CN220815773U - 汽轮机蒸汽管路系统及汽轮机发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了汽轮机蒸汽管路系统及汽轮机发电系统，锅炉产生的蒸汽沿第一管段首先进入扩压器内，蒸汽在扩压器内进行扩压，流速会降低，静压力会升高，降低了流速的蒸汽有利于在扩压器内折转后从第一出口引出，固体粒子在惯性作用下，依旧沿着原直线方向运动，最终自第二出口进入收集器内部，这样就实现了蒸汽与固体粒子的有效分离。对具有一定尺寸和重量的固体粒子进行有效地分离，避免固体粒子对汽轮机叶片的磨损，并且结构简单，使用成本低，安全可靠，便于安装制造，具有广阔的应用市场。

Description

汽轮机蒸汽管路系统及汽轮机发电系统

技术领域

本申请涉及发电技术领域，具体涉及一种汽轮机蒸汽管路系统及汽轮机发电系统。

背景技术

发电系统包括锅炉、汽轮机和发电机等部件，其中锅炉利用燃料或其他能源的热能将水加热形成蒸汽，蒸汽沿蒸汽管路系统进入汽轮机内部以推动汽轮机内部的叶片转动，叶片与转轴固定连接，叶片转动进而带动转轴转动，转轴伸出汽轮机的端部还连接发电机的转子，进而带动发电机发电。

汽轮机内部包括若干级叶片，叶片的使用状态直接影响汽轮机的工作效率，叶片工作一段时间后难免会出现被腐蚀现象，导致结构变形，影响汽轮机的工作效率。因此尽量使叶片处于初始设计结构状态，提高汽轮机工作效率，是本领域内技术人员始终关注的技术问题。

实用新型内容

本申请的目的为提供一种能够缓解汽轮机叶片腐蚀的汽轮机蒸汽管路系统及汽轮机发电系统。

本申请提供了一种汽轮机蒸汽管路系统，连接于锅炉和汽轮机之间，包括第一管段、扩压器和第二管段，所述扩压器用于对流入其内部的蒸汽进行增压降速；所述扩压器包括主管体，所述主管体具有进汽口、第一出口和第二出口；

所述第一管段的进口能够与所述锅炉的蒸汽出口连通，所述第一管段的出口能够与所述扩压器的进口连通，所述第二管段一端连接于所述第一出口，所述第一出口与所述进汽口的轴向具有夹角；所述第二出口设置于所述主管体的底部，并且连接有收集器，所述收集器用于收集自所述扩压器分离出的固体粒子。

本申请实施例中，锅炉产生的蒸汽沿第一管段首先进入扩压器内，刚进入扩压器进汽口的蒸汽具有很高的流动速度，蒸汽在扩压器内进行扩压，流速会降低，静压力会升高，降低了流速的蒸汽有利于在扩压器内折转后从第一出口引出，第一出口引出的蒸汽沿第二管段进入汽轮机的内部。蒸汽内携带的固体粒子由于具有较大的动能，不能及时地随着蒸汽同步降低流速。固体粒子在惯性作用下，依旧沿着直线方向运动，最终自第二出口进入收集器内部。而蒸汽则折转后进入第二管段，这样就实现了蒸汽与固体粒子的有效分离。对具有一定尺寸和重量的固体粒子进行有效地分离，避免固体粒子对汽轮机叶片的磨损，并且结构简单，使用成本低，安全可靠，便于安装制造，具有广阔的应用市场。

可选地，所述收集器包括收集管，所述主管体竖直设置，所述进汽口、所述第二出口和所述收集管同轴设置。

可选地，所述第一出口设置于所述主管体的周壁，所述第二管段通过弧形管段连通所述第一出口。

可选地，所述进汽口的轴向和所述第二管段的轴向夹角为90度；

或者/和，所述第二管段的通流截面的面积等于所述第一管段的通流截面的面积。

可选地，所述主管体包括相连的锥形管段和直管段，所述锥形管段连接于所述第一管段和所述直管段之间，所述锥形管段包括小口径端和大口径端，所述小口径端与所述第一管段连接，所述大口径端与所述直管段连接，所述收集器连接于所述直管段远离所述锥形管段的端口。

可选地，所述直管段的内部还安装有止逆罩，所述收集器包括收集管，所述收集管与所述直管段同轴且等径，所述止逆罩安装于所述直管段和所述收集管连接位置，所述止逆罩用于抑制所述收集管的固体颗粒向所述直管段运动。

