鄭黎明

（廣州發(fā)展太平能源站有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

熱能是經(jīng)濟社會發(fā)展中非常重要的資源之一，利用對小型汽輪機能量的回收，不僅可以充分運用其熱能，還可以降低對其他資源的使用量。現(xiàn)階段針對軸封抽汽系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱能進行回收利用，對工業(yè)節(jié)能具有重要意義。由此可見，圍繞小型汽輪機軸封抽汽熱能回收進行研究，可進一步促進社會可持續(xù)發(fā)展。

1 軸封抽汽系統(tǒng)分析

1.1 軸封系統(tǒng)的功能

軸封系統(tǒng)的主要功能是在汽輪機運行的過程中減少空氣對汽缸以及蒸汽的影響，使設(shè)備能夠直接回收汽輪機運行過程中的漏汽，進而利用氣體的熱量，使其汽化產(chǎn)生液體凝結(jié)水，進而將凝結(jié)水用于鍋爐中，提升熱量的利用質(zhì)量，降低蒸汽資源的需求量。圖1 為軸封系統(tǒng)[1]。

圖1 軸封系統(tǒng)

1.2 系統(tǒng)研究

我國廣東省某企業(yè)使用的是4500kW 的小型汽輪機發(fā)電組，其主要型號為B2-1.98，前軸封區(qū)域安裝有兩個抽汽區(qū)域。在運行的過程中，汽、油會直接通過直通的形式進入汽封區(qū)域中。在此過程中，一部分氣體會在外界因素的影響下變?yōu)橐后w，另一部分則是直接進入空氣中。其原理主要是指設(shè)備在運行的過程中抽汽系統(tǒng)會在高速運轉(zhuǎn)的同時產(chǎn)生一種氣流，并在遇冷的過程中汽化產(chǎn)生液體。與此同時，機器的荷載也會進一步上升，氣閥內(nèi)部的壓力急劇升高。而冷凝水排水原理則是順著路線與管道進行，若是此過程中機器出現(xiàn)故障，則需要從其他的通道排出[2]。

1.3 系統(tǒng)運行中存在的不足

汽輪機是發(fā)電企業(yè)非常重要的一種設(shè)備，它的安全、經(jīng)濟運行對機組的運行質(zhì)量至關(guān)重要。傳統(tǒng)的汽封抽汽系統(tǒng)如圖2 所示，此時的蒸汽內(nèi)部壓力為2.4MPa，溫度可以達到400℃左右。對于系統(tǒng)來講，會將軸封汽封氣體引入系統(tǒng)中，然后經(jīng)過轉(zhuǎn)換冷卻成為凝結(jié)水，最終通過管道進入地溝中。相比于優(yōu)化之后的系統(tǒng)，傳統(tǒng)的汽封抽汽系統(tǒng)能源消耗嚴(yán)重，此種系統(tǒng)不僅會使用大量的能源，還會在運行的過程中出現(xiàn)大量的噪音?，F(xiàn)階段，由于油的價格持續(xù)上升，蒸汽的價格也進一步增加。因此對于發(fā)電企業(yè)來講，必須要科學(xué)的拓展新形式才能夠滿足實際需要，為此技術(shù)人員認為需要對原有的軸封抽汽系統(tǒng)加以完善。

圖2 汽封抽汽系統(tǒng)優(yōu)化之前的運行流程

2 軸封抽汽系統(tǒng)的熱能再利用

軸封抽汽系統(tǒng)的熱能回收是有效降低資源浪費的重要形式，改造之后的系統(tǒng)運行可以降低經(jīng)濟成本，運用能源再利用的形式確保企業(yè)的經(jīng)濟效益。在技術(shù)優(yōu)化的過程中，工作人員對傳統(tǒng)的抽汽器進行了結(jié)構(gòu)的改造，使其成為可以回收能源的水汽引射器。此種儀器可以降低資源的運用，其運行過程中所產(chǎn)生的凝結(jié)水可以直接使用于鍋爐中，圖3 為改造之后的汽封抽汽系統(tǒng)[2]。

圖3 改造后的汽封抽汽系統(tǒng)

2.1 水汽引射器

汽輪機的水汽引射器在優(yōu)化之后主要呈現(xiàn)以下3種特性：首先，抽汽的真空度可以滿足軸封換熱器的實際需求；其次，抽氣量以及抽汽速度更加高效，且抽出的氣體主要為不同氣體的混合物；最后，傳統(tǒng)的儀器中的蒸汽運行會造成一定的蒸汽損失，因此會造成部分能量浪費，而優(yōu)化之后的水汽引射器則可以降低蒸汽的損耗，可有效確保企業(yè)的經(jīng)濟效益。

