郝陽(yáng)陽(yáng)

(商丘裕東發(fā)電有限責(zé)任公司， 河南永城市 476600)

軸封加熱器疏水系統(tǒng)節(jié)能改造探討

郝陽(yáng)陽(yáng)

(商丘裕東發(fā)電有限責(zé)任公司， 河南永城市 476600)

為節(jié)約發(fā)電資源消耗，裕東電廠進(jìn)行了節(jié)能減排工作，根據(jù)軸封加熱器的工作原理，軸封加熱器零水位運(yùn)行時(shí)，對(duì)機(jī)組有較大的影響，通過(guò)改造疏水水位調(diào)節(jié)裝置，建立軸封加熱器的有效水位，很好的回收疏水熱量，提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

軸封加熱器；水位調(diào)節(jié)；節(jié)能

裕東電廠2×300 MW機(jī)組的軸封加熱器內(nèi)為零水位運(yùn)行方式，汽側(cè)冷卻后的疏水均直接排放至凝汽器，因疏水溫度在99℃左右，這部分熱量進(jìn)入凝汽器后被循環(huán)冷卻水冷卻，不僅沒(méi)有被有效利用，又增加了凝汽器的熱負(fù)荷。為節(jié)約發(fā)電資源消耗，進(jìn)行了裕東電廠的節(jié)能減排工作，通過(guò)建立軸封加熱器的有效水位，對(duì)疏水進(jìn)行冷卻達(dá)到疏水熱量的回收利用。

1 軸封加熱器的工作原理

軸封加熱器在軸封系統(tǒng)中的作用是用主凝結(jié)水來(lái)冷卻由各段軸封和高中壓主汽調(diào)節(jié)閥閥桿抽出的汽、氣混合物，在軸封加熱器汽側(cè)腔室內(nèi)形成并維持一定的真空，防止蒸汽從軸封端泄露，使混合物中的蒸汽凝結(jié)成水，從而回收工質(zhì)，又將汽、氣混合物的熱量傳給主凝結(jié)水，提高了汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，將混合物的溫度降低到軸封風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行在所允許的溫度。

軸封加熱器形式為直管表面式，臥式布置。加熱器鋼管用脹管方法緊固在外殼管板上，中間有隔板加固，同時(shí)，隔板的阻擋使殼側(cè)蒸汽曲折流動(dòng)，增加與水的換熱作用。加熱器兩端有兩個(gè)水室，被加熱的凝結(jié)水單流程由入口水室流動(dòng)至出口水室。運(yùn)行時(shí)，由軸封等部位的蒸汽在殼側(cè)流動(dòng)，加熱管側(cè)流動(dòng)凝結(jié)水。加熱后一部分乏汽由軸加風(fēng)機(jī)抽出，另一部分凝結(jié)成疏水由疏水管流出。軸封加熱器的汽側(cè)進(jìn)口處設(shè)有用于與熱力除氧器的余汽出口連通的余汽回收管路，在余汽回收管路上安裝有用于調(diào)節(jié)余汽排放方向和排放量的余汽控制裝置，余汽控制裝置上設(shè)有與大氣連通的出口。軸封加熱器的疏水出口通過(guò)冷凝水管路與水封筒的進(jìn)水口連通。

2 軸封加熱器零水位運(yùn)行對(duì)機(jī)組的影響

軸封加熱器零水位運(yùn)行時(shí)，U型水封被破壞，軸封加熱器中不凝結(jié)的汽、氣混合物直接排至凝汽器中。一方面，蒸汽進(jìn)入凝汽器中使凝汽器的熱負(fù)荷增加，在循環(huán)水量不增加的情況下，凝汽器的真空必會(huì)下降；另一方面，漏進(jìn)凝汽器的空氣量會(huì)增加，也會(huì)阻礙蒸汽凝結(jié)，從而使凝汽器真空降低。

