大型汽輪機(jī)組的軸封加熱器疏水系統(tǒng)類型及目前水封改造供選擇的方案

第第1共5p平東熱電p平東熱電平東汽輪機(jī)組軸加疏水系統(tǒng)改造方案以國內(nèi)大型機(jī)組為例，以運(yùn)行實(shí)踐為根底，探討了大型汽輪機(jī)組軸封加熱器(以下簡稱軸加)及其熱力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行問題，認(rèn)為目前狀況下，平東公司軸加疏水單級(jí)U型管水封疏水必需進(jìn)展改造，對(duì)存在的問題進(jìn)展了分析，提出了改造的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。平東熱電#6、#7汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的C140/N210－12.75/535/535/0.981型超高壓、一次中間再熱、兩缸兩排汽、采暖用可調(diào)整抽汽、供熱凝汽式汽輪機(jī)，自試運(yùn)以來，兩臺(tái)機(jī)組真空系統(tǒng)嚴(yán)密性均較差，#61.4kPa/min左右，#73.5kPa/min左右，嚴(yán)峻影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。#6、#7機(jī)設(shè)計(jì)上軸加疏水水封承受多級(jí)水封方式，依據(jù)以往其它機(jī)組的運(yùn)行閱歷，多級(jí)水封202310月對(duì)軸加疏水水封進(jìn)展改進(jìn)，改為單級(jí)水封。U型水封管通常應(yīng)用在電廠低壓加熱器軸封蒸汽冷卻器等設(shè)備內(nèi)的分散疏水至凝汽器的管U型水封管進(jìn)口與出口之間的壓力差來進(jìn)展疏水的U和多級(jí)，在電廠實(shí)際應(yīng)用中多級(jí)水封管應(yīng)用較多，平東公司改造后的軸封疏水U型運(yùn)行始終不穩(wěn)定，存在不少問題，針對(duì)這些問題進(jìn)展分析和提出改造方案。二、U型水封管在實(shí)際運(yùn)行中遇到的問題目前國內(nèi)設(shè)計(jì)軸加疏水水封不管是單級(jí)還是多級(jí)水封存在運(yùn)行不穩(wěn)定問題現(xiàn)象，并且多是運(yùn)行中臨時(shí)對(duì)軸加水封進(jìn)水和回水閥門進(jìn)展調(diào)整。一般狀況下，主要是由于負(fù)壓側(cè)沿程阻力和局部阻力較小，難以抵消真空的影響，在U型套U型套桶管的出口加裝一個(gè)調(diào)整閥，使疏水在U建立起水封，改善真空。假設(shè)U型套桶管直通凝汽器或者設(shè)計(jì)不當(dāng)，將無法建立起水封，從軸封回收的蒸汽(含有空氣)冷卻后空氣隨疏水一同進(jìn)入凝汽器,影響凝汽器真空。范圍內(nèi)，而導(dǎo)致其U型水封管內(nèi)的疏水量常常變化，U型水封管屢次發(fā)生失水現(xiàn)象，當(dāng)U型管安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。U型套桶管的出口處加裝調(diào)整閥，起到了增大沿程阻力和局部阻力的作用，在U型套桶管里形成水封，保持了兩端的壓力差。但這并非長期之計(jì)，主要問題是擔(dān)憂軸加泄漏，軸加汽側(cè)由于阻力較大(調(diào)整閥的節(jié)流作用)，軸加疏水及泄漏的分散水很難較快地排入凝汽器，軸加汽側(cè)水位上升很快，疏水會(huì)沿著軸封汽管道經(jīng)汽輪機(jī)高、低壓汽封進(jìn)入汽輪機(jī)，這樣將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)峻的后果，后會(huì)產(chǎn)生水擊作用，嚴(yán)峻時(shí)會(huì)打壞汽輪機(jī)的葉片。