CN210599121U - 一种蒸汽涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种蒸汽涡轮增压器，其包括相对设置的涡轮叶轮和压缩机叶轮，所述的涡轮叶轮径向一侧通过涡轮流量调节喷嘴连通涡轮进口，所述的涡轮叶轮轴线方向一侧开设涡轮出口；所述的涡轮叶轮和压缩机叶轮之间通过垂直设置的增压器支撑与机座固定；所述的压缩机叶轮外侧套设增压器机壳，所述的压缩机叶轮径向一侧通过扩压器连通压缩机排气蜗壳出口，所述的压缩机叶轮轴向方向一侧还设置压缩机进口。该蒸汽涡轮增压器，提升汽轮机组的单台最大供热负荷，且具有良好的变工况调节特性。与蒸汽喷射压力匹配器相比，节能效率至少可以提升一倍，相当于抽汽比至少约提高一倍，亦即在相同的工况下，同量的高压蒸汽可以抽取的低压蒸汽多一倍。

Description

一种蒸汽涡轮增压器

技术领域

本发明涉及增压器的技术领域，尤其是一种蒸汽涡轮增压器。

背景技术

火电行业在发展热电联产、推动纯凝汽轮机组供热改造过程中，机组所能提供的蒸汽参数与热用户所需的蒸汽参数不匹配。目前，最普遍的技术方案是抽取高能蒸汽经过减温减压等措施，实现与外供蒸汽匹配；稍好的技术方案是使用高压驱动蒸汽经过喷嘴喷射，抽吸低压蒸汽满足外供蒸汽的参数要求。直接减温减压装置的节流过程产生了较大的

损失，蒸汽热能未得到梯级利用，能源浪费严重；蒸汽喷射压力匹配器提升了低压蒸汽的品位，使得高压蒸汽热能部分地实现了梯级利用，但由于装置内的强烈掺混过程，存在较大的不可逆流动损失，节能效率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决上述背景技术中存在的问题，提供一种蒸汽涡轮增压器，可以实现高压蒸汽能量的梯级利用，并提升汽轮机组的单台最大供热负荷，且具有良好的变工况调节特性。与蒸汽喷射压力匹配器相比，节能效率至少可以提升一倍，相当于抽汽比至少约提高一倍，亦即在相同的工况下，同量的高压蒸汽可以抽取的低压蒸汽多一倍。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种蒸汽涡轮增压器，包括相对设置的涡轮叶轮和压缩机叶轮，所述的涡轮叶轮径向一侧通过涡轮流量调节喷嘴连通涡轮进口，所述的涡轮叶轮轴线方向一侧开设涡轮出口；所述的涡轮叶轮和压缩机叶轮之间通过垂直设置的增压器支撑与机座固定；所述的压缩机叶轮外侧套设增压器机壳，所述的压缩机叶轮径向一侧通过扩压器连通压缩机排气蜗壳出口，所述的压缩机叶轮轴向方向一侧还设置压缩机进口。

进一步地说明，上述技术方案中，所述的压缩机进口内还垂直设置压缩机进口可调导叶。

进一步地说明，上述技术方案中，所述的涡轮叶轮和压缩机叶轮通过中心轴插设连接。

进一步地说明，上述技术方案中，所述的涡轮叶轮和压缩机叶轮位于中心轴上还设置润滑与密封。

进一步地说明，上述技术方案中，所述的涡轮叶轮的一侧通过涡轮进口蒸汽调节阀外接高压蒸汽；所述的涡轮叶轮另一侧通过蒸汽止流阀连通供热蒸汽联箱；所述的压缩机叶轮一侧通过压缩机进口蒸汽止回阀连通低压蒸汽；所述的压缩机叶轮另一侧通过蒸汽止回阀连通供热蒸汽联箱；所述的供热蒸汽联箱一侧通过管道连接去热用户；所述的高压蒸汽通过管道连接供热蒸汽联箱。

进一步地说明，上述技术方案中，所述的高压蒸汽与供热蒸汽联箱连接的支路上还设置蒸汽增压器旁路减压阀。

进一步地说明，上述技术方案中，所述的涡轮叶轮和压缩机压轮之间还通过管路一侧连接高压缸和中压缸。

进一步地说明，上述技术方案中，所述的中压缸的一侧连通低压缸。

进一步地说明，上述技术方案中，所述的中压缸一侧与涡轮叶轮之间通过高压蒸汽再热器连接。

本发明的有益效果是：本发明提出的一种蒸汽涡轮增压器，用于高压蒸汽与低压蒸汽的匹配，实现供热蒸汽能量的梯级利用，提升机组的单台最大供热负荷；用于高压蒸汽与低压蒸汽的匹配，增大纯凝/抽汽供热机组安全运行裕度，解耦机组发电功率与供热负荷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明使用系统的结构示意图；