可选地，所述止逆罩为锥形中空管，所述锥形中空管越远离所述扩压器直径越小。

可选地，所述收集器为收集管，所述收集管远离所述扩压器的端部为开口结构，还包括封堵部件，所述封堵部件可拆卸安装于所述开口结构。

可选地，还包括疏水管路，所述疏水管路的一端穿过所述封堵部件连通所述收集管的内腔，所述疏水管路上设置有开关阀，用于连通或断开所述疏水管路。

可选地，还包括调节装置，用于降低所述疏水管路内部流体的温度或压力。

此外，本申请还提供了一种汽轮机发电系统，包括锅炉、汽轮机和上述任一项所述的汽轮机蒸汽管路系统。

本申请中的汽轮机发电系统包括上述任一项的汽轮机蒸汽管路系统，故也具有汽轮机蒸汽管路系统的上述技术效果。

附图说明

图1为本申请一种实施例中汽轮机蒸汽管路系统的结构示意图；

图2为本申请一种实施例中汽轮机发电系统的结构示意图。

具体实施方式

针对背景技术中提及的叶片工作过程会被腐蚀的技术问题，本申请进行了研究，研究发现：蒸汽管路上通常包括过热器管和再热器管，锅炉在启动或长期低负荷运行情况下，过热器管和再热器管由于受热冲击引起管子汽侧的氧化铁剥离形成固体粒子，使汽轮机的高压第一级叶片与再热第一级叶片产生固体粒子侵蚀，这样导致汽轮机的安全性和经济性造成严重的影响。当前，普遍采用的技术都是对汽轮机的叶片进行表面强化的被动防御措施，该方式工艺比较复杂且成本相对比较高。

在上述发现的基础上，本申请进行了大量探索及试验，提出了一种能够缓解汽轮机叶片腐蚀且工艺相对比较简单的汽轮机蒸汽管路系统。

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。

请参考图1，图1为本申请一种实施例中汽轮机蒸汽管路系统的结构示意图；图2为本申请一种实施例中汽轮机发电系统的结构示意图，其中图中实线箭头表示蒸汽气流方向，虚线箭头表示疏水管路中水流方向。

本申请提供了一种汽轮机发电系统，包括锅炉100、汽轮机200和汽轮机蒸汽管路系统。其中，锅炉100产生的蒸汽在流入汽轮机之前，先经过汽轮机蒸汽管路系统进行固体颗粒去除，出去固体颗粒的蒸汽再流入汽轮机内部进行做功。

汽轮机发电系统通常还包括过热器和再热器，二者连接于锅炉100的出口管路，用于对锅炉100流出的蒸汽进行热处理。关于过热器和再热器的设置位置本文此处不做详细介绍，可参考现有技术。

汽轮机具有壳体，壳体内部具有转轴，转轴上固定有N级动叶片，壳体上还设置有蒸汽进口，锅炉100产生的外部蒸汽经汽轮机蒸汽管路系统后，自蒸汽进口进入壳体内部，在流经各级动叶片的过程中，蒸汽驱动动叶片转动，动叶片带动转轴转动。

汽轮机发电系统还包括发电机，转轴伸出壳体外部的轴段与发电机的转子连接，转子转动，发电机发电。

本申请中汽轮机、锅炉100和发电机等部件的具体结构可以参考当前技术，本文不做赘述。

本申请实施例中，汽轮机蒸汽管路系统连接于锅炉100和汽轮机之间，汽轮机蒸汽管路系统包括第一管段8、扩压器1和第二管段3，扩压器1用于对流入其内部的蒸汽进行增压降速，也就是说蒸汽在流经扩压器1的过程中压力变大，流速变慢。扩压器1包括主管体，主管体具有进汽口、第一出口和第二出口。

第一管段8的进口能够与锅炉100的蒸汽出口连通，第一管段8的出口能够与扩压器1的进汽口连通，第二管段3一端连接于第一出口，另一端与汽轮机的蒸汽进口能够连通。

本申请实施例中，第一出口的轴向与扩压器1的进汽口的轴向具有夹角，也就是说扩压器1的第一出口和进汽口不位于同一轴向，进汽口的轴向与第一出口轴向的夹角大于45度，在一种示例中，进汽口的轴向与第一出口轴向的夹角约等于90度。

