福建福清核电有限公司 350000
摘要：文章主要针对核电汽轮机轴封供汽系统的优化设计进行分析，结合当下核电汽轮机轴封供汽系统发展现状，从核电汽轮机轴封供汽系统、核电汽轮机轴封供汽系统优化设计方面进行深入研究与探索，主要目的在于更好的推动核电汽轮机轴封供汽系统的发展与进步。
关键词：核电站；汽轮机；轴封供气系统
随着社会经济的快速提升，人们对于供电质量的需求逐渐提高，而我国已经使用的百万级核电站中，半速汽轮机与全速汽轮机都不可能实现良好的密封性，也就是汽轮机在实际运行期间达到相应负荷时，高中压缸端轴封漏汽数量与质量等都不符合低压缸端轴封的供气需求，并需要使用外汽源进行供汽。这也使得核电汽轮机轴封供汽系统的优化设计受到了人们的广泛关注与重视。
1核电汽轮机轴封供汽系统
以我国某核电站为了进行分析，该核电汽轮机轴封供气系统的轴封供气主要为两处汽源，其一为启动气源至辅助蒸汽；其二为低压缸端轴封运行汽源至主蒸汽。当核电站机组启停期间，辅助蒸汽通过高压缸轴封供汽调节阀与低压缸轴封供汽调节阀进行减压处理后，为高压缸与低压缸轴封提供较为良好与密封的蒸汽，其蒸汽压力应在0.13MPa左右，需要的最大蒸汽量为每小时26.7t。在机组运行功率大于额定功率的15%时，高压缸轴封为密闭状态，而溢流调节阀对高压缸轴封压力进行调节，并将剩余的轴封蒸汽全部溢流到相位位置；另外低压缸轴封蒸汽则由主蒸汽所提供，其消耗量约为每小时9.7t左右。其与某半速汽轮机耗气量相比较大，而主要原因为该半速汽轮机低压缸轴封蒸汽通常由主汽阀门杆漏汽、高压缸轴封漏汽等与主蒸汽混合所形成，使得主蒸汽消耗量得到了明显的减低。
图一 核电汽轮机轴封供汽系统
2核电汽轮机轴封供汽系统优化设计
2.1汽轮机轴封启动汽源优化设计
通常情况下，需要对轴封蒸汽实际温度进行科学的管理与控制，若轴封蒸汽温度相对较高时，会导致轴封位置在热应力作用下导致转子出现损伤。而轴封温度相对较低时，还会导致轴封处出现不均匀的热变形现象，进而导致振动与摩擦问题的发生，在严重时甚至还会导致汽轮机出现进水。因此在实际运行期间，轴封蒸汽温度应科学控制在14℃之上，高中压缸轴封蒸汽与转子金属之间的温度差应在110℃之内，而低压轴封蒸汽温度则控制在121℃至177℃之间。
由于该核电工程辅助蒸汽具有较大的湿度，在进行节流与减压至0.13MPa时，其响度湿度应为9%左右，这不符合轴封蒸汽相关需求。对当前辅助蒸汽进行替换需创建全新的辅助锅炉，使得核电站的施工投资、日常管理以及养护维修等费用出现了明显的提升，因此则需要结合实际发展需求，通过科学的方法促进辅助蒸汽品质的全面提升。
首先，第一种优化设计方法就是对电加热器加热辅助蒸汽进行使用。以轴封供气过热度为14℃为基础进行计算可知，电加热功率需要达到1600KW，而设备使用出成本较高、占地面积较广、布置规划也极为困难，同时还需要对机组启动变压器容量进行全面的提升与强化。
其次，第二种优化设计方法则是使用汽水分离设备进行除湿，使得辅助蒸汽干度快速提升。其中经过分离设备分离出的水将进入到疏水箱中，而疏水箱中安装了相应的调节阀对水位进行控制与调节，并确保分离出的疏水最终回到凝汽器中。如根据最大轴封蒸汽量（约每小时26.8t）对汽水分离设备、水位调节阀、各种管线以及疏水箱等进行科学合理的设计与规划，其增加的施工成本约为70万元左右。
