軸封加熱器疏水系統節能改造探討

郝陽陽

(商丘裕東發電有限責任公司， 河南永城市 476600)

軸封加熱器疏水系統節能改造探討

郝陽陽

(商丘裕東發電有限責任公司， 河南永城市 476600)

為節約發電資源消耗，裕東電廠進行了節能減排工作，根據軸封加熱器的工作原理，軸封加熱器零水位運行時，對機組有較大的影響，通過改造疏水水位調節裝置，建立軸封加熱器的有效水位，很好的回收疏水熱量，提高機組運行經濟性，從而達到節能降耗的目的。

軸封加熱器；水位調節；節能

裕東電廠2×300 MW機組的軸封加熱器內為零水位運行方式，汽側冷卻后的疏水均直接排放至凝汽器，因疏水溫度在99℃左右，這部分熱量進入凝汽器后被循環冷卻水冷卻，不僅沒有被有效利用，又增加了凝汽器的熱負荷。為節約發電資源消耗，進行了裕東電廠的節能減排工作，通過建立軸封加熱器的有效水位，對疏水進行冷卻達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中的作用是用主凝結水來冷卻由各段軸封和高中壓主汽調節閥閥桿抽出的汽、氣混合物，在軸封加熱器汽側腔室內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成水，從而回收工質，又將汽、氣混合物的熱量傳給主凝結水，提高了汽輪機熱力系統的經濟性。同時，將混合物的溫度降低到軸封風機長期運行在所允許的溫度。

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，隔板的阻擋使殼側蒸汽曲折流動，增加與水的換熱作用。加熱器兩端有兩個水室，被加熱的凝結水單流程由入口水室流動至出口水室。運行時，由軸封等部位的蒸汽在殼側流動，加熱管側流動凝結水。加熱后一部分乏汽由軸加風機抽出，另一部分凝結成疏水由疏水管流出。軸封加熱器的汽側進口處設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節余汽排放方向和排放量的余汽控制裝置，余汽控制裝置上設有與大氣連通的出口。軸封加熱器的疏水出口通過冷凝水管路與水封筒的進水口連通。

2 軸封加熱器零水位運行對機組的影響

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

3 軸加疏水系統水位調節節能改造

軸加疏水系統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機的抽汽口大致一樣高度，若軸封加熱器的水位過高，淹沒了風機的抽汽口，那么軸加風機就有可能抽出的不是氣體而是汽水混合物，使軸加風機過負荷，嚴重時將造成電機燒壞。同時因為軸封回汽是依靠軸封加熱器內與軸封回汽母管的微壓差進入軸封加熱器的，若軸封加熱器的水位過高，將使軸封回汽不暢，使其壓力升高，因機組60%額定負荷以上時為自密封，其漏汽量只與機組的功率有關，與軸加內壓力無明顯的關系，故軸封溢流會開大，這樣會增大凝汽器的熱負荷，若軸封溢流已達到全開狀態，仍不能維持輕則使軸封汽順軸向大氣溢出，嚴重時還將引起軸封汽母管安全門動作。而軸加疏水水位越低其傳熱量越高。

在進行疏水熱量回收時，以系統優化方式回收為主，盡可能減少設備投資，通過優化系統，合理利用現有設備。根據對系統的分析，改造內容如下。

(1)軸加疏水至凝汽器直通管加裝隔離閥門。

(2)軸加疏水至凝汽器直通管隔離閥前后，并聯加裝一“倒N型”自動疏水調節器。

(3)軸封加熱器水位自動控制，水位控制在水位計1/3～1/2范圍內。

4 軸加疏水系統改造連接方式

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Φ57×3管道經彎管加工成“N”型管，上下接口分別連接隔離閥的進、出口管道，與隔離閥并聯布置。

系統設置:疏水運行方式控制，正常運行情況下疏水經疏水器排至水封筒進入凝汽器，當水位達高位或水位高報警開關動作時，可調節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，如果水位過低，則將使抽汽隨疏水進入下一級加熱器，此時蒸汽的流速加快。水位在1/3～1/2最高水位時的傳熱量最大。改造后的系統見圖1。

節能改造所需材料節約，方式簡單，可操作性強，有利于裕東電廠的效益提高。

5 節能效果分析

軸封加熱器的設計傳熱面積110 m2，汽側設計壓力0.098 MPa，設計進汽溫度99℃，水側設計壓力3.8 MPa，設計進水溫度63℃，水側設計流量 176 t/h，疏水溫度一般高于進水溫度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，可得軸封加熱器內凝結水焓值H1＝415 kJ/kg。

凝汽器凝結水溫度為34℃～49℃，排汽壓力為-0.0053～-0.0118 MPa，凝汽器絕壓狀態按年平均壓力P2＝0.008 MPa，平均溫度T2＝41.5℃，凝汽器凝結水焓值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，年平均利用小時為t＝6000 h，年最大回收熱量Q＝4406400000 kJ，折合標煤約150.3 t。