水汽引射器的動力資源主要為水資源，且整個運行過程中不需要運用到其他系統(tǒng)的輔助，整體結(jié)構(gòu)較為簡單，可以滿足運行需求。在結(jié)構(gòu)上主要是混合室、擴散管以及入水口等。水在經(jīng)過噴嘴的過程中會增加壓力高頻射出，并在系統(tǒng)的作用下形成真空狀態(tài)，最終將軸封換熱器中的多種氣體引入混合室中。此時，氣流處于高壓狀態(tài)，在壓力的作用下真空軟化水會進入鍋爐的疏水箱，進而降低鍋爐對蒸汽的需求量。優(yōu)化后的水汽引射器中的軟化水主要被應(yīng)用在鍋爐運行中。在經(jīng)過噴嘴處理的過程中，水的壓力為0.45MPa，而在儀器引射的影響下，則會產(chǎn)生10kPa 以下的負壓。與此同時，為了能夠確保系統(tǒng)運行的質(zhì)量可以滿足預(yù)期的需求，技術(shù)人員在水汽抽汽器的入口區(qū)域增加了閥門的安裝，使其可以確保運行質(zhì)量，表1 為水汽引射器參數(shù)數(shù)據(jù)。

表1 水汽引射器參數(shù)數(shù)據(jù)

2.2 回收凝結(jié)水

回收凝結(jié)水的過程中主要使用到的零件為集水箱、回收管、控制管道等，其中回收管的質(zhì)量直接會影響后續(xù)的回收效果。在具體工作中，發(fā)電廠通常會使用小型回收泵，這種設(shè)備的體積更小，可以有效地確保回收質(zhì)量以及效率。在運行的過程中，系統(tǒng)會自動在回收泵中增加空氣，并在空氣的影響下使其可以液化為水。此過程完全是物理變化，無須使用任何外在因素，因此不會使用電力等資源。此外，汽化之后的液體溫度相較于離心泵更高，不會受外界因素的影響，可以直接進行回收[3]。

2.3 優(yōu)化后的效果分析

此種設(shè)備的優(yōu)化與完善，可以在系統(tǒng)運行的過程中降低對電力的需求，只需要在壓力的影響下便可以確?；厥召|(zhì)量以及效率。相比于傳統(tǒng)的系統(tǒng)運行來講，換熱器的壓力極限可以達到10kPa 左右。在運行的過程中，氣管周圍會出現(xiàn)部分的液體，且汽輪機以及水汽引射器均能夠滿足實際需要。在優(yōu)化完后，汽體的蒸發(fā)量明顯減少，不僅降低了運行過程中的噪音，也保障了資源的回收率。與此同時，在冷凝裝置改造完成之后，原有的U 型管道中添加了閉關(guān)閥，在打開狀態(tài)下，凝結(jié)之后的液體可以直接進入除氧器中，進而控制鍋爐的能源利用量，確?？梢詭椭髽I(yè)降低經(jīng)濟浪費。

2.4 經(jīng)濟效益與環(huán)境效益分析

系統(tǒng)優(yōu)化過后，結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果來看，回收系統(tǒng)在運行的過程中可以回收大量的蒸汽，而熱能的再利用則能夠降低鍋爐對蒸汽的需求，每年可以節(jié)約大量的能源。與此同時，利用熱能回收系統(tǒng)的優(yōu)化與技術(shù)完善，蒸汽的回收質(zhì)量會進一步增加，不僅可以降低能源的損耗，還可以凈化發(fā)電廠的環(huán)境，降低對空氣的污染，滿足綠色生產(chǎn)的需要。

3 技術(shù)優(yōu)化思考

3.1 技術(shù)優(yōu)化之后運行分析

3.1.1 技改后的運行方式

在聯(lián)合循環(huán)小機組運行的過程中，可以在水汽引射機器的幫助下將軸封中的漏汽進行引射，進而使汽輪機運行過程中的熱量可以轉(zhuǎn)換為加熱鍋爐所使用的軟化水。在汽輪機運行的過程中，隨著汽輪機負荷的逐漸提升，水汽引射器的閥門也會隨之改變，會將水汽直接引入引射器中。與此同時若是軸封轉(zhuǎn)換器存在意外情況，系統(tǒng)則會直接使用閥門進行操作。在正常運行的情況下，關(guān)閉U 型管中的閥門則可以快速將漏氣轉(zhuǎn)換為冷凝水，并運用管道引導(dǎo)進入至集水箱，經(jīng)過緩沖之后直接進入最終的熱能回收裝置，并在壓縮空氣的影響下，完成系統(tǒng)的運行。在具體工作中，若是儀器以及回收裝置出現(xiàn)故障難以運行，則可以利用閥門的控制完成操作。

