一种超超临界汽轮机轴封供汽系统及供汽方法

技术领域

本发明属于火力发电的汽轮机轴封供汽系统领域，具体涉及一种超超临界汽轮机轴封供汽系统及供汽方法。

背景技术

根据DL/T 863-2004《汽轮机启动调试导则》第5.2.12条要求“轴封汽源应注意保证轴封蒸汽与转子金属温差小于110℃”。

超超临界机组，尤其是中压缸单分流机组，运行中高压前轴封以及中压前轴封运行时温度非常高，达500℃以上，甚至能达到570℃；高压缸后轴封、中压后轴封温度则相对较低处于300℃左右，而低压轴封需求温度约150℃左右。常规的轴封系统采用母管制，将高、中压缸轴封漏汽到母管，经过减温后对低压轴封进行供汽，存在以下问题：

1.常规轴封系统在热态或极热态启动中无法根据系统需求提供三种不同的温度匹配，转子热应力较大。虽然目前含有轴封电加热器的系统可提供三种温度，但是一方面轴封电加热器从启动加热到温度达到稳定的时间较长，存在短时间进冷汽的情况，这个过程对转子热应力同样影响较大；另一方面需要将能量品质较高的电转化为品质较低热能，不利于节能降耗，且系统对电气系统的稳定性要求较高，设备需要长期待机，故障概率大，维护困难。

2.随着新能源的大量发展，燃煤机组深度调峰运行越来越频繁，中压后轴封处转子热应力大。中压后轴封处在深度调峰运行时的蒸汽流动状态会频繁发生变化，从漏汽状态到供汽状态来回切换；漏汽时温度在300℃左右，供汽时由轴封系统母管提供蒸汽，温度达达500℃以上，频繁的供漏汽转变，造成中压后轴封处转子温度变化频繁，严重影响转子寿命。

3.低压轴封减温稳定性差。低压轴封供汽由轴封母管提供，启动阶段，母管由辅汽供汽，温度约300℃，运行阶段，母管由高、中压缸轴封漏汽，温度在500℃以上，热态或极热态运行时，由主蒸汽供汽，温度接近600℃；低压轴封减温器前的蒸汽温度从300℃到600℃之间变化，造成低压轴封喷水减温器喷嘴选择非常困难，喷嘴工作区间较大，雾化情况不好，虽然采取各种措施，例如双喷嘴等，但在实际的使用中，减温后仍然温度波动较大，造成低压缸轴振加大，严重影响运行安全。

4.轴封母管高温蒸汽直接溢流到低压加热器，与低温抽汽混合后进行凝结换热，不仅造成接管处热应力大，对压力容器的安全运行产生不利影响，其高温段的热量没有得到品质上的利用，不利于节能降耗。

发明内容

本发明的目的在于：本发明提供了一种超超临界汽轮机轴封供汽系统及供汽方法，解决了现有轴封供汽系统不适应当下需求的问题。本发明不仅能将轴封系统的高低温部分隔离出来，提供三种不同的温度，还能改善系统运行状况，系统更加稳定，结构简单、施工方便、成本低，提升机组运行的稳定性、安全性。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种超超临界汽轮机轴封供汽系统，包括高压缸的高压缸前轴封和高压缸后轴封、中压缸的中压缸前轴封和中压缸后轴封以及低压缸的低压缸轴封，高压缸后轴封与高压后轴封漏汽管连通，中压缸后轴封与中压后轴封漏汽管连通，低压缸轴封与低压轴封进汽管连通，高压缸前轴封与高压前轴封漏汽管连通，中压缸前轴封与中压前轴封漏汽管连通，供汽端分别连通高压后轴封漏汽管、中压后轴封漏汽管、低压轴封进汽管、高压前轴封漏汽管和中压前轴封漏汽管，利用供汽端对各管道进行供汽和/或进行多余蒸汽的回收利用。

进一步的，所述的供汽端包括高温管道子系统和低温管道子系统，低温管道子系统分别与高压后轴封漏汽管、中压后轴封漏汽管、低压轴封进汽管连通，高温管道子系统分别与高压前轴封漏汽管和中压前轴封漏汽管连通，高温管道子系统与低温管道子系统之间连通有串联管道，串联管道上设有沿低温向高温单向流动的止回阀。

进一步的，所述的低温管道子系统包括辅助蒸汽，辅助蒸汽与辅汽供汽管连通，辅汽供汽管分别与低温母管、低压轴封进汽管、串联管道连通，低温母管分别与高压后轴封漏汽管、中压后轴封漏汽管连通。

