CN108397247A - 一种快装式高速同轴中间再热轴向排汽型汽轮机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了快装式高速同轴中间再热轴向排汽型汽轮机，左轴承座和右轴承座分别固定设置在基架的两端上侧，转子两端水平架设在左轴承座和右轴承座上，高压内缸套设在转子外侧，外缸套设在高压内缸外侧，高压内缸右端向外侧延伸与外缸内壁连接将外缸内腔分隔为左侧高压腔体和右侧中低压腔体，动叶片分为两组分别相对设置在左侧高压腔体和右侧中低压腔体的转子上，主蒸汽进汽口设置在高压内缸与转子之间容腔右端，外缸上设置有高压端排汽口，低压排汽口设置在外缸右侧端部，再热蒸汽进汽口设置在外缸下侧。本发明解决了小容量高参数机组采用常规转速汽轮机效率低、制造安装及土建成本高、安全性低等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽轮机，特别是一种快装式高速同轴中间再热轴向排汽型汽轮机。
背景技术
目前生物质发电、太阳能光热发电、垃圾发电、高炉煤气余能余热回收发电等分布式能源领域，由于燃料资源自身的特性，使锅炉产汽量小，为适应需求，相应产业一直采用常规转速（3000rpm）的中温中压（3.43MPa，435℃）或高温高压（8.83MPa，535℃）汽轮发电机组进行发电，系统热循环效率低。小容量机组高参数化后，由于容积流量小，采用常规转速汽轮机会增加汽轮机前几级叶片部分进汽度，进而增加部分进汽损失，降低汽轮机内效率；常规转速汽轮机轮径较大，增加了轴端汽封漏汽损失、叶顶叶根漏汽损失、隔板汽封漏汽损失等；常规转速汽轮机每一级焓降分配较小，所以级数多，体积大，单位千瓦耗材多，建设成本高，安装复杂；小容量机组采用常规转速汽轮机对进汽压力有一定限制，一般进汽压力不超过10MPa，压力太高，排汽湿度较大，长期运行会对末级叶片产生严重的水蚀现象，严重影响汽轮机运行安全可靠性。
基于上述原因，针对小流量（30~100t/h）高参数（8.83~14MPa，高温530~565℃）的主蒸汽参数设计一种快装式高速同轴中间再热轴向排汽型汽轮机是必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种快装式高速同轴中间再热轴向排汽型汽轮机，解决小容量高参数机组采用常规转速汽轮机效率低、制造安装及土建成本高、安全性低等问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种快装式高速同轴中间再热轴向排汽型汽轮机，其特征在于：包含外缸、高压内缸、静叶片、动叶片、主蒸汽进汽口、转子、低压排汽口、再热蒸汽进汽口和基架，左轴承座和右轴承座分别固定设置在基架的两端上侧，转子两端水平架设在左轴承座和右轴承座上，高压内缸套设在转子外侧，外缸套设在高压内缸外侧，高压内缸固定在外缸上，高压内缸右端套设在转子上并且转动设置在转子上，高压内缸右端向外侧延伸与外缸内壁连接将外缸内腔分隔为左侧高压腔体和右侧中低压腔体，动叶片分为两组分别相对设置在左侧高压腔体和右侧中低压腔体的转子上，主蒸汽进汽口一端穿过外缸和高压内缸并且设置在高压内缸与转子之间容腔右端，高压内缸与外缸之间左侧高压腔体的左端外缸上设置有高压端排汽口，低压排汽口设置在外缸右侧端部，再热蒸汽进汽口设置在外缸下侧并且再热蒸汽进汽口设置在右侧中低压腔体左端。
进一步地，所述外缸的左端套设在转子外侧与转子转动设置，并且外缸左端与转子接触部位设置有若干组汽封。
进一步地，所述高压内缸内壁上设置若干隔板，隔板上设置有静叶片，每块隔板设置在相邻两级动叶片之间，隔板套设在转子外侧并且与转子转动设置，隔板与转子之间通过隔板汽封密封。
进一步地，所述转子为整锻转子，转子材料根据工作温度确定，整锻转子锻件毛坯进厂后进行热跑，完全消除转子残余内应力，平衡转子内部金相组织结构。
进一步地，所述动叶片采用菌形叶根，转子末叶片采用四叉型叶根。
进一步地，所述低压排汽口固定在缸体右侧端部，并且低压排汽口和缸体右端为沿轴向直径逐渐变大的喇叭状，右轴承座设置在低压排汽口内。
进一步地，所述转子左端端部通过联轴器与齿轮箱输入端连接，齿轮箱输出端与发电机连接，转子右端的低压排汽口通过排汽接管与凝汽器连接。