3 軸加疏水系統(tǒng)水位調(diào)節(jié)節(jié)能改造

軸加疏水系統(tǒng)水位指的是軸封加熱器的疏水水位。軸封加熱器上軸封回汽管口與軸封風(fēng)機(jī)的抽汽口大致一樣高度，若軸封加熱器的水位過(guò)高，淹沒(méi)了風(fēng)機(jī)的抽汽口，那么軸加風(fēng)機(jī)就有可能抽出的不是氣體而是汽水混合物，使軸加風(fēng)機(jī)過(guò)負(fù)荷，嚴(yán)重時(shí)將造成電機(jī)燒壞。同時(shí)因?yàn)檩S封回汽是依靠軸封加熱器內(nèi)與軸封回汽母管的微壓差進(jìn)入軸封加熱器的，若軸封加熱器的水位過(guò)高，將使軸封回汽不暢，使其壓力升高，因機(jī)組60%額定負(fù)荷以上時(shí)為自密封，其漏汽量只與機(jī)組的功率有關(guān)，與軸加內(nèi)壓力無(wú)明顯的關(guān)系，故軸封溢流會(huì)開(kāi)大，這樣會(huì)增大凝汽器的熱負(fù)荷，若軸封溢流已達(dá)到全開(kāi)狀態(tài)，仍不能維持輕則使軸封汽順軸向大氣溢出，嚴(yán)重時(shí)還將引起軸封汽母管安全門(mén)動(dòng)作。而軸加疏水水位越低其傳熱量越高。

在進(jìn)行疏水熱量回收時(shí)，以系統(tǒng)優(yōu)化方式回收為主，盡可能減少設(shè)備投資，通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)，合理利用現(xiàn)有設(shè)備。根據(jù)對(duì)系統(tǒng)的分析，改造內(nèi)容如下。

(1)軸加疏水至凝汽器直通管加裝隔離閥門(mén)。

(2)軸加疏水至凝汽器直通管隔離閥前后，并聯(lián)加裝一“倒N型”自動(dòng)疏水調(diào)節(jié)器。

(3)軸封加熱器水位自動(dòng)控制，水位控制在水位計(jì)1/3～1/2范圍內(nèi)。

4 軸加疏水系統(tǒng)改造連接方式

在軸封加熱器至凝汽器疏水直通管上加裝DN50的閘閥用做軸封疏水隔離閥，通過(guò)Φ57×3管道經(jīng)彎管加工成“N”型管，上下接口分別連接隔離閥的進(jìn)、出口管道，與隔離閥并聯(lián)布置。

系統(tǒng)設(shè)置:疏水運(yùn)行方式控制，正常運(yùn)行情況下疏水經(jīng)疏水器排至水封筒進(jìn)入凝汽器，當(dāng)水位達(dá)高位或水位高報(bào)警開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，可調(diào)節(jié)疏水隔離閥控制水位在正常范圍。疏水水位越低其傳熱量越高。但不是越低越好，如果水位過(guò)低，則將使抽汽隨疏水進(jìn)入下一級(jí)加熱器，此時(shí)蒸汽的流速加快。水位在1/3～1/2最高水位時(shí)的傳熱量最大。改造后的系統(tǒng)見(jiàn)圖1。

節(jié)能改造所需材料節(jié)約，方式簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，有利于裕東電廠的效益提高。

5 節(jié)能效果分析

軸封加熱器的設(shè)計(jì)傳熱面積110 m2，汽側(cè)設(shè)計(jì)壓力0.098 MPa，設(shè)計(jì)進(jìn)汽溫度99℃，水側(cè)設(shè)計(jì)壓力3.8 MPa，設(shè)計(jì)進(jìn)水溫度63℃，水側(cè)設(shè)計(jì)流量 176 t/h，疏水溫度一般高于進(jìn)水溫度5℃～11℃，疏水水溫為71℃，水的比熱C＝4.187 kJ/(kg·℃)。由P1＝0.098 MPa，T1＝99℃，查焓熵表，可得軸封加熱器內(nèi)凝結(jié)水焓值H1＝415 kJ/kg。

凝汽器凝結(jié)水溫度為34℃～49℃，排汽壓力為-0.0053～-0.0118 MPa，凝汽器絕壓狀態(tài)按年平均壓力P2＝0.008 MPa，平均溫度T2＝41.5℃，凝汽器凝結(jié)水焓值H2＝173.8 kJ/kg。疏水端差取Δt＝6℃，疏水焓值H＝199 kJ/kg。

疏水水量L＝3400 kg/h，年平均利用小時(shí)為t＝6000 h，年最大回收熱量Q＝4406400000 kJ，折合標(biāo)煤約150.3 t。