熱電站汽輪機氣封及軸封漏氣系統(tǒng)改造

蘇少林

一、前言

廣石化自備熱電站現(xiàn)有兩臺背壓式汽輪機、一臺雙抽氣凝氣式汽輪機、一臺單抽氣凝氣式汽輪機，總裝機容量99MW，肩負著向全廠供電、供熱的重任。其中1號、2號背壓式汽輪機為外供中壓蒸汽的主力機組，目前運行狀態(tài)為兩機同開，無備用，同時滿負荷運行外供中壓蒸汽。兩臺機組均系哈爾濱汽輪機廠生產(chǎn)的B12-8.83/4.02型單缸、背壓沖動式汽輪機，經(jīng)多年運行和檢修，兩臺機組軸封系統(tǒng)都存在著以下缺陷：

（1）軸封漏氣系統(tǒng)流程設計不合理，正常運行時系統(tǒng)外界蒸汽壓力高于軸封漏氣壓力，特別是1號、2號高壓加熱器的工作壓力均高于后一擋、前一擋漏氣壓力，造成前后軸封抽氣管內(nèi)蒸汽反流至軸封處，汽輪機軸封外漏氣量增大，影響現(xiàn)場工作環(huán)境，甚至漏入油箱引起潤滑油乳化。同時降低了汽輪機有熱效率。

（2）因前后軸封漏氣量增大、壓力升高，在冬春余熱利用溴化鋰空調(diào)裝置停運的情況下，排至前三后二擋漏氣母管的漏氣量除了被低壓除氧器用作加熱蒸汽外，還必須將大量漏氣進行排空處理（約15t/h），不僅污染環(huán)境，還造成經(jīng)濟損失。

（3）前7、8級氣封的氣封體單薄、前后壓差大，氣封體在壓差作用下軸向變形嚴重，造成軸向碰摩，機組長期振動報警。

（4）氣封環(huán)的彈簧片大部分失效很快，氣封環(huán)與氣封體上的環(huán)槽經(jīng)常卡澀，無法正常退讓或彈出，級與級之間內(nèi)漏增大，機組效率降低，振動增大，安全性差。

（5）氣封環(huán)銹蝕卡澀嚴重，大修時氣封環(huán)拆卸困難，影響施工進度。

針對兩臺機組存在的問題，組織人員對TNQF型接觸式蜂窩氣封、布萊登（BRANDON）活動氣封等比較先進的氣封技術(shù)進行調(diào)研。比較各家特點后，選用了TNQF型接觸式蜂窩氣封，對1號汽輪機高、中壓端部氣封進行改造，同時對軸封漏氣系統(tǒng)管線流程改造，降低前7、8級氣封體的前后壓差，排除因壓差變形造成的動靜軸向碰摩，消除運行時的振動報警。

二、TNQF型接觸式蜂窩氣封

TNQF型接觸式蜂窩氣封是接觸技術(shù)和蜂窩技術(shù)的結(jié)合，綜合了接觸式氣封和蜂窩式氣封的優(yōu)點。

（1）TNQF氣封主體部分為接觸式氣封齒，即反Z形的分段石墨環(huán)（圖1），材料為非金屬石墨，可以耐溫700℃，耐磨蝕性好，具有自潤滑性能，不易磨損軸徑。初安裝時與軸直接接觸，并有一定彈簧力預緊在軸徑上，石墨環(huán)次前弧與沉槽背弧有0.3～0.5mm間隙。當汽輪機運行較短一段時間后，石墨環(huán)逐漸磨損并被小彈簧慢慢推出，直至石墨環(huán)次前弧與沉槽背弧接觸，此時石墨環(huán)不會再被推出，石墨環(huán)與軸之間的間隙值隨磨損至振動值后，便保持為軸振動值而不再磨損增大。軸振越小，間隙就越小，節(jié)流效果就越好。這正是TNQF型氣封的核心效果。

（2）TNQF氣封密封性能好，還在于其在梳齒間的環(huán)形腔室加焊了蜂窩帶，蜂窩帶的節(jié)流作用可大大降低漏氣流速，節(jié)流效果比普通梳齒顯著提高。實踐表明，在相同間隙下比梳齒式氣封平均減少泄漏損失50%～70%。

