CN101344019A - 热电联供汽轮机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种250～400MW等级三抽可调供热抽汽凝汽式热电联供汽轮机，包括顺序布置的前轴承箱、高压缸、高中压间轴承箱、中压缸、中低压间轴承箱、低压缸及盘车箱，缸内布置有转子，中压缸排汽口与低压缸进汽口之间有连通管连接，低压缸的出口设有凝汽器，中压缸上设有抽汽口，该抽汽口共有三个抽汽级，每一抽汽级都设有抽汽调节装置，三个抽汽级的抽汽压力是3.5MPa、2.5MPa、1.5MPa、0.5MPa中的任意三个，可满足需要三种压力等级供热蒸汽热用户的要求。

Description

热电联供汽轮机

技术领域

本发明涉及大型热电联供汽轮机，是一种250～400MW等级三抽可调供热抽汽凝汽式汽轮机。

背景技术

既发电又向外界热网用户提供蒸汽的汽轮机称为热电联供汽轮机。根据结构和运行方式的不同，热电联供汽轮机可以分为调节抽汽凝汽式汽轮机和背压式汽轮机；根据热用户性质不同，供热抽汽大致有供暖抽汽和工业抽汽两种。

目前，大型供热抽汽凝汽式汽轮机仅有单抽或双抽可调整供热抽汽凝汽式汽轮机，只能提供最多两种压力参数的蒸汽，需用三种压力蒸汽的热用户，通常由一台双抽可调整供热抽汽凝汽式汽轮机加上一台小型背压式汽轮机(或小锅炉)组合来实现。这种配置占用电厂的土地面积相对较大，增加了电厂的建设费用，而且，配用的小型背压式汽轮机(或小锅炉)的经济性差，环境污染大。另外，两台机组同时运行，也增加了电厂的管理成本。有些电厂在一台供热抽汽凝汽式汽轮机上，采用两级可调整抽汽，再加上一级非调整抽汽来满足用户的要求，非调整抽汽的蒸汽压力不能保证为稳定值，降低了供热蒸汽的品质。

发明内容

本发明的目的，是提供一种无需另配小型背压式汽轮机或小锅炉，就可以直接提供三种压力参数蒸汽的热电联供汽轮机，该机具有三级可调整抽汽，且为凝汽式汽轮机。

本发明的技术解决方案是：

一种热电联供汽轮机，包括顺序布置的前轴承箱、高压缸、高中压间轴承箱、中压缸、中低压间轴承箱、低压缸及盘车箱，缸内布置有转子；高中压间轴承箱内布置油推力轴承；中压缸排汽口与低压缸进汽口之间有连通管连接；低压缸的出口设有凝汽器；中压缸上设有供热抽汽口；所述供热抽汽口共有三个供热抽汽级，每一供热抽汽级都设有抽汽调节装置。

所述三个抽汽级都是工业抽汽，抽汽压力分别为：一级工业抽汽压力3.5MPa，二级工业抽汽压力2.5MPa，三级工业抽汽压力1.5MPa；或

所述三个抽汽级中，两个是工业抽汽级，抽汽压力为3.5MPa、2.5MPa、1.5MPa中任意两种，另一抽汽级是供暖抽汽级，抽汽压力0.5MPa。

所述抽汽调节装置分别为：一级工业抽汽采用中压调节阀，二级工业抽汽采用供热抽汽调节阀，三级工业抽汽采用旋转隔板，供暖抽汽级采用供热碟阀。

上述技术方案可实现三级抽汽，但因抽汽流量大增，也带来一系列新的问题，必须采取相应技术手段解决，这些问题及技术解决方案是：

-因抽汽流量增大，低压缸部件及其中的叶片将产生过热现象；技术解决方案是，将中压调节阀、供热抽汽调节阀、旋转隔板、供热碟阀的漏气间隙加大，使该漏汽间隙的通流面积满足如下要求：

最小冷却蒸汽流量≈设计工况蒸汽流量10％。

-因抽汽流量增大，转子的轴向推力增大；技术解决方案是，高中压间轴承箱内的推力轴承，采用主、负推力面面积相同的轴承。

-实现三级抽汽之后，抽汽管道的总容积很大，当机组甩负荷时，管道内的余汽倒流进入汽轮机，将引起超速事故；技术解决方案是，抽汽管道上增设止逆阀、快关阀、安全阀。

-因抽汽流量增大，系统的补水量很大，带进大量溶解氧，仅靠现有的高压除氧器不能胜任，氧含量将超标；技术解决方案是，在凝汽器的喉部增设真空除氧装置。

-抽汽热负荷变化大，对应抽汽口的前一级或两级的汽缸隔板和叶片受力增大；技术解决方案是，该一级或两级的汽缸隔板、叶片采用加强型隔板、叶片。

-因抽汽流量增大，中压缸应力增大，强度、刚性不足；技术解决方案是，中压缸用CrMoV材料替代CrMo钢制成。

本发明的有益技术效果是：

(1)在一台汽轮机上实现了3级可调整供热抽汽，结构紧凑、占地面积小、效率高、经济性好、环境污染小、电厂操作管理方便、电厂建设费用低。

(2)3级供热抽汽集中布置在汽轮机中压部分，高、低压部分通用250～400MW汽轮机，机组通用性好，通过中压部分不同的设计方法，可以实现3级工业抽汽或者2级工业抽汽加1级采暖抽汽，工业抽汽有三种压力等级，分别为3.5MPa，2.5MPa，1.5MPa，采暖抽汽压力为0.5MPa。根据上述供热抽汽压力任意组合成三级抽汽，可以实现4种抽汽供热方案，满足各种用户的需要。

