CN102562187A - 一种空冷式高参数汽轮机的高中压合体缸 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种空冷式高参数汽轮机的高中压合体缸，包括高压持环和中压持环，其特征在于，在高压持环的内侧设有高压隔板套和高压隔热罩，在中压持环的内侧设有中压隔板套和中压隔热罩，高压前3级隔板和中压前3级隔板分别设于高压隔板套和中压隔板套内，高压隔热罩和中压隔热罩分别位于高压隔板套和中压隔板套的前侧。本发明的优点是在大流量的工况下提高了空冷式高参数汽轮机高中压合体缸结构的运行安全性。

Description

一种空冷式高参数汽轮机的高中压合体缸
技术领域
 本发明涉及一种空冷式高参数汽轮机的高中压合体缸，属于汽轮机技术领域。
背景技术
空冷式汽轮机的排汽采用空气冷却，背压比湿冷式汽轮机高。湿冷式汽轮机的设计背压为4.9kPa，空冷式汽轮机的设计背压的范围是12kPa至18kPa。由于设计背压的升高，导致空冷式汽轮机功率下降4.55%至8.45%。为了提高空冷式汽轮机的功率，需要汽轮机的流量增大4.55%至8.45%，以提高空冷式汽轮机的功率。对于空冷式高参数汽轮机，空冷式超临界汽轮机高中压合体缸的进汽温度为566℃、进汽压力为24.2MPa，空冷式超超临界汽轮机高中压合体缸的进汽温度为600℃、进汽压力为25MPa，空冷式超高参数汽轮机高中压合体缸的进汽温度达到680℃至760℃、进汽压力为28MPa至35 MPa。对于空冷式高参数汽轮机，因为进汽流量和进汽压力增大，引起高中压合体缸的工作应力增大；又因为进汽温度升高，相同材料的许用应力下降，造成使用寿命缩短。以上两点导致空冷式高参数汽轮机高中压合体缸的设计面临结构安全性设计的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种安全性有保障的空冷式高参数汽轮机的高中压合体缸。
为了实现以上目的，本发明提供了一种空冷式高参数汽轮机的高中压合体缸，包括高压持环和中压持环，其特征在于，在高压持环的内侧设有高压隔板套和高压隔热罩，在中压持环的内侧设有中压隔板套和中压隔热罩，高压前3级隔板和中压前3级隔板分别设于高压隔板套和中压隔板套内，高压隔热罩和中压隔热罩分别位于高压隔板套和中压隔板套的前侧。
优选地，所述的高压隔板套与高压持环之间的间隙以及中压隔板套与中压持环之间的间隙皆为10～15mm。
优选地，所述的高压隔热罩与高压持环之间的间隙以及中压隔热罩与中压持环之间的间隙皆为10～15mm。
优选地，所述的高压隔板套、中压隔板套、高压隔热罩和中压隔热罩的内外表面皆采用真空等离子工艺喷涂隔热涂层。
优选地，所述的高压隔板套、中压隔板套、高压隔热罩和中压隔热罩采用相同的材料，高压持环、中压持环以及高压内缸采用相同的材料，高压隔板套、中压隔板套、高压隔热罩和中压隔热罩的材料的高温长时力学性能优于高压持环、中压持环以及高压内缸的材料。
更优选地，对于进汽温度为566℃的空冷式超临界汽轮机，高压持环、中压持环和高压内缸采用CrMoV铸钢，高压隔板套、中压隔板套、高压隔热罩和中压隔热罩采用铬重量含量为9%～12%的铸钢；对于进汽温度为600℃的空冷式超超临界汽轮机，高压持环、中压持环和高压内缸采用铬重量含量为9%～12%的铸钢，高压隔板套、中压隔板套、高压隔热罩和中压隔热罩采用含钴的铬重量含量为9%～12%的铸钢；对于进汽温度为680℃至760℃的空冷式超高参数汽轮机，高压持环、中压持环和高压内缸采用含钴的铬重量含量为9%～12%的铸钢，高压隔板套、中压隔板套、高压隔热罩和中压隔热罩采用镍基合金。
