CN117307262A - 单缸炉外再热汽轮机机组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽轮机技术领域，尤其涉及一种单缸炉外再热汽轮机机组，包括汽轮机和汽水分离再热器，汽轮机包括前汽缸、与前汽缸的后端相连通的排汽缸、穿设于前汽缸和排汽缸内的转子以及在前汽缸与转子之间从前至后依次布置的高压内缸、第一中压静叶持环、第一平衡活塞汽封和第二中压静叶持环，前汽缸上设有位于高压内缸所在位置处的高排抽汽口、位于第一中压静叶持环和第一平衡活塞汽封之间的冷段管道接口以及位于第一平衡活塞汽封和第二中压静叶持环之间的热段管道接口，高排抽汽口、冷段管道接口和热段管道接口分别与汽水分离再热器的再热蒸汽进口、循环蒸汽进口和循环蒸汽出口相连通。可以尽可能地降低蒸汽对叶片的腐蚀，提高蒸汽循环效率。
Description
技术领域
本发明涉及汽轮机技术领域，尤其涉及一种单缸炉外再热汽轮机机组。
背景技术
近年来我国生活垃圾焚烧发电发展迅速，已经成为垃圾无害化处理的主要措施，垃圾焚烧发电装机容量也在不断提高。垃圾焚烧锅炉以城镇生活垃圾为燃料，将锅炉给水加热为过热蒸汽，进入汽轮机做功对外供电。垃圾焚烧发电项目整体投资较高，汽轮发电机组在总投资中相对较低，提高蒸汽循环效率可以非常有效地提高投资收益。由于垃圾焚烧锅炉管壁腐蚀速度与温度直接相关，提高温度较为困难。目前垃圾焚烧发电汽轮机型式多为中温中压，也有少数为中温次高压(440℃，5.2MPa)。在汽轮机进汽温度不变的前提下，提高进汽压力，或者降低背压，有助于提高蒸汽循环效率，但是同时会使汽轮机的排汽湿度增加，汽轮机叶片侵蚀加剧，机组运行存在一定安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种单缸炉外再热汽轮机机组，能够降低蒸汽对汽轮机叶片的腐蚀，同时提高蒸汽循环效率，以克服现有技术的上述缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种单缸炉外再热汽轮机机组，包括汽轮机和汽水分离再热器，汽轮机包括前汽缸、与前汽缸的后端相连通的排汽缸、穿设于前汽缸和排汽缸内的转子以及在前汽缸与转子之间从前至后依次布置的高压内缸、第一中压静叶持环、第一平衡活塞汽封和第二中压静叶持环，前汽缸上设有位于高压内缸所在位置处的高排抽汽口、位于第一中压静叶持环和第一平衡活塞汽封之间的冷段管道接口以及位于第一平衡活塞汽封和第二中压静叶持环之间的热段管道接口，高排抽汽口、冷段管道接口和热段管道接口分别与汽水分离再热器的再热蒸汽进口、循环蒸汽进口和循环蒸汽出口相连通。
优选地，前汽缸上设有主蒸汽进口和高压进汽插管，主蒸汽通过主蒸汽进口和高压进汽插管进入高压内缸，主蒸汽在高压内缸中由后至前流动做功后从高压内缸与前汽缸之间的蒸汽流道由前至后流动进入第一中压静叶持环。
优选地，主蒸汽进口配置有主汽阀，高压进汽插管上设有多个主汽调节阀。
优选地，主蒸汽的温度为440℃-450℃，主蒸汽的压力为10Mpa-15Mpa。
优选地，热段管道接口与汽水分离再热器的循环蒸汽出口通过热段连通管相连通，热段连通管上设有再热蝶阀组。
优选地，汽轮机和汽水分离再热器同平台布置。
优选地，汽轮机具有整体底盘。
优选地，前汽缸内在高压内缸前设有第二平衡活塞汽封。
优选地，排汽缸内设有喷水管路。
优选地，汽轮机的转速为4500r/min-4900r/min。
与现有技术相比，本发明具有显著的进步：
本发明的汽轮机进汽可以采用中温、超高压蒸汽，通过将第一中压静叶持环后的中压段蒸汽抽取至汽水分离再热器中由高压段排出的高温蒸汽加热后再送入第一平衡活塞汽封后进入第二中压静叶持环膨胀做功，可以保证尽可能地降低蒸汽对叶片的腐蚀，实现提高蒸汽的工作效率和热量利用效率。
附图说明
图1是本发明实施例的单缸炉外再热汽轮机机组的总体布置示意图。
图2是本发明实施例的单缸炉外再热汽轮机机组的平面布置示意图。