(3)采用以热定电的原则设计，即将纯冷凝工况作为设计工况，使机组在非供热抽汽运行工况时热效率高，电厂设备与同容量同型式的凝汽式汽轮机在结构上有很大的通用性，有利于组织生产和管理，可缩短设计、制造和建设周期，降低造价，且主辅机配管也可通用。

下面以330MW汽轮机为例，详细说明本发明。

附图说明

图1是330MW汽轮机的一种结构图(抽汽口为中压供热抽汽、低压供热抽汽、采暖抽汽)。

图2是330MW汽轮机的另一种结构图(抽汽口为高压供热抽汽、低压供热抽汽、采暖抽汽)；图2-1是图2的A向视图。

图3是330MW汽轮机的再一种结构图(抽汽口为高压供热抽汽、中压供热抽汽、低压供热抽汽)；图3-1是图3的A向视图。

图4是330MW汽轮机的又一种结构图(抽汽口为高压供热抽汽、中压供热抽汽、采暖抽汽)；图4-1是图4的A向视图。

图中代号含义：1-前轴承箱；2-高压缸；3-高中压间轴承箱；4-中压缸；5-中低压间轴承箱；6-低压缸；7-盘车箱；8-连通管；9-凝汽器；10-工业抽汽调节阀；11-旋转隔板；12-供热碟阀；13-中压联合汽阀。

具体实施方式

实例一

本汽轮机采用以热定电、热电分调原则设计，多供热则少发电，纯冷凝工况作为设计工况或额定工况。随着热负荷增加，电功率相应下降，当抽汽量为最大时，机组电功率为最小值，热负荷为零时，机组按纯冷凝工况运行，机组出力为额定功率。

本汽轮机为亚临界或超临界、一次中间再热、三缸双排汽、单轴、三级可调整供热抽汽凝汽式汽轮机，冷端可以是湿冷，也可以是空冷。

参见图1：该汽轮机主要由顺序布置的前轴承箱1、高压缸2、高中压间轴承箱3、中压缸4、中低压间轴承箱5、低压缸6、盘车箱7构成，中压缸4的排汽口通过连通管8与低压缸6的进汽口连接，低压缸6出口设有凝汽器9。

本汽轮机共有28级，其中高压1+8级、中压7级、低压2×6级。中压缸4上设有三级抽汽口，其中两个是工业抽汽级，另一个是采暖抽汽级。1级工业抽汽设置在中压第1级后，抽汽压力为2.5MPa左右，由工业抽汽调节阀10调节控制抽汽压力和抽汽量；2级工业抽汽设置在中压第3级后，抽汽压力为1.5MPa左右，由旋转隔板11调节控制供热抽汽压力和抽汽量；采暖抽汽设置在中压排汽口，由安装在连通管8上的供热碟阀12调节抽汽压力和抽汽量，抽汽压力为0.5MPa左右。

机组配有调速系统和3个调压系统，调速系统和调压系统采用独立分调不牵连调节。

供热抽汽凝汽式汽轮机在最大供热抽汽时，低压缸6的进汽量减小到最小，部分叶片将进入鼓风状态，为防止低压缸部件和动叶片产生过热现象，低压缸6必须保证有一定冷却蒸汽流量通过。低压缸6的最小冷却流量与排汽面积有关，末级叶片愈长，摩擦鼓风损失愈大。由于本汽轮机的抽汽流量大，低压缸部件和动叶片过热将更为显著，故将最小冷却蒸汽流量提高到设计工况蒸汽流量10％。

为了保证供热调节阀门、旋转隔板、供热碟阀处于全关位置时能通过上述冷却流量，加大了它们漏汽间隙的通流面积，具体措施是：供热调节阀是在进汽腔室开有12-Φ40孔；旋转隔板11设有平衡室通道和预留2.5°窗口面积不关严；供热碟阀12则采用机械限位保留一定缝隙来满足最小冷却流量通过。

为了保证在各种供热抽汽工况下，转子最大轴向推力在允许范围内，将推力轴承的主负推力面积设计为相同的面积。

三抽汽抽汽管道容积很大，机组甩负荷后，管道中的余汽倒流进入汽轮机，将引起超速，为此，在抽汽管道上加装抽汽逆止阀、快关阀以及安全阀，防止余汽倒流。

三抽汽的抽汽量大，就要大量补水，如何去除水中的溶解氧，满足高压除氧器对给水含氧量的要求，成为新的问题。本发明是在凝汽器9的喉部增设真空除氧器进行预处理。真空除氧器是通过安装在凝汽器9喉部的平面膜式喷嘴将水喷入凝汽器9蒸汽空间，用调节阀控制喷嘴前后压差，利用汽轮机排汽加热除氧，使补水溶氧析出。排汽冷却放出的热量足够将补水加热到除氧温度、使凝汽器9出口含氧量满足大补充水量除氧的要求。这样可以省掉低压除氧器，降低土建投资。