进一步地，所述主蒸汽进汽口与锅炉主蒸汽出汽口通过管道连接，高压端排汽口与锅炉再热器进汽口通过管道连接，锅炉再热器出汽口与再热蒸汽进汽口通过管道连接。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、机组转速高，机组高压段部分进汽损失小，轴封漏汽、叶顶叶根漏汽、隔板汽封漏汽小，汽轮机内效率可提高约3~5%；
2、机组转速高，合理的速比分配使汽轮机级数少，体积是常规转速汽轮机的2/3，可减少30%的金属耗材，降低制造成本；
3、汽轮机采用整锻转子，减小汽轮机动平衡量，使汽轮机运行更安全可靠；
4、机组采用中间再热技术，使电厂循环热效率较采用常规转速机组高近10%；
5、汽轮机采用中间再热技术，减少汽轮机排汽湿度，则可有效提高汽轮机进汽参数，相应提高电厂循环热效率；
6、机组采用同轴技术，较常规转速机组少两个轴承，减少了机械损失，简化了油系统设计，使用油量大大减少；
7、机组采用轴向排汽的方式，减少了排汽流通阻力和后汽缸静压阻尼损失；
8、机组采用轴向排汽的方式，可使机组零米布置，电厂无需建设中间运行平台，大大减少土建成本；
9、机组采用快装式结构，便于现场安装。
附图说明
图1是本发明的一种快装式高速同轴中间再热轴向排汽型汽轮机的通流示意图。
图2是本发明的一种快装式高速同轴中间再热轴向排汽型汽轮机的布置图。
图3是本发明的一种快装式高速同轴中间再热轴向排汽型汽轮机的热力系统简图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，本发明的一种快装式高速同轴中间再热轴向排汽型汽轮机，包含外缸1、高压内缸2、静叶片、动叶片3、主蒸汽进汽口4、转子5、低压排汽口6、再热蒸汽进汽口7和基架8，左轴承座9和右轴承座10分别固定设置在基架8的两端上侧，转子5两端水平架设在左轴承座9和右轴承座10上，高压内缸2套设在转子5外侧，外缸1套设在高压内缸2外侧，高压内缸固定在外缸上，高压内缸2右端套设在转子5上并且转动设置在转子5上，高压内缸2右端向外侧延伸与外缸1内壁连接将外缸1内腔分隔为左侧高压腔体11和右侧中低压腔体12，动叶片3分为两组分别相对设置在左侧高压腔体11和右侧中低压腔体12的转子5上，主蒸汽进汽口4一端穿过外缸1和高压内缸2并且设置在高压内缸2与转子5之间容腔右端，高压内缸2与外缸1之间左侧高压腔体12的左端外缸1上设置有高压端排汽口，低压排汽口6设置在外缸1右侧端部，再热蒸汽进汽口7设置在外缸1下侧并且再热蒸汽进汽口7设置在右侧中低压腔体12左端。
外缸1的左端套设在转子5外侧与转子5转动设置，并且外缸1左端与转子5接触部位设置有若干组汽封13。高压内缸2内壁上设置若干隔板14，隔板14上设置有静叶片，每块隔板14设置在相邻两级动叶片3之间，隔板14套设在转子5外侧并且与转子5转动设置，隔板14与转子5之间通过隔板汽封15密封。
转子5为整锻转子，转子材料根据工作温度确定，整锻转子锻件毛坯进厂后进行热跑，完全消除转子残余内应力，平衡转子内部金相组织结构。动叶片3采用菌形叶根，转子末叶片采用四叉型叶根。低压排汽口6固定在缸体1右侧端部，并且低压排汽口6和缸体1右端为沿轴向直径逐渐变大的喇叭状，右轴承座12设置在低压排汽口6内。机组采用轴向排汽的方式，可使机组零米布置，电厂无需建设中间运行平台，大大减少土建成本。
如图2和图3所示，转子5左端端部通过联轴器16与齿轮箱17输入端连接，齿轮箱17输出端与发电机18连接，转子5右端的低压排汽口6通过排汽接管19与凝汽器20连接。主蒸汽进汽口4与锅炉主蒸汽出汽口通过管道连接，高压端排汽口与锅炉再热器进汽口通过管道连接，锅炉再热器出汽口与再热蒸汽进汽口7通过管道连接。主蒸汽从高压进汽口进入高压段，通过高压段通流部分（通流部分由动叶与静叶组成）膨胀做功，排汽从高压段排汽口排出进入锅炉再热器再热，再从中压进汽口进入中压段通流部分膨胀做功，最后排汽从排汽口进入凝汽器凝结成水。高压段与低压段是两个腔室。两者间采取多级轴向汽封阻止高压段蒸汽向低压段泄漏，允许少量蒸汽漏入低压段做功。
本发明汽轮机通流部分：汽轮机采用高转速设计，各级焓降合理分配更容易保证其速比(即U/C0)最佳值：0.5，级数少，制造简单。汽轮机通流采用冲动式叶片，叶片采用全三维+可控涡设计，有效减少了叶顶与叶根处的涡流损失，提高汽轮机效率。汽轮机采用整锻转子结构，加工方便，稳定性好，振动值由常规机组的0.05mm将至0.02mm。
