|
当前，上海汽轮机厂超超临界、二次再热等机型的汽轮机主要进汽阀门，如主门、调门和补汽阀的阀杆漏汽均采用一路漏汽泄压的设计理念，通过在端部设置动静密封防止蒸汽外泄，典型结构见图1所示。该设计理念下，阀杆漏汽腔室维持正压状态，漏汽不再是汽-气混合物。  由于主门和调门均具有反向密封，在主门全开时，主门阀杆无漏汽；调门全开或全关时，调门阀杆无漏汽。基于此特点，对于阀杆漏汽的去向，一种典型的设计为：主门排大气，调门接至轴封系统供汽母管。主门阀杆存在漏汽工况的时间短（仅启停机阶段），调门的阀杆漏汽可以减少启动时轴封系统对辅汽的消耗量，因此该设计是经典且合理的，但实际运行中，仍存在一些问题： 1）主门阀杆漏汽温度较高，需在排空时注意安全性或通过大气式疏扩减温减压后排空。如接至凝汽器、疏扩等真空系统，若发生阀杆动静密封不严的情况，便会造成空气沿阀杆漏汽管道反向流动，漏入凝汽器而影响其性能； 2）调门阀杆漏汽接至轴封系统供汽母管，阀杆漏汽量会随着调门开度变化，导致轴封系统供汽母管出现较明显的压力波动，对机组轴封系统的调节性能存在一定影响。另外在达到自密封后，多余的阀杆漏汽将通过轴封溢流管道排放至凝汽器，增大了轴封系统溢流阀和溢流管道负荷。 另一种典型的设计为：将阀杆漏汽接入汽封冷却器，既可以回收工质及能量，同时又实现了系统闭环(汽封冷却器属于轴封系统设备)，避免对系统外其他设备的影响，降低系统运行的不确定性。但对于上海汽轮机厂超超临界汽轮机，如果直接接入现有汽封冷却器，由于阀杆漏汽参数较高，会存在几个问题： 1）由于轴封漏汽含有大量空气，换热效率较低，仅为纯凝结换热的1/3左右，随着阀杆漏汽接入，将大大增加汽封冷却器的面积，同时过大的设备也不利于现场布置； 2）在低冷却流量下，由于热负荷增大，造成冷却水温升增大，传热端差减小。为满足换热要求，需要增大冷却水再循环流量需求。 针对上述问题，我们开发了一种新型汽封冷却器，其汽侧分为两个区域：1）轴封漏汽/气冷凝冷却区，用于轴封泄漏蒸汽的冷凝回收和轴封泄漏空气的冷却及排除；2）汽封加热区，利用阀杆漏汽加热冷却水并回收工质。在汽封加热区内，阀杆漏汽不与轴封漏汽所含空气混合，在凝结区实现纯蒸汽凝结，从而大幅提高换热效率，有效控制汽封冷却器面积。冷却水在冷却轴封漏汽后再与阀杆漏汽换热，从而避免了阀杆漏汽引起冷却水温升对轴封漏汽冷凝区的影响。对于极少数阀杆漏汽量很少的工况，此时阀杆漏汽腔室可能会出现短时间微负压状态，如阀杆端部动静密封同时存在密封不严，则阀杆漏汽中混入的少量空气也将进入轴封漏汽冷凝区冷却，并最终由汽封冷却器上的风机抽出。新型汽封冷却器内部介质流动示意见图2。
同时，阀杆漏汽管路系统配合新型汽封冷却器进行优化设计：1）控制管路压损，使阀杆漏汽腔室基本维持处于0.1-0.5MPa.a范围内的正压，避免空气漏入；2）对阀杆漏汽适当喷水减温，使阀杆漏汽满足汽封冷却器的进汽参数要求。 新型汽封冷却器及阀杆漏汽系统优化的应用，为超超临界汽轮机以及同种类型阀门（单路正压密封）的阀杆漏汽提供了一种新解决思路，是上海汽轮机厂目前超超临界、二次再热机型的优先推荐方案。
|
|
|
