引风机汽轮机轴加疏水的改造与优化

曾庭 ZENG Ting；关海东 GUAN Hai-dong；郭晓明 GUO Xiao-ming

（①中电投电力工程有限公司，上海 200000；②黑龙江省火电第一工程公司，哈尔滨 150090；③上海电力安装第二工程公司，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

在火力发电厂设备中轴封加热器是回收轴封漏汽并利用其热量来加热凝结水的装置，能够减少能源损失，提高机组热效率。回收的轴封漏汽经凝结水冷却后凝结成水流入凝汽器，为满足凝汽器的真空要求，原设计在轴加疏水管道上设计了自动疏水器。

2 设备简介

2.1 轴加结构 某电厂的引风机汽轮机系统配置了独立的轴封加热器，汽轮机及轴封加热器均属东方汽轮机厂制造。其制造的轴封加热器为JQ-15/15型汽封加热器，结构图[1]。

图1 轴加结构图（俯视图）

图2 轴加结构图（侧视图）

2.2 轴加工作原理 如图1、图2所示，轴加分两段腔室，左壳体⑤是第一段腔室，右壳体⑥是第二段腔室，由主蒸汽管来的蒸汽进入轴封抽气器③，从抽气器喷嘴喷出，这时蒸汽流速增加，压力降低，在喷嘴吸喉进口前形成负压区，则一段腔室内的不凝气体被抽出。这样一段腔室内部形成一定负压，轴封漏汽进入一段腔室被管侧凝结水冷却，形成一段疏水。由于轴封抽气器一段腔室内的不凝气体抽出以及蒸汽冷凝，使一段腔室内保持负压。一段腔室被抽出的不凝气体与抽气器的动力蒸汽混合进入二段腔室被管侧凝结水冷却，形成二段疏水。

3 轴加调试过程中出现的问题及采取的措施

在引风机汽轮机调试期间，在引风机汽轮机投轴封系统后，轴封加热器在额定工作压力及额定温度情况下，轴封加热器的疏水不畅，部分疏水从轴封加热器排汽管道喷出，汽轮机轴封供汽调整无法进行。

引风机汽轮机轴封加热器一、二段疏水设计院均采用浮球式自动疏水器将疏水疏至凝汽器（如图3），此阀结构是疏水达到一定量将浮球顶起后将疏水排掉，但东方汽轮机厂供浮球式自动疏水阀的疏水孔径只有φ10，其疏水流量很小，远不能满足实际轴封加热器投运工况下疏水量，造成轴封加热器疏水不畅。为了保证轴加的疏水量，在一、二段自动疏水器处各自增加一旁路，用旁路将轴加的疏水送走。打开旁路门后，加大了轴加疏水量，但同时轴加排空管倒吸空气，凝汽器真空度降低。为保证引风机汽轮机调试，临时采取了代用大疏水量的疏水器进行疏水运行。并联系设计院将自动疏水器形式疏水改成水封形式。由于场地限制，无法采用单级水封，故采用多级水封。

图3 轴加相关系统简图

图4 多级水封示意简图

4 轴加疏水水封设计依据

4.1 模型建立 以图4为计算模型，结合该电厂实际参数，对多级水封进行设计 多级水封每级水封管高度H按下式确定：H=（P0-P5）/nρg+δ

式中P0、P5——分别为轴加一（二）段腔室汽侧压力、凝汽器压力，Pa;n——水封级数；ρ——疏水的密度，Kg/m3；δ——富裕度，即必须有H>h。

水封管的数目为n时，则相当于需用nh的冷凝水柱静压力平衡两容器间的压力差。多级水封工作时，各级空间压力由下式确定：P1=P0-hρg P2=P1-hρg

P3=P2-hρg P4=P3-hρg

P0——轴加容器汽侧压力，Pa；P1、P2、P3、P4——各级水封空间 压力，Pa；H——每级水封管高度，Pa。

水柱高度h为每相邻两水封管的压力差，各级空间压力依次递减，即P0＞P1＞P2＞P3＞P4>P5。

已知轴加一段腔室汽侧额定工作压力-6kpa.g，二段腔室汽侧额定工作压力为常压0kpa.g，凝汽器汽侧额定工作压力[2]-72kpa.g，水的密封ρ=1000kg/m3，重力加速度g=10N/kg

4.2 轴加一段疏水水封计算 对于一段疏水：①多级水封前后压差：ΔP1=-6kpa.g-（-72kpa.g）=66kpa=66000pa；②考虑该电厂轴加与凝泵坑高差限制，每级水封管高度不能过高，故我们采用四级水封，每级水封水柱高度：h1=ΔP1/(nρg)=1.65m；③取δ=0.35m，则每级水封管高度H1=h1+δ=2m；④再加上水封管外的高度，则设计的轴加一段水封图如图5所示。

图5 轴加一段腔室疏水4级水封

图6 轴加二段腔室疏水4级水封

4.3 轴加二段疏水水封计算 对于二段疏水①多级水封前后压差 ΔP2=0kpa.g-（-72kpa.g）=72kpa=72000pa；②考虑该电厂轴加与凝泵坑高差限制，每级水封管高度不能过高，故我们采用四级水封，每级水封水柱高度：h1=ΔP1/(nρg)=1.8m；③取δ=0.35m，则每级水封管高度H1=h1+δ=2.15m；④再加上水封管外的高度，则设计的轴加二段水封图如图6。设计改造完成后，投入运行时，在不同工况下，轴加一二段腔室水位稳定，一二段水封均运行良好。

5 结束语

轴加疏水配备合适的水封对机组运行非常重要。配置水封阻力过小，则会导致轴加水位低，轴封加热器中的汽—气混合物被拉入凝汽器中，使凝汽器的真空恶化，真空下降导致汽耗也增加，这就使机组的经济效率降低，蒸汽进入凝汽器中使凝汽器的热负荷增大，在循环水量不增加的情况下，凝汽器的真空必然会下降，若增加循环水量又会增加厂用电耗；配置的水封阻力过大，则导致轴加水位过高，而轴加水位过高，就有可能有水满到轴封管，造成轴封处动静摩擦，可能导致大轴弯曲。

[1]JQ-15/15型汽封加热器结构图[Z].东方汽轮机厂.

[2]NJK7-1.0型锅炉引风机汽轮机产品使用说明书[Z].东方汽轮机厂.

[3]唐传贵,王辉,杨学侠,郑数.电厂高压加热器疏水系统改造及应用[J].安徽科技，2008(09).