高温气冷堆汽轮机轴封蒸汽系统吹扫工艺研究

刘飞云

中国核工业第五建设有限公司 上海市 201512

摘要：常规岛汽轮机轴封蒸汽系统管道内部清洁度关系着汽轮机组是否能够安全经济地运行，本文通过对汽轮机轴封蒸汽系统吹扫工艺的理论研究，并结合在高温气冷堆机组的实际应用，总结出了该系统吹扫的优化工艺和操作要求。高温气冷堆具有良好的安全特性和广泛的应用前景，希望该吹扫工艺对后续同类机组的实施提供良好的借鉴。

关键词：轴封蒸汽 系统吹扫 工艺优化 操作要点

引言

高温气冷堆是目前国际核能领域中六种第四代核能系统的首选堆型之一，是公认的一种具有良好安全特性的堆型，随着设计和制造技术的不断完善，除了其独特的固有安全特性外，在高的热效率、高负荷因子和低成本等方向将充分展现其明显的技术优势和经济优势，不远的将来将成为我国压水堆主力堆型的补充堆型。

常规岛汽轮机轴封蒸汽系统的功能是防止空气漏入汽缸和蒸汽从汽缸中漏出，为汽轮机安全经济运行创造良好条件。在启动阶段为高压缸和低压缸汽封提供密封蒸汽，在额定运行时为低压缸汽封提供密封蒸汽，回收高压缸和低压缸轴端汽封中的汽气混合物（蒸汽和空气），回收高压主汽门和高压调节汽门的阀杆漏汽。若管道内部因清理不当而存留异物，当异物进入汽封是将可能引起汽轮机转子的损坏，所以选择正确合理的系统吹扫工艺来保证吹扫质量显得非常必要。

1. 吹扫工艺参数及难点介绍

   1. 蒸汽吹扫温度高、流量大

当汽轮发电机组冷态、温态启动时，轴封蒸汽由辅助锅炉房的电锅炉产生，并经蒸汽过热器再次加热到过热态。在机组停机、极热态启动时轴封蒸汽由主蒸汽系统供应，根据工程整体进度计划，轴封蒸汽系统吹扫时主蒸汽系统不具备供应蒸汽的条件，所以系统吹扫时所使用的蒸汽由电锅炉供应。蒸汽过热器出口额定蒸汽参数为1.237MPa（g）、215~350℃，轴封蒸汽系统中低压缸汽封供汽管道设计温度为180℃，考虑蒸汽输送过程中热量的散失，初步确定吹扫蒸汽温度为235℃。蒸汽过热器额定出力为4t/h，最大连续出力为4.4t/h，根据电力建设施工技术规范规定：吹洗参数的确定，应能保证吹洗时蒸汽对管壁的冲刷力大于额定工况下蒸汽对管壁的冲刷力，所以为保证足够的冲刷力，选择吹扫蒸汽出力4.4t/h。

1. 2. 系统管道布置复杂

汽轮机轴封蒸汽系统主管主要位于常规岛主厂房中间层，上游接主蒸汽系统和辅助蒸汽系统，在汽轮机高中压缸、低压缸共计4个汽封位置，分别布置了蒸汽引入管和引出管，最后将使用过的蒸汽回收至轴封加热器，最终疏水至主厂房地下室层的凝汽器，对于不凝结气体由抽风机排气管道穿过厂房屋顶排至室外。为避免系统运行过程中出现“水锤”现象，系统还布置了数十条疏水管线，将系统运行过程中产生的冷凝水疏水至凝汽器。管道系统布置极为复杂，增加了蒸汽吹扫过程中的操作难度。

1. 3. 吹扫实施过程复杂

吹扫前应做好临时管道的实施。因蒸汽吹扫过程中蒸汽温度较高，为消除烫伤人员的风险，参与吹扫的临时管道及正式管道应进行保温，同时还应做好吹扫区域的警戒隔离。

系统吹扫开始时，应将辅助锅炉热力系统投入运行，并做好系统暖管和疏水工作，避免“水锤”发生。

系统吹扫过程涉及多条回路切换，且每条回路验收都需要打靶验证，吹扫过程操作复杂。

2. 系统吹扫工艺研究

   1. 吹扫方式确定

轴封蒸汽系统管道主要包括：辅助蒸汽供汽管道，主蒸汽供汽管道，高中压缸、低压缸汽封供汽管道，高中压缸、低压缸汽封漏汽管道，低压缸汽封供汽溢流管道，主汽门及调门端阀杆高压漏汽管道，主汽门及调门端阀杆低压漏汽管道，轴封加热器抽风机排气管道，轴封供汽母管安全阀排汽管道，以及系统低点疏水管道。其中辅助蒸汽供汽管道，高中压缸、低压缸汽封供汽管道，高中压缸、低压缸汽封漏汽管道，低压缸汽封供汽溢流管道，主汽门及调门端阀杆高压漏汽管道，上述管道为该系统重要管道，采用蒸汽进行吹扫，轴封加热器抽风机排气管道作为蒸汽吹扫的排汽口参与蒸汽吹扫，系统低点疏水管道在主管道吹扫过程中穿插吹扫。主蒸汽供汽管道参与主蒸汽系统的化学清洗。主汽门及调门端阀杆低压漏汽管道运行压力和温度较低，采用压缩空气进行吹扫。轴封供汽母管安全阀排汽管道运行时直接排入大气，清洁度要求不高，在安装过程中采用清洁安装，所以不再进行单独吹扫。

