减少改造型背压式汽轮机汽封漏汽的方法

减少改造型背压式汽轮机汽封漏汽的方法

钟喜平

陕西神木化学工业有限公司 陕西省 719319

摘要：本方法实施目的是减少由于轴加抽风机运行所增加的电耗，减少汽封漏汽，改善汽轮机前后汽封外轴承箱锈蚀、润滑油进水及轴瓦回油温度接线、振动测点接线故障频发的问题。

关键词：背压式汽轮机；汽封；轴封加热器；轴加抽风机；射汽抽气器

引言：

汽轮机汽封漏汽对于所有汽轮机是常见的问题，尤其对凝汽式汽轮机的高压轴端汽封和背压式汽轮机的前后汽封，汽封调节不当或设计不合理、轴加抽风机功率限制或者随汽封齿间隙增大，汽封漏汽量增大，轴加抽风机抽引能力不能满足漏汽量，汽轮机的汽封蒸汽就会从汽轮机汽封齿中漏出，就会造成汽轮机润滑油进水和使汽轮机轴承温度升高、轴承外壳在水蒸汽下锈蚀或测点线路故障，同时造成蒸汽的浪费，而现有类型的汽轮机都设置了轴封加热器和轴加抽风机，相对电耗较高，汽封漏汽量随汽轮机负荷变化而变化的适用性较差。

技术内容：

本改造方法是将汽轮机高压轴端的较高压力等级汽封蒸汽作为动力，引入一台射汽抽气器，将汽机前后轴端最外一级汽封蒸汽抽引至汽封加热器中，减少耗电量、改善设备工作环境。

图1：原汽机汽封图

汽轮机汽封齿工作原理：汽轮机有静子和转子两大部在工作时转子高速旋转，定子固定，因此转子和静子之间必须保持一定的间隙，不使相互摩擦。为了减小上述间隙中的漏汽，又要保证汽轮机安全稳定运行，特设置汽封齿。汽轮机汽缸前后端汽封为轴端汽封，多为高低齿汽封，都设计成多段结构，每段由若干个汽封环组成，相邻两段之间设置汽室。汽机前汽封齿和后汽封齿各有多个汽封环，根据密封蒸汽的压力高低，密封环多少不同，汽封漏汽设置漏汽档也不同。

汽轮机运行时，高温高压蒸汽经过高调阀进入汽轮机的汽缸内，高调阀调节汽轮机的进汽量改变汽轮机的负荷，从而改变汽轮机调节级或第一级喷嘴的蒸汽压力，汽轮机前汽封齿安装在调节级或汽轮机第一级喷嘴前部，随着汽轮机负荷的改变，汽轮机调节级或第一级喷嘴处压力变化，从此处向前汽封齿漏入的蒸汽的压力和流量也随之变化。一般汽轮机前汽封齿漏汽段有多档，依次由汽缸内部的汽封齿向汽缸外侧的汽封齿漏出，蒸汽压力和流量也逐级下降，汽封档漏出的蒸汽送入加热器或蒸汽汽源的管道中，将这一部分漏汽送入轴封加热器加热脱盐水或其它冷源介质，为了使外侧汽封漏汽不漏出汽机外部，在轴封加热器汽侧安装了轴加抽风机，以增加轴封加热器汽侧的负压，使汽机外侧汽封漏汽快速流入轴封加热器，以减少汽封的漏汽量。这种设计主要存在问题是轴加抽风机抽引量恒定，汽机汽封漏汽量与汽轮机运行工况和汽封齿漏汽间隙有关，当汽机漏汽量超出轴加抽风机抽汽量时，汽封漏汽会漏出汽轮机外部。从汽封漏汽点至轴加抽风机距离远，管程阻力大，降低了进入轴封加热器汽封漏汽量。轴加抽风机为转动设备，运行可靠性较差，维护工作较大，消耗一定电量，降低发电机的供电效率。

图2汽机新汽封设计图

射汽抽气器的工作原理：

工作蒸汽进入喷嘴，膨胀加速进入混合室，在混合室内形成了高度真空，从而把汽封齿漏出的蒸汽和其它气体抽出来，混合后进入扩压管，升压至比大气压略高，经冷却器冷凝后，大部分蒸汽冷凝成疏水回到疏水箱，少量汽、气混合物排入大气。