图3是本发明实施例的单缸炉外再热汽轮机机组中，汽轮机的纵剖示意图。
图4是本发明实施例的单缸炉外再热汽轮机机组中，汽轮机的仰视示意图。
图5是本发明实施例的单缸炉外再热汽轮机机组中，汽轮机的俯视示意图。
其中，附图标记说明如下：
101 汽轮机 11 冷段连通管
102 汽水分离再热器 12 热段连通管
103 凝汽器 13 高压进汽插管
104 齿轮箱 14 主汽阀
105 发电机 15 主汽调节阀
1 前汽缸 16 排大气隔膜阀
1a 高排抽汽口 17 第二平衡活塞汽封
1b 冷段管道接口 18 前端部汽封
1c 热段管道接口 19 前端部油封
1d 主蒸汽进口 20 后端部汽封
1e 去除氧器抽汽口 21 后端部油封
2 排汽缸 22 前轴承座
2a 去第一低压加热器抽汽口 23 径向推力联合轴承
2b 去第二低压加热器抽汽口 24 手动盘车
3 转子 25 后径向轴承
4 高压内缸 26 油封
5 第一中压静叶持环 27 电动盘车
6 第一平衡活塞汽封 28 喷水管路
7 第二中压静叶持环 29 挠性联轴器
8 动叶片 30 整体底盘
9、10 隔板
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1至图5所示，本发明的单缸炉外再热汽轮机机组的一种实施例。需要说明的是，在本发明的描述中，定义“前”侧为图1纸面的左侧；“后”侧为图1纸面的右侧；“上”侧为图1纸面的上侧，“上”侧又称为“顶”侧；“下”侧为图1纸面的下侧，“下”侧又称为“底”侧。
参见图1和2，本实施例的单缸炉外再热汽轮机机组包括汽轮机101和汽水分离再热器102，汽水分离再热器102布置在汽轮机101外部。进一步，本实施例的单缸炉外再热汽轮机机组还包括凝汽器103、齿轮箱104和发电机105。参见图1，凝汽器103布置在汽轮机101的下方。发电机105布置在汽轮机101的排汽端，本实施例中，汽轮机101的前端为进汽端，汽轮机101的后端为排汽端。齿轮箱104布置在汽轮机101和发电机105之间，齿轮箱104将汽轮机101中蒸汽做功产生的机械能传递给发电机105，驱动发电机105运转发电。
优选地，参见图2，汽轮机101和汽水分离再热器102同平台布置，即汽水分离再热器102与汽轮机101的运转层同平台，由此可以减少机组管道布置长度，从而降低了蒸汽在管道中的压损，并且降低了厂房布置设计难度。
本实施例中，汽轮机101采用单缸形式。参见图3，汽轮机101包括前汽缸1、排汽缸2和转子3。排汽缸2设于前汽缸1的后端并与前汽缸1的后端相连通，转子3穿设于前汽缸1和排汽缸2，前汽缸1内在前汽缸1与转子3之间从前至后依次布置有高压内缸4、第一中压静叶持环5、第一平衡活塞汽封6和第二中压静叶持环7。高压内缸4与转子3之间布置有若干个高压级，每个高压级均包括一列设置在高压内缸4上的静叶片和一列设置在转子3上的动叶片。高压内缸4与前汽缸1之间设有蒸汽流道。第一中压静叶持环5与转子3之间、第二中压静叶持环7与转子3之间各布置有若干个中压级，每个中压级均包括一列设置在第一中压静叶持环5(第二中压静叶持环7)上的静叶片和一列设置在转子3上的动叶片8，各中压级间设有隔板9。排汽缸2与转子3之间布置有若干个末级(如末三级)，每个末级均包括一列设置在排汽缸2上的静叶片和设置在转子3上的动叶片，各末级间设有隔板10。汽轮机101从前汽缸1进汽，蒸汽经过各高压级、各中压级和各末级做功后，从排汽缸2后端排汽，汽轮机101的排汽进入凝汽器103。
