引風機汽輪機軸加疏水的改造與優化

曾庭 ZENG Ting；關海東 GUAN Hai-dong；郭曉明 GUO Xiao-ming

（①中電投電力工程有限公司，上海 200000；②黑龍江省火電第一工程公司，哈爾濱 150090；③上海電力安裝第二工程公司，上海 200000）

（①CPI Power Engineering Co.，Ltd.，Shanghai 200000，China；②Heilongjiang Thermal Power No.1 Engineering Company，Harbin 150090，China；③Shanghai Power Erection No.2 Company，Shanghai 200000，China）

1 概述

在火力發電廠設備中軸封加熱器是回收軸封漏汽并利用其熱量來加熱凝結水的裝置，能夠減少能源損失，提高機組熱效率。回收的軸封漏汽經凝結水冷卻后凝結成水流入凝汽器，為滿足凝汽器的真空要求，原設計在軸加疏水管道上設計了自動疏水器。

2 設備簡介

2.1 軸加結構 某電廠的引風機汽輪機系統配置了獨立的軸封加熱器，汽輪機及軸封加熱器均屬東方汽輪機廠制造。其制造的軸封加熱器為JQ-15/15型汽封加熱器，結構圖[1]。

圖1 軸加結構圖（俯視圖）

圖2 軸加結構圖（側視圖）

2.2 軸加工作原理 如圖1、圖2所示，軸加分兩段腔室，左殼體⑤是第一段腔室，右殼體⑥是第二段腔室，由主蒸汽管來的蒸汽進入軸封抽氣器③，從抽氣器噴嘴噴出，這時蒸汽流速增加，壓力降低，在噴嘴吸喉進口前形成負壓區，則一段腔室內的不凝氣體被抽出。這樣一段腔室內部形成一定負壓，軸封漏汽進入一段腔室被管側凝結水冷卻，形成一段疏水。由于軸封抽氣器一段腔室內的不凝氣體抽出以及蒸汽冷凝，使一段腔室內保持負壓。一段腔室被抽出的不凝氣體與抽氣器的動力蒸汽混合進入二段腔室被管側凝結水冷卻，形成二段疏水。

3 軸加調試過程中出現的問題及采取的措施

在引風機汽輪機調試期間，在引風機汽輪機投軸封系統后，軸封加熱器在額定工作壓力及額定溫度情況下，軸封加熱器的疏水不暢，部分疏水從軸封加熱器排汽管道噴出，汽輪機軸封供汽調整無法進行。

引風機汽輪機軸封加熱器一、二段疏水設計院均采用浮球式自動疏水器將疏水疏至凝汽器（如圖3），此閥結構是疏水達到一定量將浮球頂起后將疏水排掉，但東方汽輪機廠供浮球式自動疏水閥的疏水孔徑只有φ10，其疏水流量很小，遠不能滿足實際軸封加熱器投運工況下疏水量，造成軸封加熱器疏水不暢。為了保證軸加的疏水量，在一、二段自動疏水器處各自增加一旁路，用旁路將軸加的疏水送走。打開旁路門后，加大了軸加疏水量，但同時軸加排空管倒吸空氣，凝汽器真空度降低。為保證引風機汽輪機調試，臨時采取了代用大疏水量的疏水器進行疏水運行。并聯系設計院將自動疏水器形式疏水改成水封形式。由于場地限制，無法采用單級水封，故采用多級水封。

圖3 軸加相關系統簡圖

圖4 多級水封示意簡圖

4 軸加疏水水封設計依據

4.1 模型建立 以圖4為計算模型，結合該電廠實際參數，對多級水封進行設計 多級水封每級水封管高度H按下式確定：H=（P0-P5）/nρg+δ

式中P0、P5——分別為軸加一（二）段腔室汽側壓力、凝汽器壓力，Pa;n——水封級數；ρ——疏水的密度，Kg/m3；δ——富裕度，即必須有H>h。

水封管的數目為n時，則相當于需用nh的冷凝水柱靜壓力平衡兩容器間的壓力差。多級水封工作時，各級空間壓力由下式確定：P1=P0-hρg P2=P1-hρg

P3=P2-hρg P4=P3-hρg

P0——軸加容器汽側壓力，Pa；P1、P2、P3、P4——各級水封空間 壓力，Pa；H——每級水封管高度，Pa。

水柱高度h為每相鄰兩水封管的壓力差，各級空間壓力依次遞減，即P0＞P1＞P2＞P3＞P4>P5。

已知軸加一段腔室汽側額定工作壓力-6kpa.g，二段腔室汽側額定工作壓力為常壓0kpa.g，凝汽器汽側額定工作壓力[2]-72kpa.g，水的密封ρ=1000kg/m3，重力加速度g=10N/kg

4.2 軸加一段疏水水封計算 對于一段疏水：①多級水封前后壓差：ΔP1=-6kpa.g-（-72kpa.g）=66kpa=66000pa；②考慮該電廠軸加與凝泵坑高差限制，每級水封管高度不能過高，故我們采用四級水封，每級水封水柱高度：h1=ΔP1/(nρg)=1.65m；③取δ=0.35m，則每級水封管高度H1=h1+δ=2m；④再加上水封管外的高度，則設計的軸加一段水封圖如圖5所示。

圖5 軸加一段腔室疏水4級水封

圖6 軸加二段腔室疏水4級水封

4.3 軸加二段疏水水封計算 對于二段疏水①多級水封前后壓差 ΔP2=0kpa.g-（-72kpa.g）=72kpa=72000pa；②考慮該電廠軸加與凝泵坑高差限制，每級水封管高度不能過高，故我們采用四級水封，每級水封水柱高度：h1=ΔP1/(nρg)=1.8m；③取δ=0.35m，則每級水封管高度H1=h1+δ=2.15m；④再加上水封管外的高度，則設計的軸加二段水封圖如圖6。設計改造完成后，投入運行時，在不同工況下，軸加一二段腔室水位穩定，一二段水封均運行良好。

5 結束語

軸加疏水配備合適的水封對機組運行非常重要。配置水封阻力過小，則會導致軸加水位低，軸封加熱器中的汽—氣混合物被拉入凝汽器中，使凝汽器的真空惡化，真空下降導致汽耗也增加，這就使機組的經濟效率降低，蒸汽進入凝汽器中使凝汽器的熱負荷增大，在循環水量不增加的情況下，凝汽器的真空必然會下降，若增加循環水量又會增加廠用電耗；配置的水封阻力過大，則導致軸加水位過高，而軸加水位過高，就有可能有水滿到軸封管，造成軸封處動靜摩擦，可能導致大軸彎曲。

[1]JQ-15/15型汽封加熱器結構圖[Z].東方汽輪機廠.

[2]NJK7-1.0型鍋爐引風機汽輪機產品使用說明書[Z].東方汽輪機廠.

[3]唐傳貴,王輝,楊學俠,鄭數.電廠高壓加熱器疏水系統改造及應用[J].安徽科技，2008(09).