射汽抽气器生产厂家较多，结构成熟，规格也较多，选型和采购方便。

改进之后：

对于背压式汽轮机后汽封根据背压压力不同，后汽封漏汽档设有的个数不同，汽机前汽封漏汽处于中间的汽封档与汽机后汽封同等压力的汽封档连接在一起引出送至外部换热器或蒸汽管道回收利用，而汽机最外侧前后汽封漏汽的回收利用是这次设计的重点，汽机最外侧前后汽封漏汽档的回汽管连接在一起，它的漏汽流量多少与汽轮机调节级或第一级喷嘴压力以及背压有关。汽轮机在最大负荷时，前汽封最外侧汽封档漏汽量和后汽封最外侧漏汽量已经在设计中计算得出，将这两个汽封档漏合计后的漏汽量一起送入射汽抽气器，射汽抽气器的最大抽引量与前后汽封最外侧汽封档漏汽量之和相一致，根据现有汽封漏汽档的漏汽压力和温度选用适配规格的射汽抽气器，从流程中选用汽机内侧汽封漏汽源作为射汽抽气器工作蒸汽，从汽机内侧汽封齿漏汽档回汽管引出一路蒸汽进入射汽抽气器截止阀，截止阀可以调节进入射汽抽气器汽量，改变射汽抽气器的抽引能力，也可以切断蒸汽进入射汽抽气器，汽机内侧汽封齿漏出的蒸汽进入射汽抽气器进行扩压增速，高速流过的工作蒸汽在射汽抽气器的混合室内形成高度真空，将汽轮机最外侧汽封齿漏汽抽引至混合室，混合室内的混合气体和蒸汽进入扩压管内以稍大于大气压排入轴封加热器，蒸汽在轴封加热器内冷凝成疏水，疏水进入汽机另设的疏水箱，少量未凝结的蒸汽和不凝结气体经轴封加热器汽侧直排阀排至大气。

当射汽抽气器出现故障，抽气能力下降时，启动轴加抽风机，打开轴加抽风机入口阀，关闭射汽抽气器进汽阀，用轴加抽风机暂时代替射汽抽气器工作，使汽轮机运行不受影响，待机组停运后检查修复射汽抽气器。

射汽抽气器工作蒸汽压力越高，流速越快，抽引汽封齿漏汽越多，反之越少，射汽抽气器工作蒸汽压力和汽封齿漏汽都随汽机负荷增加而增加，减少而减少，随机适用性强。抽气器用于汽封漏汽，减少了汽机轴封漏汽损失，并利用漏汽的热量加热脱盐水，回收热量和工质，提高了机组热经济性，防止了由于轴封漏汽过大时进入轴承润滑油，导致油中进水和轴承高温事故。

汽封供汽压力越高，汽轮机汽封达到一定密封效果，密封性能不会再增加，而多出汽封蒸汽不能被轴加抽风机及时抽走就会向外溢出，溢出的蒸汽一部分会进入最近的轴承润滑油里，造成润滑油乳化。还有一部分溢出的蒸汽腐蚀汽轮机轴承箱和增加轴承测点发生故障的频率。

射汽抽汽选型注意事项：射汽抽气器抽引量是根据汽机最大负荷时最外端前汽封和后汽封漏汽量之和。否则汽机最外端前后汽封漏汽仍不能理想化。

改造优点和效果

本改造方法将汽轮机内侧汽封漏汽的较高等级蒸汽中的一部分作为射汽抽气器工作蒸汽，引入射汽抽气器，将汽机前后汽封最外一级汽封漏汽抽引至射汽抽气器中，两部分混合后的蒸汽排入常压换热器中，常压换热器作为汽轮机最外侧轴封漏汽的换热器。抽气器用于汽封漏汽，减少了汽机轴封漏汽损失，并利用漏汽的热量加热脱盐水，回收热量和工质，提高了机组热经济性，防止了由于轴封漏汽过大时进入轴承润滑油，导致油中进水或轴承高温事故。

较高压力等级的汽封漏汽压力随负荷变化而变化，压力越高射汽抽气器抽引能力越大，反之越低，汽封漏汽压力越高，汽封向外溢出的汽量越多，反之越少，但是随着射汽抽气抽引能力变化，汽封向外溢出的汽量基本保持恒定。这样就保证了汽封漏汽量一直恒定。而射汽抽气器取代了电动轴加抽风机，节省用电量，电动轴加抽风机只作为备用抽风机。

缺点：射汽抽气器在能效不高，但胜在结构简单，运行平衡、蒸汽利用方便。