其次需要對(duì)軸加進(jìn)展注水，并且當(dāng)注水量大時(shí)，遇突然發(fā)生氣組跳閘造成軸加電機(jī)燒損，因此，電廠在條件允許的狀況下，應(yīng)徹底進(jìn)展改造，消退隱患。一般由于設(shè)計(jì)精度問題，在軸加U型套桶管出口處加裝調(diào)整閥，滿負(fù)荷時(shí)漸漸關(guān)小調(diào)整閥，20%第2第2共5p平東熱電p平東熱電僅為3%，其存在的問題應(yīng)認(rèn)真分析。三、國內(nèi)軸加系統(tǒng)方案簡介3.14300MW600MW1、2號(hào)機(jī)組由上海汽輪機(jī)廠制19751981年投產(chǎn)，3、4號(hào)機(jī)組從法國阿爾斯通公司引進(jìn),，5、6機(jī)為哈汽機(jī)組，1985198620234300MW機(jī)組的軸封17~25年，說明白所承受的低位高深度水封筒和高位高深度U形管水封的高度牢靠性。14米，軸加汽側(cè)系統(tǒng)軸加應(yīng)裝在運(yùn)轉(zhuǎn)層平臺(tái)以下足夠低的標(biāo)高上，以便從汽缸下部引出的軸封抽出管道的支管及母管較大的標(biāo)高差(3~5m)以防軸加水位特別時(shí)，水進(jìn)入軸封系統(tǒng)。軸加標(biāo)高越低疏水U形管水封可利用的正壓側(cè)水柱高度越小(不宜小于4m)，往往需向地下插套管式水封管，軸加的適宜標(biāo)高一般在2~6m〔例如姚孟#34300MW機(jī)組和平東#67機(jī)組。圖一：軸加汽側(cè)系統(tǒng)圖國內(nèi)外汽輪機(jī)組的軸加疏水系統(tǒng)類型國內(nèi)外汽輪機(jī)組的軸加疏水系統(tǒng)一般為水封式和低位水箱式，水封式又分為多級(jí)和單級(jí)水封，低位水箱式分為疏水式和內(nèi)浮球式。上海汽輪機(jī)廠早期引進(jìn)西屋型300MW機(jī)組軸加低位水箱疏水泵其原則性熱力系統(tǒng)圖為：300MW機(jī)組軸加低位水箱疏水泵上海汽輪機(jī)廠引進(jìn)西屋型300MW機(jī)組軸加疏水優(yōu)化后其原則性熱力系統(tǒng)圖為：圖三：300MW機(jī)組疏水系統(tǒng)(華能陽邏電廠)姚孟#5、6600MW機(jī)組軸加單級(jí)水封系統(tǒng)：圖四：135MW機(jī)組軸加多級(jí)水封系統(tǒng)：圖五： 300MW機(jī)組軸加多級(jí)水封系統(tǒng)135MW機(jī)組利用兩相流把握軸加水封系統(tǒng)湖南株洲電廠N125-13.24/535/535/的汽輪機(jī)疏水優(yōu)化后其原則性熱力系統(tǒng)圖為：圖六：135MW機(jī)組利用兩相流把握軸加水封系統(tǒng)200MW機(jī)組低位水箱軸加水封系統(tǒng)2023年改造為軸加疏水直接進(jìn)入低位水箱，而低位水箱的水位由自動(dòng)把握水位的浮球閥把握。200MW機(jī)組利用兩相流把握軸加水封系統(tǒng)600MW機(jī)組軸封加熱器U型疏系統(tǒng)鄒縣電廠兩臺(tái)N-600型雙背壓凝汽式機(jī)組(5號(hào)、6號(hào)機(jī)組),1997.01.171997.11.05600MW機(jī)組原軸封加熱器U型疏系統(tǒng)水管密封易發(fā)生水封破壞，自投第5第5共5平東熱電平東熱電產(chǎn)以來,其排汽真空始終達(dá)不到設(shè)計(jì)值,試運(yùn)期間滿負(fù)荷下只有———(92-93)kPa,比設(shè)計(jì)值低kPa,為驗(yàn)證U型疏水管水封的嚴(yán)密性進(jìn)展以下試驗(yàn)：、開注水后,A凝汽器-96kPaB凝汽器-92kPa,關(guān)注水后,A凝汽器-93kPaB凝汽器-91.5kPaA3kPa,B0.kPa。