自由浮球疏水器在汽輪機軸封疏水系統(tǒng)的應用

周軍

【摘要】 本文通過對傳統(tǒng)汽輪機軸封加熱疏水系統(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，有效提高了機組運行的安全性和經濟性。

【關鍵詞】 汽輪機軸封疏水系統(tǒng) 自由浮球疏水器 應用

一、引言

火力發(fā)電廠汽輪機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浮球式。傳統(tǒng)汽輪機軸封疏水系統(tǒng)選用多級水封作為疏水密封裝置，在實際運行過程中，存在著一定安全隱患，本文針對其存在問題，提出具體改進措施進行優(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

它是汽輪機軸封系統(tǒng)中的一個重要熱交換設備，收集汽輪機各個汽缸軸端汽封漏汽和汽輪機主要閥門門桿漏汽，并利用這些蒸汽的熱能來加熱主凝結水。由于這些蒸汽中含有空氣，它們在軸封加熱器中放熱時，其蒸汽凝結成水，同時逸出空氣，空氣通過軸抽風機抽出。軸封加熱器不僅回收了工質，利用了漏汽能量，提高了汽輪機熱力系統(tǒng)經濟性，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)境和汽機潤滑油系統(tǒng)，其在正常運行時處于微負壓狀態(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

傳統(tǒng)汽輪機軸封加熱器疏水系統(tǒng)設計時考慮到凝汽器真空環(huán)境及極低的工作壓力，通常選用U形管多級水封進行汽水隔離，其作用是維持軸封加熱器疏水水位，保護真空，一旦多級水封里的水灌滿后，它的水位是基本維持不變的。多級水封在工作時必須產生高于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械傳動及電氣元件，結構簡單、維護方便，但停機后水封管內殘留積水，易造成金屬銹蝕，會影響再次啟動時凝結水品質。

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，經過多級水封加上一定高差回到凝汽器汽側，流動阻力加上高差剛好等于凝汽器的真空，但實際運行過程中由于工況變化，如果運行控制不當，多級水封易造成兩個結果，一是回水不暢（流動阻力大時），一是漏真空（回水阻力小時）[1]。

三、系統(tǒng)優(yōu)化的思路和應用

通常汽輪機軸封加熱器疏水系統(tǒng)如圖一：

該系統(tǒng)在實際運行過程中，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，軸封加熱器的汽側就直接與凝汽器相通，使軸封加熱器汽側通過軸抽風機與大氣直接相通，軸封加熱器中不凝結的汽-氣混合物直接排入凝汽器中。一方面，蒸汽進入凝汽器中使凝汽器的熱負荷增大，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，從而使凝汽器真空降低[2]，處理不當將導致機組停機。

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，當多級水封管由于腐蝕、砂眼等原因發(fā)生泄漏時也可能造成凝汽器真空下降或者在做真空嚴密性試驗時造成漏氣率偏高，影響機組經濟性。

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整不當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；多級水封內部發(fā)生氣塞、水塞造成軸封加熱器疏水不暢，都會導致軸封加熱器水位異常升高。另外，軸抽風機工作異常、軸封加熱器泄漏等也可能導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水，大部分直接由軸抽風機排出，從而降低機組經濟性。同時大量汽水由軸抽風機排出也增加了軸抽風機耗電量，使發(fā)電廠廠用電率升高，嚴重時可能燒毀軸抽風機電機。

通過對以上問題的分析，本文創(chuàng)新思路，提出了改進思路：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)改進的技術方案設計如圖二：

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、運行水平、故障狀況以及維護、檢修工作量大小等取決于疏水器自身的可靠性、密封性以及維護和檢修工作量大小。故在選用疏水器時，必須嚴格選用可靠設備，要求所選用自由浮球式疏水器應達到ISO7841零泄漏標準，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（即時在0.01MPA的工況最小壓差下），達到絕對零泄漏，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，當采用自動疏水器后，需要解決軸封加熱器內部水位控制，當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”的方式運行？如果軸封加熱器本身技術條件允許的話，反而可以增加軸封加熱器的傳熱效率，若使軸封加熱器內部保持一定水位，可將軸封加熱器疏水口由底部移到側面的相應高度位置即可。

四、結束語

本文通過選用優(yōu)質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)停機后水封管內殘留積水造成的金屬銹蝕，密封嚴密，維護方便，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目已經用疏水器代替U形管使用，在投入運行后取得了明顯成效。

參 考 文 獻

[1] 李秀江.火力發(fā)電廠軸加和多級水封系統(tǒng)應用研究[J].中國高新技術企業(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].中國新技術新產品， 2012（16）：130-131.