周军

【摘要】 本文通過对传统汽轮机轴封加热疏水系统的分析，阐述轴封加热器及多级水封的作用，剖析了异常工况下系统存在的问题及安全隐患，提出采用自由浮球疏水器代替多级水封，简化系统及提高系统的稳定性，解决存在问题，有效提高了机组运行的安全性和经济性。

【关键词】 汽轮机轴封疏水系统 自由浮球疏水器 应用

一、引言

火力发电厂汽轮机组的轴封加热器疏水方式一般分为水封式和低位水箱式，水封式又分为多级和单级水封，低位水箱式分为疏水式和内浮球式。传统汽轮机轴封疏水系统选用多级水封作为疏水密封装置，在实际运行过程中，存在着一定安全隐患，本文针对其存在问题，提出具体改进措施进行优化系统。

二、轴封加热疏水系统的分析

2.1轴封加热器的作用

它是汽轮机轴封系统中的一个重要热交换设备，收集汽轮机各个汽缸轴端汽封漏汽和汽轮机主要阀门门杆漏汽，并利用这些蒸汽的热能来加热主凝结水。由于这些蒸汽中含有空气，它们在轴封加热器中放热时，其蒸汽凝结成水，同时逸出空气，空气通过轴抽风机抽出。轴封加热器不仅回收了工质，利用了漏汽能量，提高了汽轮机热力系统经济性，又分离了空气，保证了轴封系统的正常工作，防止蒸汽从端部汽封漏出污染环境和汽机润滑油系统，其在正常运行时处于微负压状态，压力大约在-6kPa左右，与凝汽器真空压差约10m水柱。

2.2多级水封的作用及特点

传统汽轮机轴封加热器疏水系统设计时考虑到凝汽器真空环境及极低的工作压力，通常选用U形管多级水封进行汽水隔离，其作用是维持轴封加热器疏水水位，保护真空，一旦多级水封里的水灌满后，它的水位是基本维持不变的。多级水封在工作时必须产生高于10m水柱的阻力方可既保证疏水畅通，又能阻止空气漏入。使用多级水封作为加热器疏水装置由于没有机械传动及电气元件，结构简单、维护方便，但停机后水封管内残留积水，易造成金属锈蚀，会影响再次启动时凝结水品质。

正常工况下，轴封加热器疏水通过多级水封增大疏水回水的阻力，经过多级水封加上一定高差回到凝汽器汽侧，流动阻力加上高差刚好等于凝汽器的真空，但实际运行过程中由于工况变化，如果运行控制不当，多级水封易造成两个结果，一是回水不畅（流动阻力大时），一是漏真空（回水阻力小时）[1]。

三、系统优化的思路和应用

通常汽轮机轴封加热器疏水系统如图一：

该系统在实际运行过程中，会存在以下问题：

3.1影响凝汽器真空

1.轴封加热器采用多级水封疏水，一旦保持不住水位将影响直接凝汽器真空，多级水封管失水时，轴封加热器的汽侧就直接与凝汽器相通，使轴封加热器汽侧通过轴抽风机与大气直接相通，轴封加热器中不凝结的汽-气混合物直接排入凝汽器中。一方面，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；另一方面，漏入凝汽器空气量增大，使气体分压力升高，也会阻碍蒸汽凝结，从而使凝汽器真空降低[2]，处理不当将导致机组停机。

2.多级水封一般安装的环境比较潮湿，水封管容易发生腐蚀，当多级水封管由于腐蚀、砂眼等原因发生泄漏时也可能造成凝汽器真空下降或者在做真空严密性试验时造成漏气率偏高，影响机组经济性。

3.2影响轴封加热器正常水位

由于多级水封出口阀门故障或者调整不当可能造成轴封加热器疏水不畅，造成轴封加热器水位异常升高；多级水封内部发生气塞、水塞造成轴封加热器疏水不畅，都会导致轴封加热器水位异常升高。另外，轴抽风机工作异常、轴封加热器泄漏等也可能导致轴封加热器水位出现异常变化。轴封加热器水位异常升高甚至满水会造成轴封回汽不能被充分用来加热凝结水，大部分直接由轴抽风机排出，从而降低机组经济性。同时大量汽水由轴抽风机排出也增加了轴抽风机耗电量，使发电厂厂用电率升高，严重时可能烧毁轴抽风机电机。

通过对以上问题的分析，本文创新思路，提出了改进思路：基于自由浮球疏水器的原理，对轴封疏水系统提出改进措施，创新采用自由浮球疏水器代替U形管多级水封用于该系统，使该系统更加简单、可靠，完全解决空气及蒸汽泄漏到凝汽器中的问题，确保了轴封加热器及凝汽器两方面的正常工作状态，使得疏水顺畅。

系统改进的技术方案设计如图二：

采用自动疏水器后轴封加热器疏水情况主要取决于疏水器的性能，即疏水系统的投入情况、运行水平、故障状况以及维护、检修工作量大小等取决于疏水器自身的可靠性、密封性以及维护和检修工作量大小。故在选用疏水器时，必须严格选用可靠设备，要求所选用自由浮球式疏水器应达到ISO7841零泄漏标准，具有宽幅的工作差压，可用于轴封加热器极低的压差条件下疏水（即时在0.01MPA的工况最小压差下），达到绝对零泄漏，确保使用寿命长，在轴封加热器疏水管道上长周期可靠稳定工作。

需要注意的问题是，当采用自动疏水器后，需要解决轴封加热器内部水位控制，当疏水器确保了在线的自动“阻汽排水”作用前提下，轴封加热器是否可以采取“烧干锅”的方式运行？如果轴封加热器本身技术条件允许的话，反而可以增加轴封加热器的传热效率，若使轴封加热器内部保持一定水位，可将轴封加热器疏水口由底部移到侧面的相应高度位置即可。

四、结束语

本文通过选用优质自由浮球疏水器替换多级水封，对传统轴封加热器疏水系统优化，投资少，系统汽水隔离性能更好，提高轴封加热器换热效率，且减少原先U型管所占空间，消除原系统停机后水封管内残留积水造成的金属锈蚀，密封严密，维护方便，其可靠性和稳定性大大提高，近些年一些新建电力工程项目已经用疏水器代替U形管使用，在投入运行后取得了明显成效。

参 考 文 献

[1] 李秀江.火力发电厂轴加和多级水封系统应用研究[J].中国高新技术企业，2016（14）：43-44.

[2] 颜云. 轴封加热器疏水系统优化改造探讨[J].中国新技术新产品， 2012（16）：130-131.