1. 2. 蒸汽吹扫回路优化

高中压缸、低压缸汽封供汽管道和高中压缸、低压缸汽封漏汽管道在汽封位置汇集，通过4路临时管分别将供、漏汽管道进行连通；高中压缸、低压缸汽封漏汽母管，轴封加热器抽风机排气管道，主汽门及调门端阀杆高压漏汽母管，上述3路管道在轴封加热器位置处汇集，通过1路临时母管将上述3路管道进行连通；其中轴封加热器抽风机排气正式管道已接至室外，作为蒸汽吹扫时的排汽口。通过上述临时管道的连接，形成了完整的蒸汽吹扫回路，经过上述优化有效减少了临时管道施工工程量，降低了施工难度，节约了施工成本。

3. 先决条件检查要点

   1. 安全防护

系统吹扫时所使用的蒸汽温度为180~235℃，因温度较高，所以吹扫前安全防护的实施及检查工作将作为重中之重。首先正式管道的保温已基本完成，对于正式保温不具备实施条件以及临时管道应采取临时保温防护，参与吹扫的管道及其它物项附近不得放置易燃、易爆物品及其他杂物；其次，为保证吹扫时临时排汽管的牢固性，吹扫排汽临时管由具备设计资质的单位进行设计和校核；最后，参与蒸汽吹扫的管道以及吹扫口位置已采用警戒线隔离，并安排专职安全人员值守，禁止无关人员靠近。

1. 2. 吹扫蒸汽已具备供应条件

辅助锅炉热力系统已具备投入运行条件，电锅炉处于热备用状态，在需要时可以快速启动，提供符合吹扫要求的蒸汽。

1. 3. 系统已具备吹扫条件

正式管道安装完成，临时管道已连接完成，管道、支吊架及焊缝经符合性检查合格；靶板法兰已安装完成，靶板用铝板制成，宽度为临时排汽管内径的8%，长度应纵贯管道内径，靶板已准备完成，待初步吹扫合格后再将其安装在靶板法兰内部，以进行正式检查验收；正式管道及临时管道保温工作已完成，经符合性检查合格；不参与吹扫的部件已拆除，主要包括过滤器滤网、孔板、减温减压装置喷嘴及调节阀；不参与冲洗的设备及管道已采用阀门或盲板完成隔离。

4. 吹扫过程操作要点

   1. 安全隔离检查

吹扫开始前，安全监督人员已到位，与吹扫无关的人员已清离出隔离区域。

1. 2. 暖管

吹扫开始时，蒸汽供应控制阀应小开度打开，采用小流量蒸汽输送至系统内进行暖管工作，暖管时应打开系统疏水阀进行系统疏水，为防止管道内部的脏污堵塞在阀门位置，暖管时疏水阀保持全开状态。随着管道温度逐步上升，持续加大供汽量，直至蒸汽供应量达到吹扫要求，此时系统达到最高温度，暖管工作结束。

1. 3. 回路切换与吹扫质量验收

蒸汽吹扫应按照加热、冷却、再加热的顺序循环进行，相邻两阶段吹扫时间间隔长于12小时，以通过管道的热胀冷缩使附着在管道内壁的氧化皮等杂物脱落。吹扫采取每次吹扫一根的方法分回路进行。吹扫验收时应提前装入靶板，吹扫完一个回路时，应先缓慢打开下一条吹扫回路的管道隔断阀，再关闭已吹扫完成的回路的管道隔离阀，在确保阀门关闭严密后，抽出靶板检查，靶板上冲击斑痕的粒度不大于0.8mm，且0.2～0.8mm的斑痕不多于8点，同一回路应连续两次更换靶板检查合格后，则代表该回路吹扫合格。吹扫回路切换时应注意监控辅助锅炉热力系统的运行参数是否符合要求。

结语

综上所述，通过对汽轮机轴封蒸汽系统吹扫工艺的研究，确定了该系统不同管道的吹扫方式，同时通过对蒸汽吹扫回路的优化，减少了临时管道施工工程量，达到了降本增效的目的。通过对吹扫过程操作要点的规范化要求，保证了吹扫实施的安全性和吹扫质量。

参考文献：

[1]陈伯清.高温气冷堆的技术特点与发展前景[J].引进与咨询,2006,12.

[2] DL/T5190.5-2019电力建设施工技术规范 第5部分：管道及系统[S].北京：中国电力出版社，2019.

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