进一步的，所述的辅汽供汽管上设有辅汽调节阀和辅汽后压力测点，辅汽5调节阀与辅汽后压力测点联锁，低压轴封进汽管上设有低温喷水减温器和低压轴封温度测点，凝结水通过低温喷水调节阀与低温喷水减温器连通，低压轴封温度测点与低温喷水调节阀联锁。

进一步的，所述的高温管道子系统包括主蒸汽，主蒸汽与主汽供汽管连通，

主汽供汽管分别与高温母管、串联管道连通，高温母管分别与高压前轴封漏汽0管和中压前轴封漏汽管连通。

进一步的，所述的主汽供汽管上设有主汽调节阀和主汽后压力测点，主汽调节阀与主汽后压力测点联锁。

进一步的，所述的主汽供汽管还与溢流管连通，通过溢流管实现后续蒸汽的回收利用。

5进一步的，所述的溢流管与加热器连通，加热器为设过热蒸汽冷却段的加热器，溢流管上设有高温喷水减温器、溢流温度测点和溢流调节阀，凝结水通过高温喷水调节阀与高温喷水减温器连通，高温喷水调节阀与溢流温度测点、溢流调节阀联锁，溢流调节阀与主汽供汽管上的主汽后压力测点联锁。

一种超超临界汽轮机轴封供汽方法，采用上述的超超临界汽轮机轴封供汽0系统，在机组冷态、温态启动阶段，以及在机组跳机、热态及极热态启动阶段，

由供汽端进行供汽，通过高压后轴封漏汽管向高压缸后轴封供汽，通过中压后轴封漏汽管向中压缸后轴封供汽，通过低压轴封进汽管向低压缸轴封供汽，通过高压前轴封漏汽管向高压缸前轴封供汽，通过中压前轴封漏汽管向中压缸前轴封供汽。

5进一步的，在机组冷态、温态启动阶段，高温管道子系统的主蒸汽关闭，

由低温管道子系统的辅助蒸汽进行供汽，一路蒸汽向高压后轴封漏汽管、中压后轴封漏汽管、低压轴封进汽管供汽，另一路蒸汽经过串联管道上的止回阀后，向高压前轴封漏汽管和中压前轴封漏汽管供汽；在机组跳机、热态及极热态启动阶段，由低温管道子系统的辅助蒸汽向高压后轴封漏汽管、中压后轴封漏汽管、低压轴封进汽管供汽，由高温管道子系统的主蒸汽向高压前轴封漏汽管和中压前轴封漏汽管供汽，串联管道上的止回阀关闭，高温管道子系统和低温管道子系统被有效隔离。

进一步的，在机组自密封阶段，高温管道子系统的主蒸汽和低温管道子系统的辅助蒸汽关闭，低温管道子系统多余的蒸汽通过串联管道上的止回阀进入高温管道子系统，连同高温管道子系统的溢流蒸汽一并进入溢流管，进行后续的蒸汽回收利用；在机组深度调峰阶段，高压缸后轴封的漏汽经过高压后轴封漏汽管、低温母管，再通过中压后轴封漏汽管向中压缸后轴封供汽。

本发明的有益效果：

1、本发明提供三种轴封温度与转子温度独立匹配，汽源为电厂的常用汽源(辅助蒸汽、主蒸汽)，在机组热态或极热态启动时能迅速投入蒸汽匹配转子温度。

2本发明将轴封系统的高温部分(高压前轴封和中压前轴封)，低温部分(高压后轴封和中压后轴封、低压轴封)隔离开来，消除了单一母管制的缺点，不仅系统运行更加稳定，而且还利于管道布置、材质选择与节省成本。

3、本发明将高压后轴封和中压后轴封的漏汽混合形成低温母管，充分利用了高压后轴封漏汽温度与中压后轴封漏汽温度相当的机组特点，消除了在机组在深度调峰时中压后轴封处转子热应力的问题。

4、本发明低温母管减温后对低压轴封进行供汽，充分利用了高压后轴封漏汽与中压后轴封漏汽混合温度同辅汽温度相当的机组特点，减温器前蒸汽在各种工况中均保持在300℃左右，减温喷嘴只需要在很小的范围内运行，喷嘴选型简单，运行工况稳定，既能保证了喷嘴的雾化效果，又能保证了低压轴封的供汽温度的稳定性。