更优选地，所述的冷式高参数汽轮机的高中压合体缸还包括中压内缸、高压喷嘴室、中压进汽室、高压进汽管和中压进汽管，中压内缸、高压喷嘴室、中压进汽室、高压进汽管和中压进汽管的材料与高压隔板套、中压隔板套、高压隔热罩和中压隔热罩采用相同的材料。
优选地，在与高中压外缸连接的高压持环上，沿圆周方向开有直径为10mm～20mm的20个至30个轴向小孔。使高中压缸中间轴封的漏汽作为冷却蒸汽流过高压内缸与高压持环的外表面，流入高压排汽，进一步降低高压内缸与高压持环的高温区域的工作温度。
本发明的空冷式高参数汽轮机的高中压合体缸，采用了隔热罩、隔板套新结构，隔板套与隔热罩内外表面喷涂隔热涂层，隔板套与隔热罩的材料采用高温长时力学性能优于持环的耐热钢，高压内缸与高压持环的外表面采用蒸汽冷却技术，达到的技术效果是降低了高中压合体缸的高温区域的工作该温度，降低了高温部件的热应力，本发明的优点是在大流量的工况下提高了空冷式高参数汽轮机高中压合体缸结构的运行安全性。
附图说明
图1为空冷式高参数700MW汽轮机高中压合体缸的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
某型号空冷式700MW汽轮机，主蒸汽压力28MPa，高压进汽和中压进汽的温度为700℃，低压缸排汽压力为15kPa；与湿冷式600MW汽轮机相比，通流部分流量增大33%。如图1所示，为空冷式高参数700MW汽轮机高中压合体缸的结构示意图，该型号汽轮机的高中压合体缸由高压隔板套1、中压隔板套2、高压隔热罩3，中压隔热罩4、高压持环5、中压持环6、高压内缸7、中压内缸8、高压喷嘴室9、中压进汽室10、高压进汽管11、中压进汽管12和高中压外缸13等组成。
在高压持环5的内侧设有高压隔板套1和高压隔热罩3，在中压持环6的内侧设有中压隔板套2和中压隔热罩4，高压前3级隔板和中压前3级隔板分别设于高压隔板套1和中压隔板套2内，高压隔热罩3和中压隔热罩4分别位于高压隔板套1和中压隔板套2的前侧。所述的高压隔板套1与高压持环5之间的间隙以及中压隔板套2与中压持环6之间的间隙皆为10mm。所述的高压隔热罩3与高压持环5之间的间隙以及中压隔热罩4与中压持环6之间的间隙皆为10mm。安装时，高压隔板套1上安装高压缸前3级隔板，高压隔板套1安装在高压持环5上，中压隔板套2上安装中压缸前3级隔板，中压隔板套2安装在中压持环6上，高压隔热罩3用螺栓固定在高压持环5上，中压隔热罩4用螺栓固定在中压持环6上，高压持环5、高压内缸7、中压内缸8与高中压外缸13采用螺栓固定，中压持环6与中压内缸8采用螺栓固定。
高压隔板套1、中压隔板套2、高压隔热罩3、中压隔热罩4的内外表面采用现有的真空等离子工艺喷涂隔热涂层（Cu-Ni-In合金粉末）。高压隔板套1、中压隔板套2、高压隔热罩3、中压隔热罩4、中压内缸8、高压喷嘴室9、中压进汽室10、高压进汽管11、中压进汽管12采用镍基合金，高压持环5、中压持环6和高压内缸7采用含钴的铬重量含量为10%的铸钢，高中压外缸13采用CrMoV钢。高压隔板套1、中压隔板套2、高压隔热罩3和中压隔热罩4的材料的高温长时力学性能优于高压持环5、中压持环6以及高压内缸7的材料。在与高中压外缸13连接的高压持环5上，沿圆周方向开有直径为10mm的20个轴向小孔，使高中压缸中间轴封的漏汽作为冷却蒸汽流过高压内缸7、高压持环5和高中压外缸13之间的夹层流入高压排汽。采用本发明提出的新结构和新技术方案后，经该型号空冷式汽轮机高中压合体缸温度场和应力场有限元数值计算分析，高压持环5、中压持环6和高压内缸7的工作温度均低于630℃，远远低于高压进汽与中压进汽温度700℃，使得高压持环、中压持环、高压内缸可以采用含钴的铬重量含量为9%～12%的铸钢，工作应力小于许用应力，能够保障该型号空冷式高参数汽轮机的长周期安全运行。高压持环、中压持环和高压内缸采用含钴的铬重量含量为9%～12%的铸钢，既节约了昂贵的镍基合金材料，又提高了该型号空冷式高参数高中压合体缸的结构运行安全性。

