小型汽轮机轴封抽汽热能回收

张玉娟

摘要：小型汽轮机轴封抽汽系统配置轴封换热器及射汽抽汽器。轴封换热器冷凝水，射汽抽汽器动力蒸汽以及引射出的轴封汽通常是直排，造成了蒸汽冷凝水的热能浪费和噪音环境污染。通过对轴封抽汽系统进行技术改造，将射汽抽气器更换咸水汽引射器，水源替代汽源。在节省热能消耗，降低生产运行成本方面，取得良好的经济效益。

关键词：汽轮机；轴封抽汽；射汽抽汽器；水汽引射器；热能回收

1轴封抽汽系统概况

某公司热电联产4 500 kw小型汽轮发电机组，主要设备3#汽轮机型号：B3—2.35/0.49，前轴封中设有两个抽汽口，高压段抽汽直接通到背压排汽口内，低压段抽汽与后汽封接通，合并后被引入轴封换热器内，一部分汽被冷凝成凝结水，另一部分尚没被凝结的汽体通过射汽抽汽器抽出排至大气。

2运行中存在的问题

3样汽机是公司的发电和供汽主要设备，机组长期保持连续运行，汽封抽汽系统改造前的工艺流程如图1所示，射汽抽汽器工作蒸汽源取自锅炉的新蒸汽：2.3MPa、390℃。

工作蒸汽经射汽抽汽器将低压力的汽封汽引射排至大气，汽封换热器经过循环冷却水冷却后的凝结水由u形水封管排入地沟。系统改造前抽汽系统汽、水消耗，这两部分热能白白的浪费并伴有噪声。由于市场重油价格不断攀升，蒸汽成本也在不断上涨，企业在节能减排中不断探寻新的渠道，因此轴封抽汽系统的优化改造势在必行。

3轴封抽汽系统技改方案

为了降低蒸汽运行成本，提高经济效益，制定了轴封抽汽系统技术改造方案，采用水汽引射器代替射汽抽汽器运行，节省消耗在射汽式抽汽器的蒸汽量；增加冷凝水回收装置，回收轴封换热器凝结水进除氧器用于锅炉补给水。汽封抽汽系统改造后的工艺流程如图2所示。

汽轮机轴封换热器的抽气器工作特点：一是抽吸的真空度不要求很高，为了维持轴封换热器在多种工况下正常工作，其抽吸负压一般在0.005～0.01 MPa；二是抽氣速率和抽气量较大，且抽出的介质为汽气混合物。

射汽抽汽器工作蒸汽是从新蒸汽节流而来，因此产生节流损失，不经济；而水汽引射器能够节省该部分蒸汽，且不需要冷却器，提高了热电站的经济性。

水汽引射器是以水为动力实现工程需要的器件，无需电力，也没有移动与转动机件，系统简单，工作可靠。主要由入口水室、喷嘴、混合室、扩散管和逆止阀等部件组成。水汽引射器工作原理：一定压力的软化水进入进口水室，经喷嘴射流降压增速，由于射流质点横向紊动扩散，喷嘴通过对水施加压力增加其动能以高速射出，在混合室形成真空，使轴封换热器的气、汽混合物吸入混合室加热软化水，被吸的气流速度增大，水流速度减少，压力逐渐升高，动能转化为压力，最后在扩散管出口压力略高于大气压力，加热的软化水排至锅炉疏水箱，从而减少了锅炉除氧自用蒸汽。

水汽引射器的软化水来自软化水车间，经过生产部门吸热再向锅炉供水的管路上接一支路供给；喷嘴前水压0.45 MPa，温度42～52℃，负压0.005 MPa，水汽引射器以此参数作为设计依据，选取型号WSJ10.2/65—65，特性参数如表1所示。水汽引射器利用高速水流的引射作用，对轴封换热器产生负压5～10 kPa。考虑汽机运行要求汽液隔离，在水汽引射器入口增加逆止阀。同时为了抽汽系统运行的稳定安全，确保抽汽系统及时投入，在射汽抽汽器的引射口增加逆止阀，并保留射汽抽汽器及旁路作运行备用，这样既可以做到安全可靠，又能经济运行。

4改造效果

4.1改造后运行方式

（1）机组冷态（或温态）启动时，利用水汽引射器对轴封换热器抽真空，将轴封汽引射出加热软化水，将轴封汽热量在水汽引射器中加热锅炉软化水。随着汽轮机负荷逐渐提高，同时将水汽引射器进口阀开度逐渐增大∞。71。正常运行时水汽引射器投入运行，射汽抽汽器备用。轴封换热器故障也可通过汽封旁路阀排汽。

（2）正常运行时关闭换热器U形管上截止阀，将轴封换热器冷凝水，引入自制集水箱缓冲后再进入疏水回收装置，通过压缩空气压入除氧器。若疏水回收装置及管阀故障，冷凝水可通过打开u形水封管上直排。

4.2改造后运行效果

汽轮机组启动后，投入水汽引射器高压水，轴封换热器调整负压至5～10 kPa，观察汽轮机机头汽封排气管有微量冒汽，汽轮机运行参数在设备规程范围，说明水汽引射器能够满足轴封系统运行要求。采用水汽引射器后，蒸汽被软化水取代，现场消除了蒸汽的外排及噪声污染现象。由于增加一套水汽引射器与射汽抽汽器互为备用，轴封抽汽系统的运行安全更有保障。冷凝水回收装置调整好压缩空气压力0.5 MPa，将U型管上截止阀关闭，轴封换热器凝结水即可自动排入除氧器，减少锅炉燃料消耗，降低锅炉水质处理费用。

改造后年节约蒸汽2 184 t，按359元/t计算，加上冷凝水回收，年节约运行成本近百万元。

5结语

（1）该技改方案简单易行，结构紧凑，操作、维护方便；

（2）仅需要添置水汽引射器及疏水回收装置，改造成本低，具有投资少，见效快，回收周期短的特点，且能有效降低企业成本，提高经济效益；

（3）从改进后的运行情况看，既可以确保汽轮机安全运行，又能够满足蒸汽、冷凝水的热能回收，节能减排效果显著，对同类机组轴封系统改造具有参考意义。

参考文献：

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