轴封加热器疏水系统节能改造探讨

郝阳阳

(商丘裕东发电有限责任公司， 河南永城市 476600)

轴封加热器疏水系统节能改造探讨

郝阳阳

(商丘裕东发电有限责任公司， 河南永城市 476600)

为节约发电资源消耗，裕东电厂进行了节能减排工作，根据轴封加热器的工作原理，轴封加热器零水位运行时，对机组有较大的影响，通过改造疏水水位调节装置，建立轴封加热器的有效水位，很好的回收疏水热量，提高机组运行经济性，从而达到节能降耗的目的。

轴封加热器；水位调节；节能

裕东电厂2×300 MW机组的轴封加热器内为零水位运行方式，汽侧冷却后的疏水均直接排放至凝汽器，因疏水温度在99℃左右，这部分热量进入凝汽器后被循环冷却水冷却，不仅没有被有效利用，又增加了凝汽器的热负荷。为节约发电资源消耗，进行了裕东电厂的节能减排工作，通过建立轴封加热器的有效水位，对疏水进行冷却达到疏水热量的回收利用。

1 轴封加热器的工作原理

轴封加热器在轴封系统中的作用是用主凝结水来冷却由各段轴封和高中压主汽调节阀阀杆抽出的汽、气混合物，在轴封加热器汽侧腔室内形成并维持一定的真空，防止蒸汽从轴封端泄露，使混合物中的蒸汽凝结成水，从而回收工质，又将汽、气混合物的热量传给主凝结水，提高了汽轮机热力系统的经济性。同时，将混合物的温度降低到轴封风机长期运行在所允许的温度。

轴封加热器形式为直管表面式，卧式布置。加热器钢管用胀管方法紧固在外壳管板上，中间有隔板加固，同时，隔板的阻挡使壳侧蒸汽曲折流动，增加与水的换热作用。加热器两端有两个水室，被加热的凝结水单流程由入口水室流动至出口水室。运行时，由轴封等部位的蒸汽在壳侧流动，加热管侧流动凝结水。加热后一部分乏汽由轴加风机抽出，另一部分凝结成疏水由疏水管流出。轴封加热器的汽侧进口处设有用于与热力除氧器的余汽出口连通的余汽回收管路，在余汽回收管路上安装有用于调节余汽排放方向和排放量的余汽控制装置，余汽控制装置上设有与大气连通的出口。轴封加热器的疏水出口通过冷凝水管路与水封筒的进水口连通。

2 轴封加热器零水位运行对机组的影响

轴封加热器零水位运行时，U型水封被破坏，轴封加热器中不凝结的汽、气混合物直接排至凝汽器中。一方面，蒸汽进入凝汽器中使凝汽器的热负荷增加，在循环水量不增加的情况下，凝汽器的真空必会下降；另一方面，漏进凝汽器的空气量会增加，也会阻碍蒸汽凝结，从而使凝汽器真空降低。

3 轴加疏水系统水位调节节能改造

轴加疏水系统水位指的是轴封加热器的疏水水位。轴封加热器上轴封回汽管口与轴封风机的抽汽口大致一样高度，若轴封加热器的水位过高，淹没了风机的抽汽口，那么轴加风机就有可能抽出的不是气体而是汽水混合物，使轴加风机过负荷，严重时将造成电机烧坏。同时因为轴封回汽是依靠轴封加热器内与轴封回汽母管的微压差进入轴封加热器的，若轴封加热器的水位过高，将使轴封回汽不畅，使其压力升高，因机组60%额定负荷以上时为自密封，其漏汽量只与机组的功率有关，与轴加内压力无明显的关系，故轴封溢流会开大，这样会增大凝汽器的热负荷，若轴封溢流已达到全开状态，仍不能维持轻则使轴封汽顺轴向大气溢出，严重时还将引起轴封汽母管安全门动作。而轴加疏水水位越低其传热量越高。

在进行疏水热量回收时，以系统优化方式回收为主，尽可能减少设备投资，通过优化系统，合理利用现有设备。根据对系统的分析，改造内容如下。

(1)轴加疏水至凝汽器直通管加装隔离阀门。

(2)轴加疏水至凝汽器直通管隔离阀前后，并联加装一“倒N型”自动疏水调节器。

(3)轴封加热器水位自动控制，水位控制在水位计1/3～1/2范围内。

4 轴加疏水系统改造连接方式

在轴封加热器至凝汽器疏水直通管上加装DN50的闸阀用做轴封疏水隔离阀，通过Φ57×3管道经弯管加工成“N”型管，上下接口分别连接隔离阀的进、出口管道，与隔离阀并联布置。

系统设置:疏水运行方式控制，正常运行情况下疏水经疏水器排至水封筒进入凝汽器，当水位达高位或水位高报警开关动作时，可调节疏水隔离阀控制水位在正常范围。疏水水位越低其传热量越高。但不是越低越好，如果水位过低，则将使抽汽随疏水进入下一级加热器，此时蒸汽的流速加快。水位在1/3～1/2最高水位时的传热量最大。改造后的系统见图1。

节能改造所需材料节约，方式简单，可操作性强，有利于裕东电厂的效益提高。

5 节能效果分析

轴封加热器的设计传热面积110 m2，汽侧设计压力0.098 MPa，设计进汽温度99℃，水侧设计压力3.8 MPa，设计进水温度63℃，水侧设计流量 176 t/h，疏水温度一般高于进水温度5℃～11℃，疏水水温为71℃，水的比热C＝4.187 kJ/(kg·℃)。由P1＝0.098 MPa，T1＝99℃，查焓熵表，可得轴封加热器内凝结水焓值H1＝415 kJ/kg。

凝汽器凝结水温度为34℃～49℃，排汽压力为-0.0053～-0.0118 MPa，凝汽器绝压状态按年平均压力P2＝0.008 MPa，平均温度T2＝41.5℃，凝汽器凝结水焓值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，年平均利用小时为t＝6000 h，年最大回收热量Q＝4406400000 kJ，折合标煤约150.3 t。