邹东
（华能河南分公司 河南郑州 450046）
摘要：西门子V94.3A型燃气-蒸汽联合循环机组正常运行时，经常出现轴封电加热器故障现象，导致低压轴封进汽温度偏低。为优化改进联合循环热力系统和提升设备运行可靠性，依据实际运行状况和现场布置，探讨同类型机组热力系统设计及改进情况，分析研究技术改造的可行性方案。利用等效热降法，对抽汽的系统进行局部定量分析，计算技术改造后机组折算供电煤耗率变化情况。
关键词：汽轮机；低压轴封；技术改造；汽源；等效热降法
94.3A型燃气-蒸汽联合循环机组，汽轮机为三压、两缸（高压缸、中低压合缸），轴向排汽，中间再热、低压补汽，凝汽式汽轮机。正常运行时，高压缸进、排汽端的汽流进入高中压轴封蒸汽母管，高中压缸形成自密封；低压缸密封由辅助蒸汽供应。辅助蒸汽来自低压汽包、启动锅炉或临机汽源，低压轴封蒸汽可由减温水调节，保证进汽温度150℃左右，以满足轴封系统需求[1]。
等效热降法是在考虑到热力系统的组成和参数、设备品质特点，经过不断精细的理论推理，最终得出热力分析相关参数，用以探索能量转换和利用程度的一种经典方法。它的最大优点是用简便的部分计算替换整体系统的复杂求解，只研究与整体系统变化相关那部分进行局部分析[2]。汽轮机低压轴封汽源技术改造研究，利用等效热降法计算抽取蒸汽对机组效率的影响，进而分析技术改造前后机组运行的经济性。
1 低压轴封系统
机组正常运行时，汽轮机低压轴封汽源来自余热锅炉低压汽包。余热锅炉的低压汽包蒸汽温度160℃，压力0.38MPa。低压轴封蒸汽压力为0.2MPa、温度为150℃。低压轴封为多段式高低齿汽封，采用迷宫式密封，每段由若干个汽封环组成，相邻段间有腔室。蒸汽进入轴封进汽腔室后会分别漏入外侧的排汽腔室和汽轮机内侧。低压缸直接连通凝汽器，汽封处压力始终低于大气压力，轴封蒸汽一直需要外部辅助蒸汽供应。低压轴封通过依次连接的狭窄汽封环通道反复节流降压和膨胀形成密封，阻止外部的空气进入。
低压轴封系统由轴端汽封环、进回汽管路、疏水管路以及相关设备组成。低压轴封的工作汽源，不论在何时均由辅助蒸汽提供。低压轴封母管压力由低压轴封进汽调节阀控制，温度由低压轴封减温水调节阀控制。轴封的回汽通过回汽管上的手动调节阀，进入轴封回汽母管。低压轴封进汽调节阀采用气动控制，调节阀后设置减温器。低压轴封减温水调节阀采用气动控制，管路设置减温水滤网。
2 同类型机组布置状况
机组正常运行时，针对低压轴封蒸汽供应系统汽源存在的隐患，从系统的布置、运行的参数等分析探索同类型机组轴封汽源设计状况。
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2.1 电站A设计状况
电站A为上海市某西门子V94.3A型燃气-蒸汽联合循环机组，辅助蒸汽采用母管制布置，同时轴封蒸汽可通过母管直接供应。电站A附近有两个燃煤机组，从充分利用资源的角度考虑，A燃煤机组和B燃煤机组均可为电站A提供辅助蒸汽。燃煤机组提供的辅助蒸汽参数为压力0.45MPa、温度240℃。
2.2 电站B设计状况
电站B为福建省某西门子V94.3A型燃气-蒸汽联合循环机组，辅助蒸汽采用母管制布置，轴封蒸汽直接通过母管供应。轴封蒸汽汽源来自低压过热蒸汽出口管道、再热冷段蒸汽管道或启动锅炉。低压过热蒸汽参数为压力0.35MPa、温度238℃；再热蒸汽冷段参数为压力3.0MPa、温度370℃。
2.3 电站C设计状况
电站C为浙江省某西门子V94.3A型燃气-蒸汽联合循环机组，辅助蒸汽管道为集中母管制。轴封蒸汽汽源来自中压过热蒸汽出口管道、低压过热蒸汽出口管道或启动锅炉处抽汽。中压过热器出口蒸汽参数为压力3.3MPa、温度330℃；低压过热器出口蒸汽参数为压力0.35MPa、温度240℃。
