联合循环汽轮机汽封系统优化配置

联合循环汽轮机汽封系统优化配置

发表时间：2019-09-11T14:29:10.173Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者：刘维信[导读] 摘要：汽轮机的汽封系统是汽轮机的主要辅助系统，本文主要对燃气-蒸汽联合循环汽轮机汽封系统的优化配置等问题进行阐述，明确汽封供汽阀门站的最佳配置方式。

东方汽轮机有限公司产品研发中心四川德阳 618000 摘要：汽轮机的汽封系统是汽轮机的主要辅助系统，本文主要对燃气-蒸汽联合循环汽轮机汽封系统的优化配置等问题进行阐述，明确汽封供汽阀门站的最佳配置方式。

关键词：汽封系统；汽封供汽阀门站；汽封汽源配置 1联合循环汽轮机汽封系统配置目前燃气轮机的最大单机功率约470MW，一般对应的汽轮机的功率约为其半左右，因此汽轮机单机功率不高；如果采用二拖一布置方式（两台燃气轮机组配一台汽轮机组），其汽轮机单机功率也只是与燃气轮机组功率相当，所以汽轮机的布置方式一般采用高中压合缸配低压缸的组合方式，对小功率的更是只采用高低压一体的单缸机组。

轴封的外侧抽汽口都连接到轴封冷却器，通过轴封冷却器回收工质及热量，并维持轴封抽口处负压状态；相邻的第二级接口与汽封供汽母管相连，通过调节安装在汽封供汽母管上的相应调节阀组可控制接口处处于正压状态；若汽轮机正常运行时缸内压力较高时，还需进行汽封压力平衡，如图1中高压端轴封处的“去中压缸排汽”接口。

联合循环汽轮机组汽封系统的供汽阀门站，其设有主蒸汽汽源供汽阀门站和辅助蒸汽汽源供汽阀门站，其中辅助蒸汽汽源供汽阀门站的蒸汽来源有辅助锅炉新蒸汽和机组冷再热蒸汽汽源两路。每套控制阀门站都配有控制阀上游和下游的隔离阀门和旁路阀门，在上游和下游隔离阀之间配有放水通气阀，阀门站与汽封母管间还配有防止蒸汽倒流的止回阀。

汽封母管中蒸汽直接供给高中压缸轴端轴封，供给低压缸轴封的蒸汽一般都需进行减温处理才能满足供给温度要求。 2汽封系统优化配置 2.1汽封供汽阀门站优化配置

对于联合循环汽轮机组的汽封系统，目前都是采用自密封系统，即利用高中压缸轴封漏汽供给低压缸轴封蒸汽，且基本都能实现完全自密封，多余的蒸汽排向凝汽器。因此汽封供汽阀门站调节阀在机组实现自密封时处于关闭状态并且应随时备用。作为随时供汽备用一路的调节阀前管路需随时保持暖管，另一路亦备用或停用；由此都会造成调节阀进出口处长期维持较大温差，很容易引起调节阀门阀芯部件变形，从而导致阀门内漏损失工质，严重时会引起调节阀卡涉，降低阀门使用寿命。

现将阀门站配置方式优化如图1。配置图中取消了调节阀出口闸阀、调阀组出口止回阀、管段启动放水阀，简化了系统配置，可节省电厂布置空间。在调节阀和调阀前关断阀之间布置一根疏水管，在系统启动暖管或汽源备用暖管时管道中积水均通过此疏水管上孔板[2]排入汽封疏水系统；当阀组需要作为备用汽源阀组时，关闭调节阀前电动截止阀，汽封母管内的蒸汽通过此疏水管可维持调节阀前后温度一致，同时对管道进行暖管。可以有效改善调节阀工作环境，增加阀门使用寿命。

图1优化后的阀门站配置 2.2汽封供汽系统优化配置

在汽封系统运行中，当需要向轴封系统供给蒸汽时，若机组辅助汽源供汽阀门站所提供蒸汽的参数达不到要求，汽封供汽由主汽汽源供汽站供给。不论采用何种蒸汽作为供给汽源，供给高中压缸轴封蒸汽温度都需满足各机组的相应要求，典型的高中压缸轴封蒸汽温度需求见图2：

图2高中压缸轴封蒸汽温度需求曲线从上图中可以看出，汽轮机高中压缸轴封所需蒸汽温度并不高，在热态和极热态启动工况下需求最高蒸汽温度也就在400℃左右，正常所需温度在300℃左右。在联合循环汽轮机组主蒸汽温度一般都有530℃~570℃左右，再热冷段蒸汽温度一般在400℃以下，来自快速启动锅炉的辅助蒸汽一般提供250℃~330℃蒸汽，若直接采用主蒸汽降压作为轴封供汽汽源，显然降压后的蒸汽温度仍然偏高，而作为辅助

蒸汽汽源阀门站蒸汽来源的两路蒸汽温度更接近汽封所需温度值。因此在这类机组中配置的主蒸汽汽源供汽阀门站，只有在没有启动锅炉的辅助蒸汽且冷再热温度低于汽封母管供汽温度下限时才可能用到。其使用几率太小，因此建议取消此阀门站配置。

取消主蒸汽汽源供汽阀门站后推荐汽封供汽系统如图3所示，在采用图3配置时，应保证在任何工况时都有足够的蒸汽可以用于轴封供汽，可采用如下汽源配置方式：配置启动锅炉时，应尽量选择启动锅炉产生的蒸汽能用于汽轮机机组冷态启动和温态启动。对于温度需求有如图3所示△T3区域的机组，可按△T3区域内选取启动锅炉蒸汽温度；对于及极少数无△T3区域的机组，可采用启动锅炉蒸汽减温的方式满足轴封蒸汽汽源温度要求。

在汽轮机组低负荷运行轴封需要进行供汽时，由于再热冷段蒸汽温度与轴封温度匹配很好，应采用再热冷段蒸汽供应轴封蒸汽。

当机组停机时，若有相邻机组提供冷再热蒸汽，可采用相邻机组的冷再热蒸汽作为汽源对轴封系统供汽；若无邻机汽源，可采用从余热锅炉和冷再热管道中的冷再蒸汽供应轴封用汽，若蒸汽量不够可打开汽轮机高压旁路阀补充再热冷段蒸汽以满足轴封用汽需求。

图3优化后的轴封供汽系统 3结论

汽轮机轴封系统是重要的辅助系统之一，其系统设计的优劣直接影响汽轮机的出力和安全运行。通过对汽封供汽系统进行优化，起到了精简系统的目的，亦可减少设备费用投资、节省电厂安装空间、节约电厂运行维护成本。可在燃气-蒸汽联合循环汽轮机组以及同类型机组中加以推广应用。

参考文献

[1]中国动力工程学会主编，火力发电设备技术手册[M],机械工业出版社，1998.12.

[2]ASME TDP-1-2013，Prevention of Water Damage to Steam Turbines Used for Electric Power Generation:Fossil-Fueled Plants.