通过对上述两种优化设计方法进行综合比较可以发现，使用汽水分离设备进行除湿处理，可有效促进蒸汽干度的快速提升，并有着较强的经济性，因此可进行广泛的使用。
2.2汽轮机低压缸轴封运行汽源优化设计
核电汽轮机低压缸轴封的实际运行汽源通常为主汽源，其消耗量约为每小时9.7t左右，这为主蒸汽良好的0.16%，在一定程度上对于机组运行效率具有直接影响，因此则需要对低压缸轴封运行的汽源进行优化与创新。其中因为汽轮机高压缸排气参数与辅助蒸汽参数具有较强相似性，所以可使用汽轮机高压缸排气对主蒸汽进行替代，并作为低压缸轴封的运行汽源。
对汽轮机高压缸排汽（即再热冷段）蒸汽至轴封供气管线进行科学的设计与优化，并与辅助蒸汽同时使用相同的汽水分离设备，当机组在正产运行期间，会有每小时11.1t高压缸排汽流通过汽水分离设备除湿处理后，为低压缸轴封提供良好的工作蒸汽，即每小时约为9.7t。
在机组启动期间，高低缸轴封蒸汽主要是通过辅助蒸汽进行提供，当主蒸汽满足相应条件时，会通过主蒸汽提供各种轴封蒸汽，降低邻机辅助蒸汽量。机组运行时若为额定负荷的15%时，高压缸轴封主要为密封状态，若关闭高压缸轴封供气调节阀门时，主蒸汽仅仅为低压缸轴封提供相应的轴封蒸汽。在核电汽轮机高压缸排汽压力为0.85MPa时，就需要逐渐切换至在热冷段通过其水分离设备进行除湿供气。而核电汽轮机再热冷段与汽水分离设备蒸汽出现问题时，利用主蒸汽轴封供气调节阀为轴封提供蒸汽。而最为低压缸轴封运行汽源的备用汽源，主蒸汽可有效促进供汽系统运行安全性与稳定性的快速提升。
2.3经济收集对比
以核电汽轮机轴封供气系统为基础与标准，将其与使用汽轮机高压缸排汽作为低压缸轴封运行汽源优化设计方案进行比较可以发现，优化设计方案的最初投资成本仅仅为70万元，而机组额定出力则从1178MW逐渐提升为1179MW，其每年提升的收入约为191万元，也就是在刚刚进行优化设计的第一年就可回收其投资成本，而其各台核电机组使用时间以60年为标准进行计算，则可提高经济收入约12478万元左右。
结语
综上所述，以我国某核电汽轮机轴封供气系统为例，对其启动汽源与运行汽源进行了全面的优化与创新。并结合轴封供汽启动汽源湿度较大等问题，对汽水分离器进行良好的使用，使得蒸汽干度快速提升。其中这种方法有着较强适应性、安全性、稳定性与经济性。在将主蒸汽当做低压缸轴封运行汽源的轴封供气系统时，需要结合实际需求与特征对技术经济性进行分析与对比，进而选择较为科学合理的低压缸轴封运行汽源，促进汽轮机运行效率的快速提升。
参考文献：
[1]赵巍巍.核电汽轮机轴封供汽系统的优化设计[J].吉林电力,2015(03).
[2]李永俊.1000MW超超临界机组轴封系统优化[J].华北电力技术,2014(02).
[3]郭千文.汽轮机轴封供汽参数研究及抱轴问题分析[D].上海交通大学,2013.
[4]安凯.国产600MW机组轴封供汽系统存在的问题及解决办法[J].东北电力技术,2000(08).
论文作者:任旭东,严浩东
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/8/20
标签：蒸汽论文; 汽轮机论文; 核电论文; 低压论文; 系统论文; 高压论文; 机组论文; 《基层建设》2018年第21期论文;