3 热力系统优化方案
机组运行时，低压轴封汽源来自低压汽包内的饱和蒸汽，蒸汽参数温度160℃、压力0.38MPa。从同类型机组轴封汽源的选取、现场系统设计、设备实际布置等，分析探索低压轴封汽源技术改造方案[3]。
3.1加装轴封电加热器
在轴封蒸汽供应系统再加装一台电加热器，此加热器可设计与原电加热器并联运行；同时增加连接管道，可通过调节阀门串联运行。若一台电加热器出现故障，另一台电加热器可直接可联启，从而避免轴封进汽温度低。此方案花费较大，需采购轴封电加热器，阀门以及管道等；且现场空间布置不足，此方案不采用。
3.2再热冷段蒸汽管道抽汽
再热冷段蒸汽参数压力3.2MPa、温度371℃，在此处抽取蒸汽需经减压减温后才可进入低压轴封。考虑到再热冷段蒸汽温度压力相比轴封蒸汽较高，应在减温减压器管道设置旁路，采用管径较小的钢管，便于蒸汽温度和压力的调节。此套方案相对比较复杂，需布置减温水管道和购买减压减温器等，且现场空间有限，此方案不采用。
3.3中压过热器出口管道抽汽
中压过热蒸汽参数为压力3.1MPa、温度335℃，在此处抽取蒸汽需经减压减温后才可进入低压轴封。中压过热器出口蒸汽作为汽源，在抽汽管道上需安装减压减温器。此套方案使热力系统更加繁杂，需重新布置大量的管道和采购减压减温器、阀门、疏水器和管道等，初投资较大、运行操作量大，此方案不采用。
3.4 低压过热器出口管道抽汽
低压过热蒸汽参数压力0.354MPa、温度237.6℃，低压轴封蒸汽压力为20KPa，温度150℃。低压过热器出口抽取蒸汽，结合现场布置状况和蒸汽参数等方面考虑均较为合适，只需在抽汽管道布置相应的阀门、疏水管路和支吊架等，投资的项目费用较少，热力系统变动较少，此方案较佳且实施可行性较好。
4 结束语
最近几年，燃气-蒸汽联合循环发电机组在国内的发展相对迅速。依据现场热力系统的布置，结合低压轴封汽源设计状况分析技术改造方案，提出在低压过热器出口抽取过热蒸汽低压轴封汽源。利用等效热降法对热力系统局部定量分析，计算技术改造后增加的供电煤耗率为0.278 g/ kW•h。低压轴封汽源改造，避免了机组跳闸，消除轴封进汽温度低对汽轮机的危害，提高了设备运行的安全性和可靠性。
参考文献：
[1] 何冬辉，叶振起，赵奕州. 1000 MW超超临界汽轮发电机组轴封系统故障分析及处理[J].东北电力技术，2019，40（05），28-30+55
[2] 苏兰青，乔春珍，万逵芳. 汽轮机排汽通道优化技术发展现状及趋势[J]. 东北电力技术，2016，37（10），56-59+62
[3] 厉鹏.汽轮机低压轴封性能的改进与提高[J].机械与电子，2008，18（1）：433
[4] 赵乾.山东黄岛发电厂汽轮机低压轴封系统改造[J].全国火电100MW 级机组技术协作会第五届年会论文集，2006：185-188
[5] 王斌.利用等效热降法进行热电厂外供蒸汽方案选取[J].中国电力企业管理，2016，（3）：60-63
[6] 陈功.等效热降法在凝汽式机组经济性分析上的应用[J].节能，2006，（9）：30-34
作者简介：邹东（1972-），男，工程师，研究方向为火力发电机组生产技术与管理。
论文作者:邹东
论文发表刊物:《云南电业》2019年6期
论文发表时间:2019/11/28
标签：蒸汽论文; 机组论文; 低压论文; 温度论文; 汽轮机论文; 管道论文; 系统论文; 《云南电业》2019年6期论文;