（3）TNQF氣封低齒部位加入蜂窩帶，利用蜂窩網(wǎng)對氣流產(chǎn)生摩擦阻尼效應，能有效阻止氣流的周向和軸向運動，抑止轉(zhuǎn)子的氣流激振，使汽輪機運行更加平穩(wěn)。

（4）由于蜂窩氣封的特殊結(jié)構(gòu)，其蜂窩帶中的蜂窩網(wǎng)對氣流中的水分具有吸附作用，被吸附的水分將沿蜂窩背后的排水槽排到下缸疏水孔中，達到吸濕除濕效果。有效地保護動葉片免受濕蒸汽沖刷，減少葉片水蝕。

（5）保留高齒部位，有節(jié)流密封作用，而氣流經(jīng)節(jié)流降壓后進入蜂窩區(qū)進一步加大密封效果，兩種密封技術(shù)綜合應用，密封效果較佳。

三、氣封改造的實施

（1）更換汽輪機前后氣封體，使用材料較好的氣封體、氣封圈、氣封彈簧，減少兩者的腐蝕卡澀。氣封圈加厚，可減少熱變形卡澀。

（2）前后軸封Z外各3圈氣封環(huán)，采用TNQF型接觸式蜂窩氣封，與汽輪機轉(zhuǎn)子間隙極小，起到極為優(yōu)秀的控制外漏作用，避免了余熱浪費和油箱進水問題。

四、完善軸封漏氣系統(tǒng)

為了更好配合1號汽輪機氣封改造，充分利用漏氣熱值、減少熱源損失、提高機組效率，將機組的漏氣系統(tǒng)管線進行了完善（圖2），并相應調(diào)整了回熱系統(tǒng)的工藝運行方式，主要完善內(nèi)容如下：

（1）將前一擋漏氣至2號高加改為進1號高加氣源，降低前一擋漏氣的外界蒸汽壓力。

（2）增加后一擋漏氣至軸封?氣器，取代1MPa工作蒸汽。

（3）在后一檔漏氣與前?擋漏氣之間加裝聯(lián)絡閥，將后一擋漏氣作為高壓除氧器部分加熱蒸汽。

（4）增加前三后二擋漏氣至排疏水擴容器，在廢熱利用溴化鋰空調(diào)裝置停運時，用來加熱高品質(zhì)疏水溫度。

五、改造效果

（1）改造后，第7、8級氣封的氣封體前后壓差，從原來的3.2MPa降低到1.6MPa。運行時氣封體軸向變形明顯減小，氣封與軸頸軸向碰摩消除，機組振動恢復到正常值，顯著提高了機組運行的安全穩(wěn)定性。啟停性能明顯改善，改造后的機組大修均能一次啟動成功，再未發(fā)生氣封部分軸向摩擦。

（2）氣封改造后，前后軸封外漏氣明顯減少，徹底解決蒸汽漏入油箱乳化潤滑油等污染問題。

（3）減少了汽輪機的漏氣損失，機組效率提高。機組的熱耗降低1443.3kJ/kW·h，按年運行8760h，每年可多發(fā)電1000MW。

（4）軸封漏氣系統(tǒng)經(jīng)過改造后，兩臺高加的運行進行了相應的工藝調(diào)整，將前一擋軸封漏氣改供1號高加作加熱蒸汽，后一擋漏氣除了供軸封抽氣器作為工作蒸汽外，同時供1號高加作加熱蒸汽。經(jīng)調(diào)整后，在關閉前三后二擋漏氣母管的兩側(cè)排空閥的情況下，1號高加的出水溫度相應提高了2℃，不僅提高了回熱系統(tǒng)的熱效率，還充分回收利用了漏氣的熱值。據(jù)以前系統(tǒng)運行情況統(tǒng)計，前三后二擋漏氣（0.17MPa、280℃）約有15t/h的排空量，經(jīng)改造后得到充分利用，按年運行8760h，在除去溴化鋰有一半利用時間外，每年可節(jié)約原煤6000t。

來源：《設備管理與維修》