整体结构：汽轮机为快装式高速同轴中间再热轴向排汽型汽轮机，汽轮机工作转速为4500rpm~7500rpm。汽轮机改变了传统的分缸再热型结构而采用高速同轴再热式结构，将传统的一台背压机与一台常规凝汽机两台机组联合布置的方式变成一台同轴再热凝汽式汽轮机。汽轮机前端通过减速箱减速至3000rpm后通过联轴器与发电机连接进行发电。汽轮机改变了传统上排汽或下排汽的思路，后缸排汽口通过排汽接管直接与凝汽器相连，将排汽排入凝汽器凝结成水。汽轮机、齿轮箱、发电机分别直接安装在各自的基架上，快装式结构整体发运至现场后直接整体安装。
热力系统：蒸汽经高压主汽调节阀进入汽轮机高压段膨胀做功后从高压缸排汽口排出，为提高循环热效率及降低排汽湿度，从高压缸排出的蒸汽再次进入锅炉再热器再热，使蒸汽温度加热至与主蒸汽温度一致，再从低压联合汽阀进入汽轮机低压段继续膨胀做功，最后排汽轴向进入凝汽器凝结成水。凝结水通过凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器等回热系统进行换热，最后具有一定温度的水再次进入锅炉。汽轮机采用优化的回热系统，使能源得到合理的梯级利用，提高锅炉给水温度，提高电厂循环热效率。
汽轮机、齿轮箱及发电机分别安装在基架上，整体运到电厂后直接用地脚螺栓固定在基础平台上，调整好中心后二次灌浆。较常规机组安装周期缩短两个月。
待所有设备全部安装好后，可进行电厂调试运行，各项指标达到国家标准后即可正式运行。
该机组可广泛应用在太阳能光热发电、高炉煤气及生物质气化发电等领域，并已成功在张北兆阳光热发电及高邮生物质汽化发电项目上投运。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种快装式高速同轴中间再热轴向排汽型汽轮机，其特征在于：包含外缸、高压内缸、静叶片、动叶片、主蒸汽进汽口、转子、低压排汽口、再热蒸汽进汽口和基架，左轴承座和右轴承座分别固定设置在基架的两端上侧，转子两端水平架设在左轴承座和右轴承座上，高压内缸套设在转子外侧，外缸套设在高压内缸外侧，高压内缸固定在外缸上，高压内缸右端套设在转子上并且转动设置在转子上，高压内缸右端向外侧延伸与外缸内壁连接将外缸内腔分隔为左侧高压腔体和右侧中低压腔体，动叶片分为两组分别相对设置在左侧高压腔体和右侧中低压腔体的转子上，主蒸汽进汽口一端穿过外缸和高压内缸并且设置在高压内缸与转子之间容腔右端，高压内缸与外缸之间左侧高压腔体的左端外缸上设置有高压端排汽口，低压排汽口设置在外缸右侧端部，再热蒸汽进汽口设置在外缸下侧并且再热蒸汽进汽口设置在右侧中低压腔体左端。
2.按照权利要求1所述的一种快装式高速同轴中间再热轴向排汽型汽轮机，其特征在于：所述外缸的左端套设在转子外侧与转子转动设置，并且外缸左端与转子接触部位设置有若干组汽封。
3.按照权利要求1所述的一种快装式高速同轴中间再热轴向排汽型汽轮机，其特征在于：所述高压内缸内壁上设置若干隔板，隔板上设置有静叶片，每块隔板设置在相邻两级动叶片之间，隔板套设在转子外侧并且与转子转动设置，隔板与转子之间通过隔板汽封密封。
4.按照权利要求1所述的一种快装式高速同轴中间再热轴向排汽型汽轮机，其特征在于：所述转子为整锻转子，转子材料根据工作温度确定，整锻转子锻件毛坯进厂后进行热跑，完全消除转子残余内应力，平衡转子内部金相组织结构。
5.按照权利要求1所述的一种快装式高速同轴中间再热轴向排汽型汽轮机，其特征在于：所述动叶片采用菌形叶根，转子末叶片采用四叉型叶根。
6.按照权利要求1所述的一种快装式高速同轴中间再热轴向排汽型汽轮机，其特征在于：所述低压排汽口固定在缸体右侧端部，并且低压排汽口和缸体右端为沿轴向直径逐渐变大的喇叭状，右轴承座设置在低压排汽口内。
7.按照权利要求1所述的一种快装式高速同轴中间再热轴向排汽型汽轮机，其特征在于：所述转子左端端部通过联轴器与齿轮箱输入端连接，齿轮箱输出端与发电机连接，转子右端的低压排汽口通过排汽接管与凝汽器连接。
8.按照权利要求1所述的一种快装式高速同轴中间再热轴向排汽型汽轮机，其特征在于：所述主蒸汽进汽口与锅炉主蒸汽出汽口通过管道连接，高压端排汽口与锅炉再热器进汽口通过管道连接，锅炉再热器出汽口与再热蒸汽进汽口通过管道连接。
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