自由浮球疏水器在汽輪機(jī)軸封疏水系統(tǒng)的應(yīng)用

周軍

【摘要】 本文通過(guò)對(duì)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(jí)水封的作用，剖析了異常工況下系統(tǒng)存在的問(wèn)題及安全隱患，提出采用自由浮球疏水器代替多級(jí)水封，簡(jiǎn)化系統(tǒng)及提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，解決存在問(wèn)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(jí)和單級(jí)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(jí)水封作為疏水密封裝置，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，存在著一定安全隱患，本文針對(duì)其存在問(wèn)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(lái)加熱主凝結(jié)水。由于這些蒸汽中含有空氣，它們?cè)谳S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(guò)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(rùn)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(jí)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(jí)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(jí)水封里的水灌滿后，它的水位是基本維持不變的。多級(jí)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(jí)水封作為加熱器疏水裝置由于沒有機(jī)械傳動(dòng)及電氣元件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(huì)影響再次啟動(dòng)時(shí)凝結(jié)水品質(zhì)。

正常工況下，軸封加熱器疏水通過(guò)多級(jí)水封增大疏水回水的阻力，經(jīng)過(guò)多級(jí)水封加上一定高差回到凝汽器汽側(cè)，流動(dòng)阻力加上高差剛好等于凝汽器的真空，但實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中由于工況變化，如果運(yùn)行控制不當(dāng)，多級(jí)水封易造成兩個(gè)結(jié)果，一是回水不暢（流動(dòng)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(guò)程中，會(huì)存在以下問(wèn)題：

3.1影響凝汽器真空

1.軸封加熱器采用多級(jí)水封疏水，一旦保持不住水位將影響直接凝汽器真空，多級(jí)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(guò)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(huì)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(huì)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(jí)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(jí)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(jí)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(jí)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(huì)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(huì)造成軸封回汽不能被充分用來(lái)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(guò)對(duì)以上問(wèn)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(duì)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(jí)水封用于該系統(tǒng)，使該系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單、可靠，完全解決空氣及蒸汽泄漏到凝汽器中的問(wèn)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(dòng)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(duì)零泄漏，確保使用壽命長(zhǎng)，在軸封加熱器疏水管道上長(zhǎng)周期可靠穩(wěn)定工作。

需要注意的問(wèn)題是，當(dāng)采用自動(dòng)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(dòng)“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(yǔ)

本文通過(guò)選用優(yōu)質(zhì)自由浮球疏水器替換多級(jí)水封，對(duì)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(jí)水封系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].中國(guó)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(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品， 2012（16）：130-131.