图3是本发明的应用场景示意图。

附图中的标号为：1、涡轮叶轮，2、压缩机叶轮，3、润滑与密封，4、增压器支撑与机座，5、增压器机壳，6、涡轮进口蒸汽调节阀，7、蒸汽止回阀，8、供热蒸汽联箱，9、压缩机进口蒸汽止回阀，10、蒸汽增压器旁路减压阀，11、涡轮进口，12、涡轮流量调节喷嘴，13、涡轮出口，21、压缩机进口，22、压缩机进口可调导叶，23、扩压器，24、压缩机排气蜗壳出口,25、高压缸，26、中压缸，27、低压缸，28、高压蒸汽再热器。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

见图1、图2和图3所示的是一种蒸汽涡轮增压器，包括相对设置的涡轮叶轮1和压缩机叶轮2，涡轮叶轮1径向一侧通过涡轮流量调节喷嘴12连通涡轮进口11，涡轮叶轮1轴线方向一侧开设涡轮出口13；涡轮叶轮1和压缩机叶轮 2之间通过垂直设置的增压器支撑与机座4固定；压缩机叶轮2外侧套设增压器机壳5，压缩机叶轮2径向一侧通过扩压器23连通压缩机排气蜗壳出口24，压缩机叶轮2轴向方向一侧还设置压缩机进口21。

其中，压缩机进口21内还垂直设置压缩机进口可调导叶22。涡轮叶轮1和压缩机叶2轮通过中心轴A插设连接。涡轮叶轮1和压缩机叶轮2位于中心轴A 上还设置润滑与密封3。

其中，涡轮叶轮1的一侧通过涡轮进口蒸汽调节阀6外接高压蒸汽；涡轮叶轮1另一侧通过蒸汽止回阀7连通供热蒸汽联箱8；压缩机叶轮2一侧通过压缩机进口蒸汽止回阀9连通低压蒸汽；压缩机叶轮2另一侧通过蒸汽止回阀7 连通供热蒸汽联箱8；供热蒸汽联箱8一侧通过管道连接去热用户；高压蒸汽通过管道连接供热蒸汽联箱8。

其中，高压蒸汽与供热蒸汽联箱8连接的支路上还设置蒸汽增压器旁路减压阀10。涡轮叶轮1和压缩机压轮2之间还通过管路一侧连接高压缸25和中压缸26。中压缸26的一侧连通低压缸27。中压缸26一侧与涡轮叶轮1之间通过高压蒸汽再热器28连接。

本发明的蒸汽涡轮增压器主要由下列分系统构成，包括向心式蒸汽涡轮叶轮1和离心式蒸汽压缩机叶轮2组成的高速转子系统，润滑密封系统，增压器的承压机壳，蒸汽压缩机进口可调导叶机构，蒸汽涡轮进口可调喷嘴机构等。涡轮叶轮和压缩机叶轮组成高速转子，涡轮的功除去机械损失全部用于驱动压缩机叶轮，没有轴功的输出，两者的转速自动匹配。径向轴承使用浮环滑动轴承，润滑油与蒸汽使用干气密封结构，转子采用0-1-1-0支撑结构。增压器机壳5根据蒸汽的压力进行设计，并形成系列化，在不同实际应用场景可以选配。蒸汽涡轮增压器的调节主要有两个，一是压缩机进口可调导叶22，二是涡轮进口可调喷嘴，即在大汽轮机组工况变化时，高压蒸汽参数和低压蒸汽参数必定发生变化，为了保持供热负荷稳定，那么需要调整通过涡轮的蒸汽与通过压缩机的蒸汽的比例，两个调节装置调整后可以改变高低蒸汽的比例，并使涡轮增压器转子处于最佳转速。