5、本发明高温母管减温后对凝结水进行加热，减温器设置在溢流阀前，相比溢流阀后减温，管内蒸汽压力更高，比容小，管内流速更低，增强了喷水在减温器管内的驻留时间，更加利于换热；同时管路上设有溢流止回阀，避免在跳机后减温水或冷蒸汽返流进轴封的问题；将溢流蒸汽温度降低到300℃后排往设过热蒸汽冷却段的加热器，既满足加热器碳钢材料的许用温度，最大限度的节省加热器成本，又能利用蒸汽过热度，实现加热器的零端差或负端差。

6、本发明系统简单，成本较低，控制与现有的控制策略基本一致，对于新机组设计及老机组的改造都十分便利。

前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1-高压缸，2-中压缸，3-低压缸，4-高压缸前轴封，5-中压缸前轴封，6-高压缸后轴封，7-中压缸后轴封，8-低压缸轴封，9-低温喷水减温器，10-溢流调节阀，11-辅汽调节阀，12-止回阀，13-主汽调节阀，14-辅助蒸汽，15-主蒸汽，16-加热器，17-辅汽后压力测点，18-主汽后压力测点，19-溢流温度测点，20-低温母管，21-高压后轴封漏汽管，22-中压后轴封漏汽管，23-低压轴封进汽管，24-辅汽供汽管，25-串联管道，26-高温母管，27-高压前轴封漏汽管，28-中压前轴封漏汽管，29-溢流管，30-低压轴封温度测点，31-低温喷水调节阀，32-凝结水，33-高温喷水减温器，34-高温喷水调节阀，35-溢流止回阀，36-主汽供汽管。

具体实施方式

下列非限制性实施例用于说明本发明。

实施例1：

参考图1所示，一种超超临界汽轮机轴封供汽系统，包括高压缸1的高压缸前轴封4和高压缸后轴封6、中压缸2的中压缸前轴封5和中压缸后轴封7以及低压缸3的低压缸轴封8。

高压缸后轴封6与高压后轴封漏汽管21连通，中压缸后轴封7与中压后轴封漏汽管22连通，低压缸轴封8与低压轴封进汽管23连通，高压缸前轴封4与高压前轴封漏汽管27连通，中压缸前轴封5与中压前轴封漏汽管28连通。

供汽端分别连通高压后轴封漏汽管21、中压后轴封漏汽管22、低压轴封进汽管23、高压前轴封漏汽管27和中压前轴封漏汽管28，利用供汽端对各管道进行供汽和/或进行多余蒸汽的回收利用。

供汽端包括高温管道子系统和低温管道子系统。

低温管道子系统包括高压缸后轴封6、中压缸后轴封7、低压缸轴封8、低温喷水减温器9、辅汽调节阀11、辅助蒸汽14、辅汽后压力测点17、低温母管20、高压后轴封漏汽管21、中压后轴封漏汽管22、低压轴封进汽管23、辅汽供汽管24、低压轴封温度测点30、低温喷水调节阀31、凝结水32。

高温管道子系统包括高压缸前轴封4、中压缸前轴封5、溢流调节阀10、主汽调节阀13、主蒸汽15、加热器16、主汽后压力测点18、溢流温度测点19、高温母管26、高压前轴封漏汽管27、中压前轴封漏汽管28、溢流管29、凝结水32、高温喷水减温器33、高温喷水调节阀34、溢流止回阀35、主汽供汽管36。

辅汽供汽管24与主汽供汽管36之间连通有串联管道25，串联管道25上设有沿低温向高温单向流动的止回阀12，止回阀12流向为从低温管道部分向高温管道部分流通，反向阻止流通。

辅助蒸汽14与辅汽供汽管24连通，辅汽供汽管24上设有辅汽调节阀11和辅汽后压力测点17，辅汽调节阀11与辅汽后压力测点17联锁，压力定值为24KPa。

辅汽供汽管24分别与低温母管20、低压轴封进汽管23、串联管道25连通，低温母管20分别与高压后轴封漏汽管21、中压后轴封漏汽管22连通。实现高压后轴封漏汽管21、中压后轴封漏汽管22、低压轴封进汽管23内汽体的流通。

低压轴封进汽管23上设有低温喷水减温器9和低压轴封温度测点30，凝结水32通过低温喷水调节阀31与低温喷水减温器9连通，低压轴封温度测点30与低温喷水调节阀31联锁，温度定值为150℃。

