1、概述
某350MW机组汽轮机是由德国西门子公司生产的反动式单轴双缸、双排汽、亚临界、一次中间再热、节流调节凝汽式汽轮机。汽轮机轴封蒸汽系统通过轴封供汽调阀、轴封溢汽调阀保持轴封蒸汽联箱及轴封各汽室压力为恒定值，当机组中高负荷时，为保证轴封压力稳定必须通过开启轴封溢汽调阀将多余蒸汽排至凝汽器，以维持联箱压力恒定。由于多余的蒸汽被直接排至凝汽器，造成一定的热能浪费，同时增加了凝汽器热负荷，使机组经济性降低。为了使轴封多余蒸汽形成梯级利用，对轴封溢流蒸汽进行了改造，使该部分蒸汽得到利用，从而提高机组经济性。
2、可行性分析
2.1轴封蒸汽系统流程及调节原理
当机组启动时，从辅汽联箱来的蒸汽经过轴封供汽调阀保持密封蒸汽联箱及轴封各汽室压力为一恒定值35mbar，随着机组负荷增加，高中压漏汽量增加，需要的辅汽量减少，轴封供汽调阀逐渐关小，当机组负荷达40~60％额定负荷时，轴封供汽调阀逐渐关闭，该系统实现自密封，不再需要外部蒸汽，即高中压轴封漏汽完全满足低压轴封密封的需要。随负荷进一步增加时，高中压轴封泄露蒸汽量增加，轴封蒸汽联箱压力提高，为保持轴封蒸汽联箱压力稳定，轴封溢流蒸汽调阀将逐渐开启，将多余蒸汽排至凝汽器。汽机轴封最外层汽室与轴封蒸汽联箱相通，该联箱保持-5mbar（表压）的微负压，漏入轴封汽室的空气及沿轴泄漏的蒸汽被一起排入轴封加热器中，蒸汽被凝结后排入凝汽器，而空气被排放到大气中，负压是通过轴加风机维持的。
2.2改造可行性
由于轴封溢流蒸汽调阀开启后，将轴封内的多余蒸汽排至凝汽器，造成了热量的浪费，同时也增加了凝汽器的负荷，图表1为机组在不同负荷下轴封溢流蒸汽阀开度及轴封参数。
图表 7
同时轴封溢流蒸汽经过A2低压加热器冷却之后进入凝汽器会减少凝汽器相应的热负荷。
按照机组负荷率75%（262MW）计算，此时轴封溢流蒸汽压力104.5Kpa、温度300℃，轴封溢流蒸汽焓值为3074KJ/Kg，A2低压加热器疏水焓值为304KJ/Kg，综合计算约可以降低0.2g/kwh的煤耗。
3、技术分析
3.1技改方案
在轴封溢汽调阀后增加管路将溢流蒸汽接入#2低压加热器汽侧，原溢流至凝汽器管路保留。在启停机时溢流蒸汽排入凝汽器，待机组负荷稳定后，将溢流至凝汽器管路隔离，溢流蒸汽排入A2低加。
正常运行时，机组负荷达额定负荷50%～70%时，汽机实现自密封，轴封供汽调阀全关，轴封溢流阀开启，溢流蒸汽排入凝汽器。待机组负荷稳定，负荷降低，轴封溢流阀关闭后，将溢流至凝汽器管路隔离（关闭轴封溢流调阀后），溢流蒸汽排入A2低加阀门开启（新增阀门），轴封压力依靠轴封溢汽阀、轴封供汽阀调节。
出现跳机异常工况时（轴封溢汽阀开度与正常运行基本一致），溢流蒸汽可不进行切换，依然排入A2低加，待机组停运正常后再进行切换。发生A2低加换热管泄漏事故时，立即关闭溢流蒸汽至A2低加隔离门，并开启轴封溢流蒸汽至凝汽器手动门。A2低加水位由A2自身水位保护控制，并在溢流蒸汽接入A2低加管路上设置U型管，保证在A2低加换热管泄漏事故发生时，A2水位上升后凝结水不会倒流入轴封蒸汽联箱。轴封溢汽阀后管线加装自动疏水器，疏水排入集中扩容器（通过A2低加排空管接口），自动疏水器前后设置手动门、旁路门。
3.2改造中可能出现的问题
虽然对轴封溢流蒸汽进行改造相对比较简单，但也可能产生一些问题，在改造时要进行解决。
1）轴封母管溢流不畅：原设计管路溢流蒸汽是直接排入凝汽器的，而改造后的管路通过A2低压加热器冷却就会使沿程阻力增加、背压升高，但由于正常运行中轴封蒸汽温度和压力均比A2加热器壳侧要高，同时轴封溢流蒸汽调阀在正常运行中的开度还处在一个较低的范围（低于20%），改造后通过开大轴封溢流蒸汽调阀是可以满足溢流的顺畅，是不存在这种风险的，但在机组启停阶段因为机组参数运行不稳定时可能存在这种风险，为保证设备系统的安全，在进行改造时应保留原有管路，当机组启停时使用原有管路，运行稳定时再投入改造后的管路运行。
2）A2低压加热器内疏水倒流入轴封母管：因为轴封母管的压力是高于A2壳侧压力的，一般不会出现这种情况但为了保证异常工况的发生，在进行改造时应加入防倒流的设计。
3）A2低压加热器汽侧同凝汽器联通，危及A2低压加热器运行安全：这种情况只有在原有管路与改造后管路同时运行时才会发生，所以要做好相应的管路设计和运行设计。
4）轴封溢流蒸汽温度参数较高，影响A2加热器的运行安全：由于轴封蒸汽流量相对抽汽量是很小的，所以轴封蒸汽参数的影响是可以忽略的。
3.3改造后运行注意事项
1）正常运行中应注意监视轴封母管压力3.5KPa左右、A2低压加热器水位应小于400mm。
2）升降负荷过程中，在轴封溢流调阀开启或关闭时及应注意监视A2低压加热器水位波动。
3）在轴封母管压力异常波动时，应注意监视A2低压加热器水位变化。
4）当轴封母管压力高于7KPa（或主机轴端轴封向外飘汽时）、A2低压加热器水位高于400mm（或水位大幅波动）、A2低压加热器退出运行时应及时将轴封溢流蒸汽切换排至凝汽器。
5）机组正常运行过程中，严禁轴封溢流蒸汽至凝汽器手动门和轴封溢流蒸汽至A2低压加热器电动门同时开启。
6）增加A2低压加热器水位大于600mm，保护关轴封溢流蒸汽至A2低压加热器电动门的热工逻辑。
7）改造后系统与原系统管路的正常切换操作应在轴封溢流调阀开度小于10%进行，以减少对系统的影响。
4、改造效果
该机组改造后已经运行将近两年的时间，在此期间系统没有发现任何异常和问题，基本达到了预期的效果。虽然改造后轴封母管压力、轴封溢流调阀开度较改造以前有所增加，这主要是由于溢流蒸汽背压升高所致，但是较改造前增加幅度并不明显，同时轴封系统运行稳定，主机轴端并未发现有飘汽现象。
按照2015年度机组负荷率75.74%（265MW）、轴封溢流蒸汽调阀开度10%计算可降低标煤耗约0.15g/kwh，按照机组2015年度利用小时5300h计算，此改造年可节约标煤210吨左右，折合经济效益约10万元左右，虽然这个经济效益不是十分抢眼，但是在系统变动很小、改造费用较低（10万元）的情况下还是值得肯定的。
论文作者:刘玉江
论文发表刊物:《电力技术》2016年第9期
论文发表时间:2017/1/6
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