参见图3和图4，前汽缸1上设有位于高压内缸4所在位置处的高排抽汽口1a、位于第一中压静叶持环5和第一平衡活塞汽封6之间的冷段管道接口1b以及位于第一平衡活塞汽封6和第二中压静叶持环7之间的热段管道接口1c，高排抽汽口1a、冷段管道接口1b和热段管道接口1c分别与汽水分离再热器102的再热蒸汽进口、循环蒸汽进口和循环蒸汽出口相连通。结合图2，本实施例中，前汽缸1上的高排抽汽口1a与汽水分离再热器102的再热蒸汽进口通过高排蒸汽管道相连通，前汽缸1上的冷段管道接口1b与汽水分离再热器102的循环蒸汽进口通过冷段连通管11相连通，前汽缸1上的热段管道接口1c与汽水分离再热器102的循环蒸汽出口通过热段连通管12相连通。运行时，汽轮机101从高压段的高排抽汽口1a抽取高温蒸汽经高排蒸汽管道引入汽水分离再热器102中，并将经过第一中压静叶持环5做功后的中压段蒸汽从冷段管道接口1b经冷段连通管11送入汽水分离再热器102中，在汽水分离再热器102中通过高压段排出的高温蒸汽加热中压段相对温度较低的蒸汽，中压段蒸汽被加热后再经热段连通管12送入热段管道接口1c，在第一平衡活塞汽封6后进入第二中压静叶持环7膨胀做功。由此，本实施例的汽轮机101进汽可以采用中温、超高压蒸汽，通过将第一中压静叶持环5后的中压段蒸汽抽取至汽水分离再热器102中由高压段排出的高温蒸汽加热后再送入第一平衡活塞汽封6后进入第二中压静叶持环7膨胀做功，可以保证尽可能地降低蒸汽对叶片的腐蚀，实现提高蒸汽的工作效率和热量利用效率。
本实施例中，汽轮机101的通流采用反流形式。参见图3、图4和图5，前汽缸1上设有主蒸汽进口1d和高压进汽插管13，主蒸汽通过主蒸汽进口1d和高压进汽插管13进入高压内缸4，主蒸汽从高压内缸4中部垂直进汽，主蒸汽在高压内缸4中由后至前流动做功，经过各高压级做功后的蒸汽为高压段排出的高温蒸汽(亦即高排蒸汽)，高排蒸汽从高压内缸4与前汽缸1之间的蒸汽流道由前至后反流至第一中压静叶持环5进汽，高排抽汽口1a抽取部分高排蒸汽至汽水分离再热器102内。进入第一中压静叶持环5做功后的蒸汽为中压段蒸汽，中压段蒸汽从冷段管道接口1b进入汽水分离再热器102中被加热后在第一平衡活塞汽封6后进入第二中压静叶持环7做功，然后进入末级和排汽缸2，最终进入凝汽器103。
本实施例中，优选地，前汽缸1上主蒸汽进口1d配置有主汽阀14，高压进汽插管13上设有多个主汽调节阀15，较佳地，高压进汽插管13上配置有四个主汽调节阀15。优选地，连通前汽缸1上的热段管道接口1c与汽水分离再热器102的循环蒸汽出口的热段连通管12上设有再热蝶阀组，再热蝶阀组可以包括再热蝶阀和再热调节蝶阀。通过主汽阀14和主汽调节阀15调节控制汽轮机101进汽(主蒸汽)，通过再热蝶阀组调节控制再热进汽，能够更好地通过喷嘴调节实现负荷调节，通过再热蝶阀组降低甩负荷时汽轮机转速。
此外，参见图4，本实施例中，前汽缸1上还可以设有去除氧器抽汽口1e，用于抽取部分蒸汽送入除氧器中。排汽缸2上可以设有去第一低压加热器抽汽口2a和去第二低压加热器抽汽口2b，分别用于抽取部分蒸汽送入第一低压加热器和第二低压加热器中。
参见图3和图4，本实施例中，主蒸汽进口1d和冷段管道接口1b均设置在前汽缸1的顶部，热段管道接口1c、去除氧器抽汽口1e和高排抽汽口1a均设置在前汽缸1的底部，去第一低压加热器抽汽口2a和去第二低压加热器抽汽口2b均设置在排汽缸2的底部。本实施例中，冷段管道接口1b采用法兰连接的方式，其余接口均预留焊接坡口。
参见图5，排汽缸2的顶部可以设有排大气隔膜阀16。
参见图3，本实施例中，汽轮机101的前汽缸1内在高压内缸4前设有第二平衡活塞汽封17。第二平衡活塞汽封17前还设有前端部汽封18和前端部油封19。排汽缸2后端设有后端部汽封20和后端部油封21。汽轮机101还包括设置在前汽缸1前侧的前轴承座22，前轴承座22内设有径向推力联合轴承23，为落地滑移式布置，并设有手动盘车24。转子3的前端支撑在径向推力联合轴承23上。汽轮机101的排汽缸2后端还设有后轴承座，后轴承座内设有后径向轴承25，并配置有挠性联轴器29和油封26，转子3的后端支撑在后径向轴承25上。参见图5，汽轮机101后端侧配置有电动盘车27。各轴承均配置有高压顶轴油，在机组盘车及汽轮机101启动时高压顶轴油投入，将转子3顶起。