主蒸汽15与主汽供汽管36连通，主汽供汽管36上设有主汽调节阀13和主汽后压力测点18，主汽调节阀13与主汽后压力测点18联锁，压力定值为27KPa。在冷态或温态时，主汽调节阀13关闭与主汽后压力测点18的压力联锁，处于关闭状态；热态或极热态时，主汽调节阀13开启与主汽后压力测点18的压力联锁。

主汽供汽管36分别与高温母管26、串联管道25连通，高温母管26分别与高压前轴封漏汽管27、中压前轴封漏汽管28、溢流管29连通。实现高压前轴封漏汽管27和中压前轴封漏汽管28内汽体的流通，并通过溢流管29实现后续蒸汽的回收利用。

溢流管29与加热器16连通，加热器16为设有过热蒸汽冷却段、凝结段的管壳式加热器，内部为回热系统凝结水。溢流管29上设有溢流止回阀35、高温喷水减温器33、溢流温度测点19和溢流调节阀10。溢流止回阀35流向为从高温母管26向高温喷水减温器33方向流通，反向阻止流通。

凝结水32通过高温喷水调节阀34与高温喷水减温器33连通，高温喷水调节阀34与溢流调节阀10联锁，溢流调节阀10开启时，高温喷水调节阀34投入运行。高温喷水调节阀34与溢流温度测点19联锁，温度定值为300℃。同时溢流调节阀10与主汽供汽管36上的主汽后压力测点18联锁，压力定值为30KPa。

实施例2：

参考图1所示，一种超超临界汽轮机轴封供汽方法，采用实施例1所述的超超临界汽轮机轴封供汽系统。

在机组冷态、温态启动阶段，主汽调节阀13联锁关闭，高温管道子系统的主蒸汽15关闭，由低温管道子系统的辅助蒸汽14进行供汽。通过辅汽调节阀11进行压力调节后，一路蒸汽通过辅汽供汽管24，经过低温母管20向高压后轴封漏汽管21、中压后轴封漏汽管22供汽，通过高压后轴封漏汽管21向高压缸后轴封6供汽，通过中压后轴封漏汽管22向中压缸后轴封7供汽；以及通过辅汽供汽管24并经过低温喷水减温器9减温后向低压轴封进汽管23供汽，通过低压轴封进汽管23向低压缸轴封8供汽。

另一路蒸汽经过串联管道25上的止回阀12后，经过主汽供汽管36、高温母管26向高压前轴封漏汽管27和中压前轴封漏汽管28供汽，通过高压前轴封漏汽管27向高压缸前轴封4供汽，通过中压前轴封漏汽管28向中压缸前轴封5供汽。系统压力通过辅汽后压力测点17联锁辅汽调节阀11控制到24KPa，此时溢流调节阀10不满足30KPa的开启条件，处于关闭状态，高温喷水调节阀34联锁溢流调节阀10状态，也处于关闭状态。

在机组自密封阶段，主汽后压力测点18联锁溢流调节阀10将系统压力控制在30KPa，压力高于辅汽调节阀11以及主汽调节阀13的开启值，辅汽调节阀11以及主汽调节阀13处于关闭状态，低温母管20多余的蒸汽通过止回阀12进入高温母管26，连同高温母管26的溢流蒸汽一同经过溢流止回阀35、高温喷水减温器33，溢流温度测点19与高温喷水调节阀34联锁，将温度控制在300℃后，经过溢流调节阀10后排往设有过热蒸汽冷却段的加热器16，实现加热器的零端差或负端差，进行工质回收及热量品质的分段利用。

在机组深度调峰阶段，高压缸后轴封6漏汽经过高压后轴封漏汽管21、低温母管20后，通过中压后轴封漏汽管22给中压缸后轴封7供汽，供漏汽温度相近，有效的避免温差太大带来的转子热应力，其余部分同自密封阶段。

在机组跳机、热态及极热态启动阶段，低温部分由辅助蒸汽14进行供汽，辅汽后压力测点17联锁辅汽调节阀11将低温母管20压力控制到24KPa。高温部分由主蒸汽15进行供汽，主汽后压力测点18联锁主汽调节阀13将高温母管26压力控制到27KPa。止回阀12出口侧压力高于入口侧压力，止回阀12关闭，低温母管20和高温母管26被有效隔离，杜绝了高温蒸汽进入低温母管20带来的高压缸后轴封6以及中压缸后轴封7处转子热应力大，以及低温喷水减温器9前温度大幅提高带来的低压缸轴封8供汽温度不稳定问题。

前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。