CN108487956A - 一种低压缸零出力的改造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了低压缸零出力的改造方法，其包括如下步骤：在火电机组中中压缸连接低压缸的排汽管道中设置低压缸进气阀；增设喷射器，并将喷射器的第一进汽端连接于中压缸的排汽管道，并位于低压缸进气阀前面，使得喷射器的第二进汽端与小机排汽管路和低压缸的排汽管路连接，以及使得喷射器的出汽端连接低压缸的后两级叶轮所在的进汽端。本方案简单，易于推广，可以通过对喷射泵的设计获得最佳的补汽参数，实现对低压缸末级叶片蒸汽的再热，提高蒸汽干度，保护叶轮和叶片安全。

Description

一种低压缸零出力的改造方法
技术领域
本发明涉及火电机组设备技术领域，具体涉及火电机组设备中低压缸的保护技术。
背景技术
为了响应中国国家节能减排政策的号召，火电机组大都进行供热改造，并担负调峰运行。但机组调峰运行时，由于低压缸进汽量的减少使低负荷时汽轮机保护产生问题，目前普遍的做法是往轮机中喷射水幕来达到保护叶片的目的。但是根据资料显示这种保护方法作用非常有限，其原因是湿汽在末级叶片根部和叶顶形成进出循环，同时，偏离设计工况低负荷下运行时蒸汽中的固有湿汽上升也加重了末级叶片水蚀。
再者，随着大型汽轮机的发展，末级叶片发展也很快，叶片不断增长，这使其叶顶的线速度不断提高，这使得湿蒸汽对末级叶片顶端部分的水蚀更为严重。据资料显示接近零负荷下的低压缸叶轮使用寿命只能有1-2年。
发明内容
针对现有火电机组供热改造过程中低压缸进行汽轮机保护方面所存在的问题，需要一种新的低压缸汽轮机保护方案。
为此，本发明所要解决的问题是提供一种低压缸零出力的改造方法，以对低压缸形成保护，提高低压缸叶轮的使用寿命。
为了解决上述问题，本发明提供的低压缸零出力的改造方法，主要包括如下步骤：
增设进气阀，在火电机组中中压缸连接低压缸的排汽管道中设置低压缸进气阀；
增设喷射器，将喷射器的第一进汽端连接于中压缸的排汽管道，并位于低压缸进气阀前面，使得喷射器的第二进汽端与小机排汽管路和低压缸的排汽管路连接，以及使得喷射器的出汽端连接低压缸的后两级叶轮所在的进汽端。
进一步的，所述低压缸进气阀用于控制低压缸进汽量，在供热期间，低压缸进气阀完全关闭，在非供热期间，低压缸进气阀打开，低压缸按照正常规定带电负荷。
进一步的，将喷射器的出汽端还连接至低压缸的进汽管道。
进一步的，将喷射器的第一进汽端还连接至三抽管道和/或四抽管道。
进一步的，将喷射器的第二进汽端还可连接火电机组中其它低温低压气源管道。
进一步的，将低压缸的出汽端与小机排汽的管路连接。
进一步的，通过排汽支管连接低压缸的出汽端与凝汽器的进汽口。
与现有技术相比，本发明提供的方案具有如下优点：
1、可替代低压缸水幕技术，只需要少量的供热蒸汽配以乏汽通入低压缸，增加流入末两级叶片的蒸汽量，并对湿蒸汽进行再热，保护低压缸安全。
2、同时可以回收乏汽，减少机组冷源损失，提高机组经济性。
3、系统结构简单，易于推广，可以通过对喷射泵的设计获得最佳的补汽参数，实现对低压缸末级叶片蒸汽的再热，提高蒸汽干度，保护叶轮安全。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明实例中对火电机组进行低压缸零出力改造的示意图。
图中：锅炉-1、高压缸-2、中压缸-3、喷射器-4、低压缸-5、凝汽器-6、低压缸进汽阀7、喷射泵出口至低压缸进汽阀-8、喷射泵出口至低压缸七(八)抽汽口进汽阀-9、三抽至喷射泵进口阀-10、四抽至喷射泵进口阀-11、低压缸乏汽至喷射泵进口阀-12、中压缸排汽至喷射泵进口阀-13、小机乏汽至喷射泵进口阀-14、其它低温低压汽源至喷射泵进口阀-15、居民供暖系统用汽管道-16。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1，其所示为本实例对火电机组进行低压缸零出力改造后的示意图。