因軸加疏水排至A凝汽器。對(duì)A凝汽器影響較大。、停軸封加熱器風(fēng)機(jī)后,軸加筒體壓力-780Pa。U型疏水管的封頭處鉆一小孔后向里吸氣。通過上述試驗(yàn),證明軸加U型疏水管高度不夠,密封破壞,影響主機(jī)真空。、將原U型水封改為多級(jí)水封后試驗(yàn)。開注水后,A凝汽器真空無變化，停軸加風(fēng)機(jī),軸加筒體壓力為-1Pa。改后軸加多級(jí)疏水密封性能良好。600MW機(jī)組軸加水封系統(tǒng)改前和改后圖鄒縣電廠原設(shè)計(jì)軸封加熱器單級(jí)“U”型水封的總高度為10.6m，改為多級(jí)“U”型水封后，多級(jí)水封的總高度12.3m。改造后的試驗(yàn)說明，機(jī)組啟動(dòng)前多級(jí)水封注滿水，機(jī)組啟動(dòng)后不需要連續(xù)注水。真空無變化，完全滿足運(yùn)行要求,徹底解決了軸封漏氣的問題，并且安裝檢修便利。疏水方式的選擇長期運(yùn)行實(shí)踐說明，U形管水封疏水方式是簡潔、牢靠、免操作、免維護(hù)的方式，最適合用于對(duì)牢靠性要求很高、壓差不大的軸加疏水系統(tǒng)，任何其它疏水方式，如電動(dòng)、氣動(dòng)或浮子式水位箱設(shè)水位把握裝置。U形管有效水封高度的安全值計(jì)算軸加疏水U0.097Mpa，凝汽器壓力最低為0.003MPa疏水密度取970kg/m3,需要的水封有效高度為0.097-0.00÷9.×106=9.89U形管負(fù)壓側(cè)上升過程中，壓力下降而汽化，平均密度下降，平衡U形兩側(cè)壓15%~20%，已由試驗(yàn)證明。在U形管正壓側(cè)裝水面計(jì)，實(shí)測水封破壞時(shí)的有效水封高度(U形管負(fù)壓側(cè)排出口與正壓側(cè)水面標(biāo)高差)，在工況穩(wěn)定時(shí)為11.5m，工況12.0m3300MW機(jī)組原設(shè)計(jì)軸封加熱器疏水U形管的最大有效水封高度為11.7~12m，調(diào)試過程中均屢次因水封破壞,真空急劇下降而停機(jī)。后改為14~15m，已安全運(yùn)行9~15年，遇到過各種工況變化，均未發(fā)生U形管水封破壞事故。設(shè)計(jì)中最高有效水封高度應(yīng)大于12.5m。U形管水封兩側(cè)分枝的高度由于水柱只能承受壓力而不能承受拉力,U形管正壓側(cè)有水柱存在時(shí),U形管中的水位才是穩(wěn)定的。依據(jù)運(yùn)行閱歷，當(dāng)有效水封高度達(dá)最大值時(shí)，正壓側(cè)水柱高度應(yīng)大于2m；所以U形管負(fù)壓側(cè)分枝的高度應(yīng)不小于：12.5+2=14.5m。夏季凝汽器真空在低限,有效水封高度將比其最大值降2m2+2=4m,為安全起見,U形管負(fù)15m。p第6第6共5p平東熱電p平東熱電軸加疏水低位U形管水封U14.5m,7~9m,所以,U形管需做成套管式,插入地下,負(fù)壓側(cè)出口接在凝汽器低位,,正壓側(cè)水柱進(jìn)入負(fù)壓側(cè)后仍留有足夠高度;破壞真空兩分枝水面平衡后,水不會(huì)進(jìn)入軸加,這是最牢靠的方式,下井壁應(yīng)有襯管,套管應(yīng)用不銹鋼管,,地下水進(jìn)入熱力系統(tǒng),無法處理。在這種方式中,地下套管中的水柱總是放不掉的。姚電公司#1、2臺(tái)機(jī)組改為這種方式(地下15m)25年，經(jīng)受了各種工況考驗(yàn)。