周軍

【摘要】 本文通過對傳統(tǒng)汽輪機(jī)軸封加熱疏水系統(tǒng)的分析，闡述軸封加熱器及多級水封的作用，剖析了異常工況下系統(tǒng)存在的問題及安全隱患，提出采用自由浮球疏水器代替多級水封，簡化系統(tǒng)及提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，解決存在問題，有效提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

【關(guān)鍵詞】 汽輪機(jī)軸封疏水系統(tǒng) 自由浮球疏水器 應(yīng)用

一、引言

火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組的軸封加熱器疏水方式一般分為水封式和低位水箱式，水封式又分為多級和單級水封，低位水箱式分為疏水式和內(nèi)浮球式。傳統(tǒng)汽輪機(jī)軸封疏水系統(tǒng)選用多級水封作為疏水密封裝置，在實(shí)際運(yùn)行過程中，存在著一定安全隱患，本文針對其存在問題，提出具體改進(jìn)措施進(jìn)行優(yōu)化系統(tǒng)。

二、軸封加熱疏水系統(tǒng)的分析

2.1軸封加熱器的作用

它是汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)中的一個(gè)重要熱交換設(shè)備，收集汽輪機(jī)各個(gè)汽缸軸端汽封漏汽和汽輪機(jī)主要閥門門桿漏汽，并利用這些蒸汽的熱能來加熱主凝結(jié)水。由于這些蒸汽中含有空氣，它們在軸封加熱器中放熱時(shí)，其蒸汽凝結(jié)成水，同時(shí)逸出空氣，空氣通過軸抽風(fēng)機(jī)抽出。軸封加熱器不僅回收了工質(zhì)，利用了漏汽能量，提高了汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性，又分離了空氣，保證了軸封系統(tǒng)的正常工作，防止蒸汽從端部汽封漏出污染環(huán)境和汽機(jī)潤滑油系統(tǒng)，其在正常運(yùn)行時(shí)處于微負(fù)壓狀態(tài)，壓力大約在-6kPa左右，與凝汽器真空壓差約10m水柱。

2.2多級水封的作用及特點(diǎn)

傳統(tǒng)汽輪機(jī)軸封加熱器疏水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮到凝汽器真空環(huán)境及極低的工作壓力，通常選用U形管多級水封進(jìn)行汽水隔離，其作用是維持軸封加熱器疏水水位，保護(hù)真空，一旦多級水封里的水灌滿后，它的水位是基本維持不變的。多級水封在工作時(shí)必須產(chǎn)生高于10m水柱的阻力方可既保證疏水暢通，又能阻止空氣漏入。使用多級水封作為加熱器疏水裝置由于沒有機(jī)械傳動及電氣元件，結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便，但停機(jī)后水封管內(nèi)殘留積水，易造成金屬銹蝕，會影響再次啟動時(shí)凝結(jié)水品質(zhì)。

正常工況下，軸封加熱器疏水通過多級水封增大疏水回水的阻力，經(jīng)過多級水封加上一定高差回到凝汽器汽側(cè)，流動阻力加上高差剛好等于凝汽器的真空，但實(shí)際運(yùn)行過程中由于工況變化，如果運(yùn)行控制不當(dāng)，多級水封易造成兩個(gè)結(jié)果，一是回水不暢（流動阻力大時(shí)），一是漏真空（回水阻力小時(shí)）[1]。

三、系統(tǒng)優(yōu)化的思路和應(yīng)用

通常汽輪機(jī)軸封加熱器疏水系統(tǒng)如圖一：

該系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中，會存在以下問題：

3.1影響凝汽器真空

1.軸封加熱器采用多級水封疏水，一旦保持不住水位將影響直接凝汽器真空，多級水封管失水時(shí)，軸封加熱器的汽側(cè)就直接與凝汽器相通，使軸封加熱器汽側(cè)通過軸抽風(fēng)機(jī)與大氣直接相通，軸封加熱器中不凝結(jié)的汽-氣混合物直接排入凝汽器中。一方面，蒸汽進(jìn)入凝汽器中使凝汽器的熱負(fù)荷增大，在循環(huán)水量不增加的情況下，凝汽器的真空必然會下降；另一方面，漏入凝汽器空氣量增大，使氣體分壓力升高，也會阻礙蒸汽凝結(jié)，從而使凝汽器真空降低[2]，處理不當(dāng)將導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)。