当供热抽汽热负荷发生变化时，抽汽前1级(或2级)隔板和动叶片受力要增大，为了保证机组安全运行，各级隔板和动叶片按最大应力工况进行设计，抽汽口前附近的隔板和动叶片采用加强型隔板和动叶片，并设置相应的自动保护系统，对最低抽汽压力和最高抽汽压力值进行限制。

抽汽流量增大后，中压缸应力增大，强度、刚性不足；本发明中压缸4采用耐高温的CrMoV材料，替代常规的CrMo钢，并优化结构设计，增加加强措施，保证中压缸4具有足够的强度和刚性。

实例二

参见图2、图2-1：1级工业抽汽设置在再热段中压联合汽阀13前，抽汽压力为3.5MPa，由中压联合汽阀13调节控制供热抽汽压力和抽汽量；2级工业抽汽设置在中压第4级后，抽汽压力为1.5MPa，由旋转隔板11调节控制供热抽汽压力和抽汽量；采暖抽汽设置在中压排汽口，由安装在连通管8上的供热碟阀12调节抽汽压力和抽汽量，抽汽压力为0.5MPa。其余与实例一相同。

实例三

参见图3、图3-1：1级工业抽汽设置在再热段中压联合汽阀13前，抽汽压力为3.5Mpa，由中压联合汽阀13调节控制供热抽汽压力和抽汽量；2级工业抽汽设置在中压第1级后，抽汽压力为2.5MPa，由工业抽汽调节阀10调节控制抽汽压力和抽汽量；3级工业抽汽设置在中压第3级后，抽汽压力为1.5Mpa，由旋转隔板11调节控制供热抽汽压力和抽汽量。其余与实例一相同。

实例四

参见图4、图4-1：1级工业抽汽设置在再热段中压联合汽阀13前，由中压联合调节阀13调节控制供热抽汽压力和抽汽量，抽汽压力为3.5Mpa。2级工业抽汽设置在中压第1级后，抽汽压力为2.5MPa，由工业抽汽调节阀10调节控制抽汽压力和抽汽量。采暖抽汽设置在中压排汽口，由安装在连通管8上的供热碟阀12调节抽汽压力和抽汽量，抽汽压力为0.5Mpa。其余与实例一相同。

Claims (9)

1.一种热电联供汽轮机，包括顺序布置的前轴承箱、高压缸、高中压间轴承箱、中压缸、中低压间轴承箱、低压缸及盘车箱，缸内布置有转子；高中压间轴承箱内布置油推力轴承；中压缸排汽口与低压缸进汽口之间有连通管连接；低压缸的出口设有凝汽器；中压缸上设有供热抽汽口；其特征在于：所述供热抽汽口共有三个供热抽汽级，每一供热抽汽级都设有抽汽调节装置；

所述三个抽汽级都是工业抽汽，抽汽压力分别为，一级工业抽汽压力3.5MPa，二级工业抽汽压力2.5MPa，三级工业抽汽压力1.5MPa；或

所述三个抽汽级中，两个是工业抽汽级，抽汽压力为3.5MPa、2.5.MPa、1.5MPa中任意两种，另一抽汽级是供暖抽汽级，抽汽压力0.5MPa。

2.根据权利要求1所述的热电联供汽轮机，其特征在于：所述抽汽调节装置分别为一级工业抽汽采用中压调节阀、二级工业抽汽采用供热抽汽调节阀、三级工业抽汽采用旋转隔板，供暖抽汽级采用供热碟阀。

3.根据权利要求2所述的热电联供汽轮机，其特征在于：所述中压调节阀、供热抽汽调节阀、旋转隔板、供热碟阀具有漏气间隙，该漏汽间隙的通流面积满足如下要求

最小冷却蒸汽流量≈设计工况蒸汽流量10％。

4.根据权利要求1所述的热电联供汽轮机，其特征在于：所述中压缸用CrMoV材料制成。

5.根据权利要求1所述的热电联供汽轮机，其特征在于：所述推力轴承的主、负推力面的面积相同。

6.根据权利要求1所述的热电联供汽轮机，其特征在于：所述各级抽汽的抽汽管道上设有止逆阀、快关阀、安全阀。

7.根据权利要求1所述的热电联供汽轮机，其特征在于：所述中压缸内有级间隔板，其中对应抽汽口的前一级或前两级隔板采用加强型隔板。

8.根据权利要求1所述的热电联供汽轮机，其特征在于：所述转子上有多级动叶片，其中对应抽汽口的前一级或前两级动叶片采用加强型叶片。

9.根据权利要求1所述的热电联供汽轮机，其特征在于：所述凝汽器的喉部设有真空除氧器。

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