汽轮机轴封系统热经济性定量分析方法及其应用:汽轮机轴封

时间:2020-01-13 07:18:47 来源:易达学习网 本文已影响 易达学习网

汽轮机轴封系统热经济性定量分析方法及其应用

汽轮机轴封系统热经济性定量分析方法及其应用 针对汽轮机轴封系统的用汽和轴封溢流蒸汽回收的热 经济性问题,根据某电厂1000MW超超临界机组的热力性能试 验数据,利用等效热降法进行了定量热经济性分析计算。计 算结果表明:辅汽供轴封用汽来自四段抽汽比来自冷段再热 蒸汽经济;
轴封溢流蒸汽回收至7号低加比回收到8号低加经 济。分析结果对汽轮机经济运行及节能改造提供了重要指导 意义。

摘 要:
汽轮机轴封系统;
百万机组;
等效热降法;
轴封溢流蒸 汽回收 前言 汽轮机轴封系统的作用是防止蒸汽从轴封漏出至大气, 并防止空气进入汽轮机和凝汽器。汽轮机轴封用汽一般来源 于正压轴封的漏汽,同时向负压轴封提供轴封用汽,当轴封 用汽量不足时,由辅助蒸汽补充。由于轴封系统用汽不仅有 工质损失,还伴随着热量损失,会使机组的经济性降低[1]。

因此,定量分析轴封用汽及其回收利用系统对于提高机组经 济性具有十分重要的意义。

某电厂机组轴封系统介绍 某电厂百万机组汽轮机是由上海汽轮机厂和德国 SIEMENS联合设计制造的四缸四排汽超超临界凝汽式汽轮机。

其轴封系统如图1所示。西门子技术汽轮机对轴封蒸汽温度有严格要求,当转子温度在300℃以上时,轴封汽温要求在 280℃~320℃[2]。在高负荷范围内,从高压缸轴封漏汽至轴 封蒸汽母管的蒸汽温度可能使低压轴封的温度超过允许值。

为了降低低压轴封蒸汽温度,辅汽供轴封蒸汽调节阀开启, 注入相对冷的外部蒸汽进入轴封蒸汽母管。同时为了维持轴 封母管压力,轴封溢流调节阀开启,溢流蒸汽直接进入凝汽 器。

图1 轴封系统示意图 轴封系统经济性定量计算及分析 由于轴封用汽不再进入汽轮机作功,属于带热量工质离 开了系统;
轴封溢流蒸汽回收利用,属于系统内部的热量和 工质的利用,对于以上热经济性问题,可以借助等效热降法 进行局部定量分析[3]。

主要经济指标及参数 表1 机组主要经济性指标及参数 轴封用汽经济性定量分析 根据上述分析,在高负荷范围内,需要辅助蒸汽来冷却 轴封蒸汽来保证低压轴封蒸汽不超温。根据轴封系统设计, 机组正常运行时辅助蒸汽有两路汽源:冷段再热蒸汽和四段 抽汽。

若辅汽来自冷段再热蒸汽,则损失的功为:
式中,为辅汽用汽份额;
使循环吸热量减少:
系统经济性相对变化:
若辅汽来自四段抽汽,则损失的功为:
系统经济性相对变化:
由此得到热耗率相对变化:
以辅汽供轴封1t/h蒸汽为例,由此得到辅汽用汽分别来 源于冷段再热蒸汽和四段抽汽时热经济性比较结果。如表2 所示:
表2 辅汽汽源经济性定量分析比较 由表2可知,在相同用汽量的情况下,辅汽来自冷段再 热蒸汽时,热耗率增加值要高于四段抽汽。因此,正常运行 时应采用四段抽汽供辅汽的运行方式。

轴封溢流蒸汽回收利用经济性定量分析 按原有设计,轴封溢流蒸汽直接进入到了凝汽器,如果 能将这部分热量回收利用,不仅能增加装置效率,同时也能 够降低凝汽器的热负荷。根据等效热降法,若将轴封溢流蒸 汽回收利用于加热器,将排挤段回热抽汽,从而获得的回收 功为:
式中:为轴封溢流蒸汽回收利用份额;
为轴封溢流蒸汽 焓kJ/kg;
为段回热抽汽焓kJ/kg;
为段回热抽汽效率;

局部变动的热经济性相对变化:
由此得到热耗率相对变化:根据现场试验数据,满负荷工况下,轴封溢流蒸汽压力 约115kPa(a),压力均大于7段抽汽压力和8段抽汽压力。图2 对比了轴封溢流蒸汽分别回收利用于7号低加和8号低加时 的热耗率减少量,结果显示轴封溢流蒸汽回收利用于7号低 加的热经济性明显好于其回收利用于8号低加。

图2 轴封溢流蒸汽回收到7、8号低加的热经济性比较 改造后的热经济性评价 机组在大修期间将轴封溢流蒸汽回收到了7号低加,为 评价此次回收利用的经济性效果,记录了轴封溢流到7号调 节阀关闭前后相关参数的变化,如表3所示。该统计时间段 内,负荷维持1000MW稳定,同时辅汽供轴封调阀开度维持 10.3%不变。在轴封溢流蒸汽至7号低加调节阀关闭后,7号 低加温升降低了0.3℃,疏水温度降低了0.3℃,由此推算进 入7号低加的轴封溢流蒸汽为6.15t/h左右。根据图2,回收 6.15t/h轴封溢流蒸汽到7号低加,使热耗率减少约 4.131kJ/kWh,供电煤耗减少约0.16g/kWh. 表3 轴封溢流蒸汽至7号低加调节阀关闭前后相关参数 变化 结束语 本文利用等效热降法对某百万超超临界机组的轴封系 统进行了定量热经济性分析,得到了以下结论:
在相同轴封用汽量的情况下,供轴封的辅汽来自四段抽 汽比其来自冷段再热蒸汽更为经济;
轴封溢流蒸汽回收利用于7号低加的热经济性明显好于 其回收利用于8号低加;

回收6.15t/h轴封溢流蒸汽到7号低加,使热耗率减少约 4.131kJ/kWh,供电煤耗减少约0.16g/kWh. 以上分析结果对汽轮机经济运行和节能技术改造提供 了重要指导意义。

参考文献 [1]梁娜,丁常富,郝文广.机组轴封系统热经济性向量 分析法及应用[J].汽轮机技术,2010,52(3):177-179 [2]张鹏.西门子技术1000MW超超临界汽轮机防止汽封 抱轴的分析与处理[J].应用能源技术,2010,10:9-11 [3]李勤道,刘志真.热力发电厂热经济性计算分析[M]. 北京:中国电力出版社,2008

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