一种汽轮机轴封的节能减温自密封系统的制作方法

本实用新型涉及一种汽轮机轴封的节能减温自密封系统。

背景技术：

目前热力发电行业的汽轮机轴封自密封系统中，由于轴封母管整体温度较高，一般达到350～400℃，而自密封系统中供低压缸轴封用的蒸汽温度要求仅为120～180℃。为使低压缸轴封供汽温度满足要求，一般在轴封母管至低压缸轴封部位的通道上设置喷水减温装置，通过在喷水减温装置内喷入低温水来降低轴封蒸汽的温度。根据实际的使用状况，轴封系统采用喷水减温装置主要存在以下问题：

1)由于减温器采用的减温介质为凝结水水源，其温度一般为37℃，被减温蒸汽温度一般为350～400℃，两者温差达到300℃以上。在减温水雾化效果较差时，部分减温水会直接喷淋在减温器的壳体上，减温器壳体产生剧烈的温度降低，频繁的减温使减温器壳体出现裂纹、断裂等问题。

2)当减温水对轴封蒸汽进行减温时，轴封蒸汽系统的蒸汽总流量会增加、减温水升温后热能增加。由于轴封蒸汽属于功能性用汽，主要用于低压转子的轴段动密封，被消耗掉的热能无法进入汽轮机动力系统做功，造成大量内能的浪费。根据计算：每1t/h减温水，汽轮机热耗增加4.359kJ/kWh，折算发电煤耗约增加0.149g/kWh。减温水的正常流量一般为10t/h，折合汽轮机热耗增加43.59kJ/kWh，发电煤耗增加约1.49g/kWh。

3)由于减温水水源采用凝结水水源，被加压后的该部分凝结水成为机组杂用水，增加凝结水泵的电耗。

4)减温水在雾化较差情况下，与高温蒸汽混合不充分时，测量的混合区内温度将不能正确的显示混合后的实际平均温度，导致高温再热器出口部位蒸汽温度极易出现过高或过低的现象，降低整个减温系统的温度调控性能。混合不均的轴封蒸汽会存在汽—水两相流现象，当进入低压缸轴端密封部位时，对低压转子两端的轴封部位轴颈产生强烈的汽蚀破坏，使低压转子表面形成蜂窝状侵蚀，降低转子的强度。

5)减温器内由于存在汽—水两相流，高温蒸汽中混合的水在减温器混合区内高速流动，对混合区的内壁造成强烈的冲刷，长时间使用后造成减温器筒体的减薄、破裂等。

6)减温水在减温装置中的减温过程复杂，主要经过减温水减压—→从蒸汽中吸热升温至饱和温度—→减温水汽化—→汽化后减温水升温等过程，整个减温过程在系统中需要很长的距离才能完成。

7)减温装置中的减温水喷管的内部为减温水、外部为高温蒸汽，内外温差大，喷管与减温器之间的焊缝承受很大的热应力；喷管位于减温管道的中间段，运行中喷管承受蒸汽流冲击而发生喷管振动。喷管在热应力和振动的作用下，常出现喷管裂纹、断裂问题，减温水会顺着断裂部位不经喷嘴雾化就进入减温器内，使减温效果变差。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种汽轮机轴封的节能减温自密封系统，其减温效果好且节能。

解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种汽轮机轴封的节能减温自密封系统，所述汽轮机设有多台低压加热器，多台低压加热器依次连接用于逐级加热从汽轮机的凝汽器流出的凝结水，所述的节能减温自密封系统包括水体流通管道和蒸汽流动间，所述水体流通管道穿过蒸汽流动间，其进水口通过进水管与某级低压加热器的入口连接、出水口通过出水管与次级低压加热器的出水口连接，蒸汽流动间的蒸汽入口通过蒸汽导入管与汽轮机的轴封母管连接，蒸汽流动间的蒸汽出口通过蒸汽导出管与汽轮机的低压缸轴封用蒸汽主管道连接。

所述进水管上设有用于控制凝结水流量的进水调节阀，使得所述蒸汽导出管中的蒸汽温度为120～180℃。

所述进水管上设有进水隔离阀，出水管上设有出水隔离阀。

所述汽轮机包括四台低压加热器，分别为第一级低压加热器、第二级低压加热器、第三级低压加热器和第四级低压加热器，第一级低压加热器、第二级低压加热器、第三级低压加热器和第四级低压加热器的出水温度分别为88℃、110℃、135℃、156℃，进水管与第三级低压加热器的凝结水流入管道连接，出水管与第四级低压加热器的凝结水流出管道连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型采用的减温方式为表面式换热，依靠温度较低的一部分凝结水经过水体流通管道，对流经蒸汽流动间的高温蒸汽进行降温，使降温后的蒸汽温度达到低压缸轴封用蒸汽温度的要求，进入汽轮机低压转子轴封部位，进行热交换后温度升高的凝结水流入次级低压加热器的管道中，使得经过系统的凝结水重新流回汽轮机的主凝结水管道，本系统与汽轮机主路凝结水管路形成了并联，并最终汇入主路凝结水系统中，可继续进入汽轮机系统做功。本实用新型从低压加热器的凝结水管道可引入与蒸汽温度相差较小的凝结水，可避免温差过大损坏设备。