本实例通过对火电机组进行低压缸零出力改造，实现对火电机组中低压缸进行安全运行保护。
对于本实例中涉及到的火电机组，主要包括原锅炉系统1、高压缸2、中压缸3以及低压缸5，其中，锅炉1的出汽端连接高压缸2，而高压缸2的出汽端连接至中压缸3的进汽端，中压缸3的排汽管道连接至低压缸5。
在此基础上，本实例在中压缸3连接低压缸5的排汽管道的外侧设供暖分管16，该供暖分管16作为居民供暖系统用汽管道连接居民供暖系统，实现对火电机组的供热改造，提高热量的利用效率。
本实例通过引入喷射器4和低压缸进汽阀7对火电机组进行低压缸零出力改造，以保护低压缸的安全。
本实例在中压缸3连接低压缸5的排汽管道中设置低压缸进汽阀7，该低压缸进汽阀7用于控制低压缸进汽量，使更多的蒸汽从居民供暖系统管道输出，实现扩大供热面积的目的。在供热期间，该阀门完全关闭，低压缸的冷却蒸汽从阀门8进入，在非供热期间，该门打开，低压缸按照正常规定带电负荷。
在此基础上在中压缸3和低压缸5之间进一步增设喷射器4，用于将来自中压缸排汽和火电机组系统中其他的低压汽混合(如经过阀门12、14、15来的低压汽混合)，产生一种新参数汽源，来满足低压缸冷却的需求。
首先，将喷射器4的第一进汽端通过一分管连接至中压缸3连接低压缸5的排汽管道，具体的连接位置位于中压缸3和低压缸进汽阀7之间；同时还在该分管上设置中压缸排汽至喷射泵进口阀13。
该进口阀13用于与喷射器4配合，将中压缸排汽引入至喷射器4，与火电机组系统中其他的低压汽混合(如经过阀门12、14、15来的低压汽混合)，产生一种新参数汽源，来满足低压缸冷却的需求。
根据需要，还可将喷射器4的第一进汽端同时连接至三抽(即汽轮机三级抽汽)管道和四抽(汽轮机四级抽汽)管道，其上又分别设置三抽至喷射泵进口阀10和四抽至喷射泵进口阀11。
该进口阀10用于将汽机三级抽汽引入喷射器4，进口阀11用于将汽机四级抽汽引入喷射器4，同时进口阀门10、11、13之间可以互相切换。
接着，将喷射器4的第二进汽端同时与小机排汽管路，低压缸排汽管以及火电机组中其它低温低压汽源管道相连接；并在对应的连接管路上分别设置有小机乏汽至喷射泵进口阀14，低压缸乏汽至喷射泵进口阀12以及其它低温低压汽源(如减温减压系统来的低温汽源)至喷射泵进口阀15。
这里的进口阀12用于将汽机乏汽引入喷水器4，而进口阀14用于将小汽机乏汽引入喷水器4，同时进口阀门15、14、13之间可以互相切换。
再者，将喷射器4的出汽端连接至低压缸5后两级叶轮所在的进汽端，并在两者之间设置喷射泵出口至低压缸七(八)抽汽口进汽阀9，由此增加低压缸末两级冷却汽流量，增强对低压缸末两级冷的冷却效果。喷射器4排出的蒸汽，经过进汽阀9调节，可以调节进入低压缸5后两级叶轮低蒸汽流量。
与此同时，还可将喷射器4的出汽端同时连接低压缸5的进汽管道，并在两者之间设置喷射泵出口至低压缸进汽阀8。喷射器4通过该进汽阀8连接至低压缸5的进汽管道，将喷出的冷却蒸汽引入低压缸，对低压缸进行冷却，取代从低压缸进汽阀进入的中压缸排汽。
最后，本实例还进一步的在低压缸5的出汽端与设有两个排汽支管，一个排汽支管与小机排汽的管路连接，另一排汽支管与凝汽器6的进汽口连接，由此使得低压缸5出汽端排出乏汽到凝汽器，凝结成水，可再加热后回到锅炉。
基于上述改进方案所形成的火电机组系统中，火电机组中的中压缸3的排汽主要送至居民供暖系统，为了使低压缸5维持系统运行，由喷射器4从中压缸排汽管中抽取少量蒸汽，经过喷嘴后在泵内形成负压抽吸低压缸5和小机的排汽以及其它低温低压汽源，混合升压后送入低压缸5后两级叶轮中或者低压缸的进汽管道中，补给至低压缸5，使低压缸的后几级蒸汽升温升压，同时提高了干度，或者直接从低压缸的进汽管道进入低压缸，直接冷却低压缸，从而达到保护低压缸叶轮和叶片的目的，维持了汽机的正常运行，同时循环利用了低压缸和小机的排汽。
