。

2 改造后的冷却系统

原计划更换现状冷却塔（附属楼3 层屋顶）且采用闭式循环系统，但后经综合考虑，决定采取安装散热器（泵站厂房旁零米）的方式替代冷却塔（附属楼3 层屋顶），原因有二：

2.1 如采取同样的冷却塔，由于环境及材质的影响，运行几年之后必然还会出现填料老化至管道堵塞的情况；

2.2 如采用闭式冷却塔，由于结构的原因，将大大增加冷却塔重量（内部全部金属管路）及附属设备（喷淋冷却设备、冷风扇、还有水泵、排水、补水等），对于屋顶承重安全、设备维护量、设备故障率等等都是巨大的考验；

因上述原因，2019 年检修期冷却系统采用了工业散热器闭式冷却方式，新系统投资小、便于安装、维护，利用管道和阀门可以形成多种介质流动方式，新系统经设计院专业人员核算，理论上满足运行工况，其他兄弟热电公司泵站并无此种方案可供参考，一级泵站为第一个采用此种冷却方式，如运行效果显著可以推广使用。

2.2.1 散热器参数：流量为7t/m3（符合冷却水泵额定流量）,温降7℃（满足冷却要求：32℃25℃）；

2.2.2 散热器内部管路采用304 不锈钢材质，进一步减少水垢的产生；

2.2.3 散热器利用多组翅片增加散热面积；

2.2.4 散热器安装在泵站外部紧贴泵站，位于现状水箱处墙体外侧，水泥基础，角钢支架：

2.2.5 散热器入口与原站内冷却系统换热器出口管道入地前利用新加三通连接，并安装相应的阀门与Y 型除污器；

2.2.6 散热器出口直接连至站内水箱顶端，水箱顶部开孔进水；

2.2.7 散热器出入口安装专用的阀门，并安装排气球阀；

2.2.8 散热器出口管专门引一条排水管与原系统站内排水管连接，设置排水球阀；

2.2.9 新敷设管道不入地，采用悬空布置，出口管稍低于散热器本体高度，方便散热器彻底排水；

2.2.10 散热器出、入口及冷却水泵入口添加压力与温度的就地测点，方便掌握运行工况；

2.2.11 散热器出口至站内水箱上方设置阀门可以连接临时自来水，做散热器反冲洗使用。

3 新冷却系统优点

3.1 投资小，便于安装维护。

3.2 扩展灵活，可以增减散热片、增加冷却风机强制对流冷却等改变散热效果。

表1

3.3 无填料，不会老化掉落。

3.4 闭式系统（虽进入水箱，但水箱相对封闭，和楼顶露天环境天壤之别），基本不会进入杂质，且为软化水，管道内部及热交换器不易结垢和阻塞。

4 新系统多种运行方式

4.1 冷却水泵→高温泵机械密封循环水热交换器→散热器→水箱→冷却水泵

4.2 冷却水泵→高温泵机械密封循环水热交换器→散热器→冷却水泵

4.3 冷却水泵→高温泵机械密封循环水热交换器→水箱→冷却水泵

4.4 冷却水泵→高温泵机械密封循环水热交换器→冷却水泵

4.5 外接带压水源→冷却水泵（停运条件下）→高温泵机械密封循环水热交换器→排水沟（由于特殊原因两台冷却水泵均无法启动的情况下，为保持高温泵正常运行采用此运行模式）

4.6 外接带压水源→散热器→排水沟（散热器反冲洗）

5 新冷却系统运行效果

新系统本采暖季（2019～2020 年采暖季）投入运行后运行至今，效果良好，冷却泵入口压力充足，出口压力稳定0.8MPa 左右，冷却后的机封循环水随泵内水温升降，温降20～30℃左右，完全满足高温泵运行需要（表1）。