圖九：姚孟#1、2機(jī)組和華能陽邏電廠低位U形管水封安裝圖軸加疏水高位U形管水封假設(shè)現(xiàn)場條件不宜做低位水封，則應(yīng)承受高位水封。將Φ250圓管(等壓罐)置于高位,下端以Φ125管道(排水管),上端以Φ50管道(虹吸破壞管)分別接至凝汽器,兩管道均應(yīng)有足夠大的單向坡度。U形管水封的負(fù)壓側(cè)接在等壓罐的上部。等壓罐的標(biāo)高以滿足最大有效水封高度及U形管正壓側(cè)的安全水柱高度為準(zhǔn)。高位水封U形管正壓側(cè)高度很小,所以直徑應(yīng)大,以便有足夠的容積接納停機(jī)后負(fù)壓側(cè)反回的水,防止軸加水位上升;啟動(dòng)快速真空時(shí),正壓側(cè)有足夠的水補(bǔ)充到負(fù)壓側(cè),以防止正壓側(cè)水柱消逝(改進(jìn)前曾發(fā)生過這類事故)。軸加疏水U形管水封的通流力氣軸加疏水量很小,在(1~3)×103kg/h,但是,當(dāng)傳熱管束漏泄時(shí),可10倍,U形管水封的通流力氣應(yīng)有足夠大的富有量,單枝管徑可在Φ100~Φ150之間,假設(shè)取Φ125,則當(dāng)傳熱管束的漏泄面積為單管橫斷面積的5倍時(shí),仍不會(huì)消滅危急水位。U形管正壓側(cè)加裝溢流管凝汽器真空消滅特別,U形管兩側(cè)壓差減小時(shí),或傳熱管束漏泄水量增大時(shí),為避開軸加消滅水位,U形管正壓側(cè)溢流管,(8)0.6~0.8m的正壓側(cè)分枝上接一水封高度0.5~0.6mU形管,其大氣端接至頂端開放的豎直排放管,排至下水道系統(tǒng)。溢流裝置的通流力氣應(yīng)足夠大,管徑可在Φ125~Φ150間選用。引進(jìn)機(jī)組承受了U形管負(fù)壓側(cè)低位排等壓罐及低加軸封正壓側(cè)溢流照片，放(排至凝汽器低位)以備凝汽器真空特別時(shí)使用,此系統(tǒng)不宜承受,手動(dòng)調(diào),況且U形管正壓側(cè)溢流系統(tǒng)完全可以取代它，已把它永久隔離。U形管正側(cè)上應(yīng)裝束自軸加進(jìn)水管的注水管、管道上要隔離閥及Φ6~Φ8孔板以限制流量,管道可用Φ20~Φ30圖十：姚孟#3、4機(jī)組高位U形管系統(tǒng)軸加正壓側(cè)溢流管安裝圖圖十一：姚孟#3、4U形管等壓罐安裝圖第8第8共5p平東熱電p平東熱電圖十二：姚孟#3、4U形管系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖四、平東公司水封改造1、平東公司單級(jí)水封問題13142%，存在不穩(wěn)定問題，需要常常注水，影響分散水含氧量，同時(shí)存在真空突降軸加滿水和燒風(fēng)機(jī)電機(jī)問題。圖十三：平東#6、7機(jī)組U形管系統(tǒng)安置圖設(shè)計(jì)示意圖第10第10共5p平東熱電p平東熱電2、平東公司多級(jí)水封問題109.6米,0.45米,運(yùn)行良好12-15米之間，所以調(diào)試時(shí)，消滅掉真空現(xiàn)象。3、改造的本錢分析U形管水封系統(tǒng)：依據(jù)國內(nèi)閱歷，低位U形管水封運(yùn)行操作量少和不需要維護(hù)，軸加在零米層，但是平東公司零4411米，工作量和施工難度較大。軸加疏水高位U形管水封系統(tǒng)1044.8，軸加在零米層，可以在汽輪機(jī)運(yùn)行層按裝等壓罐，汽側(cè)和水側(cè)分別引入凝汽器，但是需要增加軸加疏水溢流系統(tǒng)，工作量和施工難度較大。、恢復(fù)多級(jí)水封(1)技術(shù)條件依據(jù)上述分析,多級(jí)水封密封回水系統(tǒng)應(yīng)滿足的技術(shù)條件為：能在凝汽器正常運(yùn)行壓力范圍內(nèi)(101·3