本实施给出的方案在具体应用运行时，当机组负荷降低时，首先要保证居民供暖系统的汽量，此时最低进入低压缸的蒸汽汽量往往会因为蒸汽量不足导致蒸汽在后两级叶轮前相对湿度远远大于正常负荷下的蒸汽，从而对叶片产生汽蚀，而且会产生鼓风效应，可能损坏叶片。本实例通过改造，实现抽取少量来自中压缸排汽管道中的蒸汽，再通过主动喷嘴在喷射器中形成真空，把低压缸乏汽或者小机排汽或者其他低温低压蒸汽吸入，混合后的蒸汽从低加抽汽管道倒流，进入低压缸后几级，将低压缸中湿度较大的蒸汽实现再热，提升其干度从而达到使低压缸中蒸汽不凝结或少凝结的目的。
同时，也可以将由喷射器混合后的蒸汽直接从低压缸进气管，进入低压缸内，将原来的低压缸进气阀门关死，代替原来进入低压缸的20-50t/h冷却蒸汽，来保护后几级叶片的安全。因为，蒸汽喷射泵出口的蒸汽，其压力可以很低，而且过热度很高，可以根据不同蒸汽、不同工况，匹配不同参数的蒸汽，满足低压缸冷却的各种要求。同时，进入低压缸的冷却蒸汽流量也是可以调整的，具体可通过调节喷射管阀芯位置来实现，更能满足低压缸冷却的要求。
本实例中对于蒸汽喷射器出口蒸汽参数确定，可以根据要求利用下列公式进行设计计算：
令蒸汽喷射泵喷嘴为a界面，喉部为b界面，扩压器出口为c界面，喷射泵出口3，那么界面3处的蒸汽参数可由下列公式确定：
在u3→0时，如果P3→P3，则：
其中，u3-喷射泵出口速度；g-重力加速度；Pc-截面C处压力；
P3-喷射泵出口压力；uc-截面C处流速；T3-喷射泵出口温度；
Tc-截面C处温度；γ3-喷射泵出口处比重量；MC-C截面的马赫数；
γc＝截面C处比重量；ν＝混合气体的绝热指数(非常数)。
另外，根据需要还可以通过系统调整，即通过调节阀门8、阀门9的开度大小，来分配低压缸进气管、七抽或者八抽管道之间的蒸汽流量，从而使低压缸零出力后的冷却达到最佳状态。
在此基础上，为了使冷却蒸汽和低压缸精确匹配，还要对低压缸尾部蒸汽进行湿度估算，如果低压缸尾部蒸汽湿度估算结果加大，则可通过提高喷射器4出口汽温，来实现冷却蒸汽和低压缸精确匹配。
本实例中对低压缸尾部蒸汽湿度计算如下：
其中：db-蒸汽的含湿量b-多项式系数t-蒸汽温度；
表1多项式系数
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.低压缸零出力的改造方法，其特征在于，所述改造方法包括如下步骤：
增设进气阀，在火电机组中中压缸连接低压缸的排汽管道中设置低压缸进气阀；
增设喷射器，将喷射器的第一进汽端连接于中压缸的排汽管道，并位于低压缸进气阀前面，使得喷射器的第二进汽端与小机排汽管路和低压缸的排汽管路连接，以及使得喷射器的出汽端连接低压缸的后两级叶轮所在的进汽端。
2.根据权利要求1所述的改造方法，其特征在于，所述低压缸进气阀用于控制低压缸进汽量，，在供热期间，低压缸进气阀完全关闭，在非供热期间，低压缸进气阀打开，低压缸按照正常规定带电负荷。
3.根据权利要求1所述的改造方法，其特征在于，将喷射器的出汽端还连接至低压缸的进汽管道。
4.根据权利要求1所述的改造方法，其特征在于，将喷射器的第一进汽端还连接至三抽管道和/或四抽管道。
5.根据权利要求1所述的改造方法，其特征在于，将喷射器的第二进汽端还可连接火电机组中其它低温低压气源管道。
6.根据权利要求1所述的改造方法，其特征在于，将低压缸的出汽端与小机排汽的管路连接。
7.根据权利要求6所述的改造方法，其特征在于，通过排汽支管连接低压缸的出汽端与凝汽器的进汽口。
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