2.多級水封一般安裝的環(huán)境比較潮濕，水封管容易發(fā)生腐蝕，當(dāng)多級水封管由于腐蝕、砂眼等原因發(fā)生泄漏時(shí)也可能造成凝汽器真空下降或者在做真空嚴(yán)密性試驗(yàn)時(shí)造成漏氣率偏高，影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。

3.2影響軸封加熱器正常水位

由于多級水封出口閥門故障或者調(diào)整不當(dāng)可能造成軸封加熱器疏水不暢，造成軸封加熱器水位異常升高；多級水封內(nèi)部發(fā)生氣塞、水塞造成軸封加熱器疏水不暢，都會導(dǎo)致軸封加熱器水位異常升高。另外，軸抽風(fēng)機(jī)工作異常、軸封加熱器泄漏等也可能導(dǎo)致軸封加熱器水位出現(xiàn)異常變化。軸封加熱器水位異常升高甚至滿水會造成軸封回汽不能被充分用來加熱凝結(jié)水，大部分直接由軸抽風(fēng)機(jī)排出，從而降低機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)大量汽水由軸抽風(fēng)機(jī)排出也增加了軸抽風(fēng)機(jī)耗電量，使發(fā)電廠廠用電率升高，嚴(yán)重時(shí)可能燒毀軸抽風(fēng)機(jī)電機(jī)。

通過對以上問題的分析，本文創(chuàng)新思路，提出了改進(jìn)思路：基于自由浮球疏水器的原理，對軸封疏水系統(tǒng)提出改進(jìn)措施，創(chuàng)新采用自由浮球疏水器代替U形管多級水封用于該系統(tǒng)，使該系統(tǒng)更加簡單、可靠，完全解決空氣及蒸汽泄漏到凝汽器中的問題，確保了軸封加熱器及凝汽器兩方面的正常工作狀態(tài)，使得疏水順暢。

系統(tǒng)改進(jìn)的技術(shù)方案設(shè)計(jì)如圖二：

采用自動疏水器后軸封加熱器疏水情況主要取決于疏水器的性能，即疏水系統(tǒng)的投入情況、運(yùn)行水平、故障狀況以及維護(hù)、檢修工作量大小等取決于疏水器自身的可靠性、密封性以及維護(hù)和檢修工作量大小。故在選用疏水器時(shí)，必須嚴(yán)格選用可靠設(shè)備，要求所選用自由浮球式疏水器應(yīng)達(dá)到ISO7841零泄漏標(biāo)準(zhǔn)，具有寬幅的工作差壓，可用于軸封加熱器極低的壓差條件下疏水（即時(shí)在0.01MPA的工況最小壓差下），達(dá)到絕對零泄漏，確保使用壽命長，在軸封加熱器疏水管道上長周期可靠穩(wěn)定工作。

需要注意的問題是，當(dāng)采用自動疏水器后，需要解決軸封加熱器內(nèi)部水位控制，當(dāng)疏水器確保了在線的自動“阻汽排水”作用前提下，軸封加熱器是否可以采取“燒干鍋”的方式運(yùn)行？如果軸封加熱器本身技術(shù)條件允許的話，反而可以增加軸封加熱器的傳熱效率，若使軸封加熱器內(nèi)部保持一定水位，可將軸封加熱器疏水口由底部移到側(cè)面的相應(yīng)高度位置即可。

四、結(jié)束語

本文通過選用優(yōu)質(zhì)自由浮球疏水器替換多級水封，對傳統(tǒng)軸封加熱器疏水系統(tǒng)優(yōu)化，投資少，系統(tǒng)汽水隔離性能更好，提高軸封加熱器換熱效率，且減少原先U型管所占空間，消除原系統(tǒng)停機(jī)后水封管內(nèi)殘留積水造成的金屬銹蝕，密封嚴(yán)密，維護(hù)方便，其可靠性和穩(wěn)定性大大提高，近些年一些新建電力工程項(xiàng)目已經(jīng)用疏水器代替U形管使用，在投入運(yùn)行后取得了明顯成效。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 李秀江.火力發(fā)電廠軸加和多級水封系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016（14）：43-44.

[2] 顏云. 軸封加熱器疏水系統(tǒng)優(yōu)化改造探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品， 2012（16）：130-131.