见图3为本发明实施例的蒸汽压力匹配器的一种应用场景示意图。矩形线框内部为热电联产电厂的大型纯凝汽轮机组，从机组高压缸25排汽段抽汽作为蒸汽匹配器的高压蒸汽汽源，高压缸25排汽的绝大部分(超过95％蒸汽流量) 经过蒸汽再热器28加热，之后进入中压缸26作功，从机组中压缸26排汽段抽汽作为蒸汽匹配器的低压蒸汽汽源，中压缸26排汽的大部分(该处无抽汽比限制)经排汽蝶阀进入低压缸27作功，之后排入凝汽器。供热蒸汽压力小于高压缸25排汽压力，而大于中压缸26排汽压力，高压蒸汽推动蒸汽涡轮2作功，排汽压力设定为供热蒸汽压力，低压蒸汽在蒸汽压缩机内增压，排汽压力也设定为供热蒸汽压力，二者的排汽压力匹配之后汇流，减温后达到外供蒸汽的参数需求。在本发明应用之前，有3种供热方案可以选择：①只抽取高压缸25排汽，通过直接减温减压器或者小型背压机减压，对外供热；②只抽取中压缸26 排汽，当排汽压力低于供热压力时，减小中压缸26排汽蝶阀开度，提高排汽压力对外供热；③使用蒸汽喷射压力匹配器，抽取高压缸25排汽和中压缸26排汽对外供热。采用本发明的供热方案与上述方案相比，当汽轮机组发电负荷变化时或者供热蒸汽流量变化时，调节更加灵活，可以更加充分利用高压蒸汽的作功潜力提升低压蒸汽的“品位”，以达到供热蒸汽参数的要求。汽轮机组高压缸25排汽的抽汽量通常不能超过总流量的5％，那么对于单台机组的供热负荷存在最大值，本发明的节能效率与蒸汽喷射压力匹配器相比，可以提升至少一倍，因此可以大大提高单台机组的最大供热负荷。

本发明的蒸汽涡轮增压器用于机组供热时，构成的系统如图2所示，最终的效果是抽取高压蒸汽推动涡轮做功，涡轮排汽压力设定为外供蒸汽压力，涡轮轴功驱动蒸汽压缩机，抽吸低压蒸汽并提升其压力至外供蒸汽压力，最终涡轮排汽与压缩机排汽汇合、减温后满足外供蒸汽的参数需求。当高压蒸汽的参数低于蒸汽涡轮增压器要求时，打开蒸汽增压器旁路减压阀10，将涡轮增压器隔离。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种蒸汽涡轮增压器，其特征在于：包括相对设置的涡轮叶轮和压缩机叶轮，所述的涡轮叶轮径向一侧通过涡轮流量调节喷嘴连通涡轮进口，所述的涡轮叶轮轴线方向一侧开设涡轮出口；所述的涡轮叶轮和压缩机叶轮之间通过垂直设置的增压器支撑与机座固定；所述的压缩机叶轮外侧套设增压器机壳，所述的压缩机叶轮径向一侧通过扩压器连通压缩机排气蜗壳出口，所述的压缩机叶轮轴向方向一侧还设置压缩机进口。

2.根据权利要求1所述的一种蒸汽涡轮增压器，其特征在于：所述的压缩机进口内还垂直设置压缩机进口可调导叶。

3.根据权利要求1所述的一种蒸汽涡轮增压器，其特征在于：所述的涡轮叶轮和压缩机叶轮通过中心轴插设连接。

4.根据权利要求3所述的一种蒸汽涡轮增压器，其特征在于：所述的涡轮叶轮和压缩机叶轮位于中心轴上还设置润滑与密封。

5.如权利要求1所述的一种蒸汽涡轮增压器，其特征在于:所述的涡轮叶轮的一侧通过涡轮进口蒸汽调节阀外接高压蒸汽；所述的涡轮叶轮另一侧通过蒸汽止流阀连通供热蒸汽联箱；所述的压缩机叶轮一侧通过压缩机进口蒸汽止回阀连通低压蒸汽；所述的压缩机叶轮另一侧通过蒸汽止回阀连通供热蒸汽联箱；所述的供热蒸汽联箱一侧通过管道连接去热用户；所述的高压蒸汽通过管道连接供热蒸汽联箱。

6.根据权利要求5所述的一种蒸汽涡轮增压器，其特征在于：所述的高压蒸汽与供热蒸汽联箱连接的支路上还设置蒸汽增压器旁路减压阀。

7.根据权利要求5所述的一种蒸汽涡轮增压器，其特征在于：所述的涡轮叶轮和压缩机压轮之间还通过管路一侧连接高压缸和中压缸。

8.根据权利要求7所述的一种蒸汽涡轮增压器，其特征在于：所述的中压缸的一侧连通低压缸。

9.根据权利要求7所述的一种蒸汽涡轮增压器，其特征在于：所述的中压缸一侧与涡轮叶轮之间通过高压蒸汽再热器连接。

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