参见图3，本实施例中，优选地，排汽缸2内设有喷水管路28，喷水管路28优选采用低压缸喷水装置控制。
参见图3，本实施例中，优选地，汽轮机101具有整体底盘30。汽轮机101的各组成部件均布置在整体底盘30上。汽轮机101采用整体底盘30，可以有效缩短运输周期以及现场总装周期。
本实施例的单缸炉外再热汽轮机机组，汽轮机101进汽(主蒸汽)采用中温、超高压蒸汽。优选地，主蒸汽的温度为440℃-450℃，主蒸汽的压力为10Mpa-15Mpa。
本实施例的单缸炉外再热汽轮机机组，汽轮机101采用高转速设计。优选地，汽轮机101的转速为4500r/min-4900r/min。有效降低了汽轮机101整体尺寸，占地面积小，节约制造成本。
由此，本实施例的单缸炉外再热汽轮机机组可以设计为单缸炉外一次再热中温、超高压、高转速凝汽式汽轮机。在一种较佳的具体实施方式中，主蒸汽的温度可以为445℃，主蒸汽的压力可以为12.4Mpa，最大功率可达到66MW，汽轮机101的转速可以为4700r/min，发电机105的转速可以为3000r/min，齿轮箱104的减速比为1.56。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种单缸炉外再热汽轮机机组，其特征在于，包括汽轮机(101)和汽水分离再热器(102)，所述汽轮机(101)包括前汽缸(1)、与所述前汽缸(1)的后端相连通的排汽缸(2)、穿设于所述前汽缸(1)和所述排汽缸(2)内的转子(3)以及在所述前汽缸(1)与所述转子(3)之间从前至后依次布置的高压内缸(4)、第一中压静叶持环(5)、第一平衡活塞汽封(6)和第二中压静叶持环(7)，所述前汽缸(1)上设有位于所述高压内缸(4)所在位置处的高排抽汽口(1a)、位于所述第一中压静叶持环(5)和所述第一平衡活塞汽封(6)之间的冷段管道接口(1b)以及位于所述第一平衡活塞汽封(6)和所述第二中压静叶持环(7)之间的热段管道接口(1c)，所述高排抽汽口(1a)、所述冷段管道接口(1b)和所述热段管道接口(1c)分别与所述汽水分离再热器(102)的再热蒸汽进口、循环蒸汽进口和循环蒸汽出口相连通。
2.根据权利要求1所述的单缸炉外再热汽轮机机组，其特征在于，所述前汽缸(1)上设有主蒸汽进口(1d)和高压进汽插管(13)，主蒸汽通过所述主蒸汽进口(1d)和所述高压进汽插管(13)进入所述高压内缸(4)，所述主蒸汽在所述高压内缸(4)中由后至前流动做功后从所述高压内缸(4)与所述前汽缸(1)之间的蒸汽流道由前至后流动进入所述第一中压静叶持环(5)。
3.根据权利要求2所述的单缸炉外再热汽轮机机组，其特征在于，所述主蒸汽进口(1d)配置有主汽阀(14)，所述高压进汽插管(13)上设有多个主汽调节阀(15)。
4.根据权利要求2所述的单缸炉外再热汽轮机机组，其特征在于，所述主蒸汽的温度为440℃-450℃，所述主蒸汽的压力为10Mpa-15Mpa。
5.根据权利要求1所述的单缸炉外再热汽轮机机组，其特征在于，所述热段管道接口(1c)与所述汽水分离再热器(102)的循环蒸汽出口通过热段连通管(12)相连通，所述热段连通管(12)上设有再热蝶阀组。
6.根据权利要求1所述的单缸炉外再热汽轮机机组，其特征在于，所述汽轮机(101)和所述汽水分离再热器(102)同平台布置。
7.根据权利要求1所述的单缸炉外再热汽轮机机组，其特征在于，所述汽轮机(101)具有整体底盘(30)。
8.根据权利要求1所述的单缸炉外再热汽轮机机组，其特征在于，所述前汽缸(1)内在所述高压内缸(4)前设有第二平衡活塞汽封(7)。
9.根据权利要求1所述的单缸炉外再热汽轮机机组，其特征在于，所述排汽缸(2)内设有喷水管路(28)。
10.根据权利要求1所述的单缸炉外再热汽轮机机组，其特征在于，所述汽轮机(101)的转速为4500r/min-4900r/min。
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