3.1.2 運行效果研究

在汽輪機運行的過程中，水汽引射器會增加水壓，并將軸封換熱裝置調(diào)整為負壓狀態(tài)10kPa 左右。研究人員利用分析汽輪機系統(tǒng)運行優(yōu)化情況，最終認為此技術(shù)的運行數(shù)據(jù)與系統(tǒng)運行需求相一致，說明優(yōu)化之后的水汽引射器可以滿足系統(tǒng)需求。利用此種形式可降低鍋爐對蒸汽的需要，可以在能源循環(huán)利用的基礎(chǔ)上降低噪音的產(chǎn)生。與此同時，備用系統(tǒng)中的水汽引射器也可以確保在儀器故障發(fā)生時不會影響整體的系統(tǒng)運行質(zhì)量。軟化水的回收裝置最好的壓力狀態(tài)為0.5MPa，此時U 型管內(nèi)部的閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，軸封換熱器會直接將軟化水輸送至除氧器，進而降低能源的損耗。對于系統(tǒng)運行的優(yōu)化來講，優(yōu)化前的設(shè)備運行為進汽1.72t/d，軸封汽體：6.82t/d。然而在優(yōu)化系統(tǒng)之后，在運行的過程中能夠降低大量的蒸汽需求，按照市場價格每噸蒸汽359.48 元的單價進行計算，在技術(shù)優(yōu)化之后發(fā)電廠每年在此方面的成本費用可以減少110.4萬元左右。而技術(shù)完善過程中所花費的全部費用大約為15 萬元，因此從經(jīng)濟效益來看，此技術(shù)可以幫助發(fā)電廠在增強熱能運用的同時，減少相關(guān)成本[4]。

3.2 未來發(fā)展思考

現(xiàn)階段，在發(fā)電廠運行的過程中熱能的利用效率整體偏低，原有系統(tǒng)的利用率甚至僅僅維持在30%左右，因此為了能夠進一步降低能源的損失，工作人員需要盡可能地提升資源的循環(huán)利用質(zhì)量，降低經(jīng)濟損失。因此必須要在此基礎(chǔ)上加大新技術(shù)的運用，包括熱量回收技術(shù)等，此技術(shù)的使用可以利用高速機器的運轉(zhuǎn)，形成壓力激波，使汽輪機能夠直接排出多余的氣體。此外，在其他技術(shù)研發(fā)的過程中，要求技術(shù)人員應(yīng)該加大對以下幾種原則的重視：①方案簡便，操作難度小。②結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，便于后期的維修。此外，在進行設(shè)備改造或者研究時，需要盡可能地降低成本，確保企業(yè)的經(jīng)濟效益。與此同時，最為重要的一點便是在改造的過程中確保設(shè)備、裝置運行的安全性與穩(wěn)定性，確保汽輪機可以滿足實際需要?，F(xiàn)階段，對于小型汽輪機軸封抽汽系統(tǒng)來講，還有很大的優(yōu)化區(qū)域，因此要加大對新技術(shù)的使用，持續(xù)性的對技術(shù)進行優(yōu)化?？偠灾瑹崮艿幕厥諏τ诎l(fā)電廠來講十分重要，不僅能夠提升漏氣的使用效率，還可以減少蒸汽的使用需求。因此發(fā)電廠應(yīng)積極的進行設(shè)備優(yōu)化，提升熱能的利用率，優(yōu)化系統(tǒng)的運行質(zhì)量，為發(fā)電企業(yè)的長遠健康發(fā)展創(chuàng)造良好的條件[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，小型汽輪機軸封抽汽系統(tǒng)的熱能回收是現(xiàn)階段能源回收中非常重要的一種，不僅可以代替其他能源的使用，還可以降低企業(yè)的成本，為發(fā)電廠以及相關(guān)企業(yè)創(chuàng)造更多的價值。因此在未來，工作人員應(yīng)該進一步加大對新技術(shù)的運用，使系統(tǒng)能夠提升熱能回收效率，確保在運行的過程中不會出現(xiàn)意外，以此為相關(guān)行業(yè)的長遠健康發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。