具体的技术效果为：

1)高温蒸汽降温在节能减温自密封系统中完成，热交换时间缩短，经降温后的蒸汽的品质可以有很好的保证。

2)本实用新型的结构使得蒸汽在降温过程中，不会出现低温水冲击系统的高温区域的情况，各部件承受的温差小、受热比较均匀，对系统的热冲击小，不会出现局部温度过低的情况，自密封系统上下游管路不会出现裂纹、断裂等现象。

3)本实用新型进行热交换的形式为表面式热交换，在给蒸汽减温的整个过程中不会存在相变，不会有水出现，蒸汽流动过程中也就不会出现汽—水两相流现象，不会对管路、低压转子等部位造成冲刷、汽蚀破坏。

4)本实用新型可设置进水调节阀，通过进水调节阀可快速调整经过水体流通管道的凝结水流量，可以很便捷的控制经系统降温后的蒸汽的温度，整个系统的调控性能更高。

5)减温方式采用表面式换热，高温蒸汽降温过程中释放的热量进入凝结水系统中，降低了汽轮机各低压区域抽蒸汽的流量，使多余的流量参与到汽轮机做功过程，降低汽轮机的热耗和机组整体发电煤耗，提高整个发电厂热经济性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中附图标记含义：

1-节能减温自密封系统；2-进水隔离阀；3-进水调节阀；4-出水隔离阀；5-进水管；6-出水管；7-蒸汽导入管；8-蒸汽导出管；9-蒸汽流动间。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型进一步描述。

如图1所示，本实施例的汽轮机轴封的节能减温自密封系统1包括水体流通管道和蒸汽流动间9，其中汽轮机设有多台低压加热器，多台低压加热器依次连接用于逐级加热从汽轮机的凝汽器流出的凝结水。

水体流通管道穿过蒸汽流动间9，水体流通管道的进水口通过进水管5与某级低压加热器的入口连接(即与多台低压加热器中的其中一台低压加热器的入口进行连接)，水体流通管道的出水口通过出水管6与次级低压加热器的出水口连接(即与多台低压加热器中的另一台低压加热器出水口连接，但另一台低压加热器是上述的其中一台低压加热器的下一级，即加热温度更高的那台低压加热器)，蒸汽流动间的蒸汽入口通过蒸汽导入管7与汽轮机的轴封母管连接，蒸汽流动间的蒸汽出口通过蒸汽导出管8与密封系统的低压缸轴封用蒸汽主管道连接，从蒸汽入口流经蒸汽流动间9内部至蒸汽出口的蒸汽流经水体流通管道表面，并通过水体流通管道的管壁进行热量传递；流入进水管5的凝结水的温度低于进入蒸汽导入管7的蒸汽的温度，与进水管5连接的那台低压加热器加热的凝结水的温度低于与出水管6连接的那台低压加热器加热的凝结水的温度。

本实施例在进水管5上设有用于控制凝结水流量的进水调节阀2，通过进水调节阀2调节凝结水流量，可调节经减温装置1降温后的蒸汽的温度。

本实施例在进水管5上设有进水隔离阀2，出水管6上设有出水隔离阀4，减温装置在未使用时，可通过隔离阀将减温装置1与汽轮机的主管道完全隔绝。

本实施例的汽轮机包括四台低压加热器，从低温至高温排序依次为第一级低压加热器、第二级低压加热器、第三级低压加热器和第四级低压加热器，第一级低压加热器、第二级低压加热器、第三级低压加热器和第四级低压加热器的出水温度分别为88℃、110℃、135℃、156℃(汽轮机机组不同，温度会有一定的差异)。本实施中进水管与第三级低压加热器的凝结水流入管道连接，出水管与第四级低压加热器的凝结水流出管道连接。

本实用新型的水体流通管道和蒸汽流动间组成一个蒸汽冷却装置，管道内流通凝结水，蒸汽流动间由外壳体组成，外壳体内流通高温轴封蒸汽。高温轴封蒸汽经过降温但不产生凝结；管道内的凝结水通过进水调节阀调节水量保证高温轴封蒸汽由300℃降温后温度控制在120～180℃范围。由于凝结水流量小，凝结水被加热后，温度会由110℃上升至135℃以上，超过第三级低压加热器出水温度，将其引入第四级低压加热器出水管处。

本实施例的水体流通管道的结构为列管式，包括有安装在蒸汽流动间内部的多条直管，凝结水流进直管内部，高温轴封蒸汽流经直管的外部，在管壁接触部位发生热交换。

当然，水体流通管道的结构还可以为其他结构形式，例如：包括多条S型子管，多条S型子管的进口和出口均与水体流通管道的进水口和出水口连通；或包括多条螺旋管，多条螺旋管的进口和出口均与水体流通管道的进水口和出水口连通，等等可进行热交换的结构。

蒸汽流动间的结构可以为由侧壁组成的封闭空间，水体流通管道位于空间内，与水体流通管道的出水口和进水口连接的进水管和出水管分别从侧壁穿出；蒸汽流动间的结构也可以为管道结构，水体流通管道位于蒸汽流动间的管道结构内；蒸汽流动间的结构也可以包括多条管，此时水体流通管道包括有多条管，水体流通管道的多条管分别对应穿在蒸汽流动间的多条管内，形成热交换结构。

优选的，蒸汽导出管8中的蒸汽温度为120～180℃，即经系统减温后的温度为120～180℃。

优选的，流入进水管的凝结水的温度为90～110℃。

优选的，水体流通管道的管壁的材质采用304不锈钢，蒸汽流动间的壳体材质采用20g。