Claims (8)

1.一种空冷式高参数汽轮机的高中压合体缸，包括高压持环（5）和中压持环（6），其特征在于，在高压持环（5）的内侧设有高压隔板套（1）和高压隔热罩（3），在中压持环（6）的内侧设有中压隔板套（2）和中压隔热罩（4），高压前3级隔板和中压前3级隔板分别设于高压隔板套（1）和中压隔板套（2）内，高压隔热罩（3）和中压隔热罩（4）分别位于高压隔板套（1）和中压隔板套（2）的前侧。
2.如权利要求1所述的空冷式高参数汽轮机的高中压合体缸，其特征在于，所述的高压隔板套（1）与高压持环（5）之间的间隙以及中压隔板套（2）与中压持环（6）之间的间隙皆为10～15mm。
3.如权利要求1所述的空冷式高参数汽轮机的高中压合体缸，其特征在于，所述的高压隔热罩（3）与高压持环（5）之间的间隙以及中压隔热罩（4）与中压持环（6）之间的间隙皆为10～15mm。
4.如权利要求1所述的空冷式高参数汽轮机的高中压合体缸，其特征在于，所述的高压隔板套（1）、中压隔板套（2）、高压隔热罩（3）和中压隔热罩（4）的内外表面皆采用真空等离子工艺喷涂隔热涂层。
5.如权利要求1所述的空冷式高参数汽轮机的高中压合体缸，其特征在于，所述的高压隔板套（1）、中压隔板套（2）、高压隔热罩（3）和中压隔热罩（4）采用相同的材料，高压持环（5）、中压持环（6）以及高压内缸（7）采用相同的材料，高压隔板套（1）、中压隔板套（2）、高压隔热罩（3）和中压隔热罩（4）的材料的高温长时力学性能优于高压持环（5）、中压持环（6）以及高压内缸（7）的材料。
6.如权利要求5所述的空冷式高参数汽轮机的高中压合体缸，其特征在于，对于进汽温度为566℃的空冷式超临界汽轮机，高压持环（5）、中压持环（6）和高压内缸（7）采用CrMoV铸钢，高压隔板套（1）、中压隔板套（2）、高压隔热罩（3）和中压隔热罩（4）采用铬重量含量为9%～12%的铸钢；对于进汽温度为600℃的空冷式超超临界汽轮机，高压持环（5）、中压持环（6）和高压内缸（7）采用铬重量含量为9%～12%的铸钢，高压隔板套（1）、中压隔板套（2）、高压隔热罩（3）和中压隔热罩（4）采用含钴的铬重量含量为9%～12%的铸钢；对于进汽温度为680℃至760℃的空冷式超高参数汽轮机，高压持环（5）、中压持环（6）和高压内缸（7）采用含钴的铬重量含量为9%～12%的铸钢，高压隔板套（1）、中压隔板套（2）、高压隔热罩（3）和中压隔热罩（4）采用镍基合金。
7.如权利要求1所述的空冷式高参数汽轮机的高中压合体缸，其特征在于，所述的冷式高参数汽轮机的高中压合体缸还包括中压内缸（8）、高压喷嘴室（9）、中压进汽室（10）、高压进汽管（11）和中压进汽管（12），中压内缸（8）、高压喷嘴室（9）、中压进汽室（10）、高压进汽管（11）和中压进汽管（12）的材料与高压隔板套（1）、中压隔板套（2）、高压隔热罩（3）和中压隔热罩（4）采用相同的材料。
8.如权利要求1所述的空冷式高参数汽轮机的高中压合体缸，其特征在于，在与高中压外缸（13）连接的高压持环（5）上，沿圆周方向开有直径为10mm～20mm的20个至30个轴向小孔。
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