本申请实施例中，第二出口设置于主管体的底部，第二出口安装有收集器9，收集器9用于收集自扩压器1分离出的固体粒子。

本申请实施例中，锅炉100产生的蒸汽沿第一管段8首先进入扩压器1内，刚进入扩压器1进汽口的蒸汽具有很高的流动速度，蒸汽在扩压器1内进行扩压，流速会降低，静压力会升高，降低了流速的蒸汽有利于在扩压器1内折转后从第一出口引出，第一出口引出的蒸汽沿第二管段3进入汽轮机的内部。蒸汽内携带的固体粒子由于具有较大的动能，不能及时地随着蒸汽同步降低流速。固体粒子在惯性作用下，依旧沿着直线方向运动，最终自第二出口进入收集器9内部。而蒸汽则折转后进入第二管段3，这样就实现了蒸汽与固体粒子的有效分离。对具有一定尺寸和重量的固体粒子进行有效地分离，避免固体粒子对汽轮机叶片的磨损，并且结构简单，使用成本低，安全可靠，便于安装制造，具有广阔的应用市场。

虽然过小的粒子由于惯性小，跟随蒸汽流动的能力强，不能被有效地分离，但此等尺寸和重量的粒子已不会对汽轮机叶片造成损伤。

本申请实施例中，主管体竖直设置，进汽口和第二出口同轴设置。即主管体垂直布置，并且第二出口设置于主管体的底部，这样有利于固体粒子的沉淀收集，并且有利于固体粒子导出扩压器1。

本申请实施例中，第一出口设置于主管体的周壁。进汽口的轴向和第二管段3的轴向垂直，即本文所述的垂直为大致垂直。进汽口轴向为竖直方向，第二管段3的轴向为水平方向。其中第二管段3可以通过弧形管段2连接第一出口，这样蒸汽自竖直方向可以沿弧形管段2流动至水平方向，尽量降低蒸汽压力损失。

本申请实施例中，第二管段3的通流截面的面积等于第一管段8的通流截面的面积。如图所示，第一管段8和第二管段3可以均为圆柱管，二者的直径均为d。

本申请实施例中，主管体包括相连的锥形管段11和直管段12，锥形管段11连接于第一管段8和直管段12之间，锥形管段11包括小口径端和大口径端，小口径端与第一管段8连接，大口径端与直管段12连接。小口径端的直径等于第一管段8的直径，大口径端的直径等于直管段12的直径，直管段12的直径为D。收集器9安装于直管段12远离锥形管段11的一端。

其中，小口径端d和大口径端D的大小，以及锥形管段11的轴向长度可以根据具体应用环境合理设计。

在一种具体实施例中，第二管段3的中心线与直管段12的出口(第二出口)之间的距离L满足固体粒子沉积需求，能够使固体粒子沉积于。

本申请实施例中，直管段12的内部还安装有止逆罩7，收集器9包括收集管，收集管与直管段12同轴且等径，止逆罩7安装于直管段12和收集管连接位置，止逆罩7用于抑制收集管的固体颗粒向直管段12运动。止逆罩7既能够使固体粒子顺利进入收集管，增强收集管的收集能力，又能够防止固体粒子反弹后进入蒸汽主流路而被携带出去，同时止逆罩7还可以消除蒸汽在收集管内形成漩涡的能力。

止逆罩7可以为锥形中空管，锥形中空管越远离扩压器1直径越小，即沿竖直方向，自上向下锥形中空管直径逐渐减小。当然，止逆罩7的结构不局限于本文描述，还可以为起到上述作用的其他结构形式。

该申请中收集器9为收集管结构简单，收集管可以与扩压器1一同成型，也可以为单独的管件，通过焊接或者其他固定方式与扩压器1连接。

本申请实施例中，收集管远离扩压器1的一端为开口结构，汽轮机蒸汽管路系统还包括封堵部件4，封堵部件4可拆卸安装于该开口结构。蒸汽管路系统正常工作时，封堵部件4封堵开口结构，当汽轮机和锅炉100停机后，可以将封堵部件4拆卸，自开口结构将固体粒子排至外部，结构简单。

封堵部件4可以为板体，板体通过法兰或者螺栓等部件可拆卸安装于收集管的开口结构位置。

本申请实施例中，蒸汽管路系统还包括疏水管路5，疏水管路5的一端穿过封堵部件4连通收集管的内腔，疏水管路5上设置有开关阀(未示出)，用于连通或断开疏水管路5。

在汽轮机启动和停机阶段，通过疏水管路5可以将收集管内部积水输送至收集管外部，避免积水影响收集管收集固体粒子的能力，进而提高收集管收集固体粒子的能力。

本申请实施例中，汽轮机发电系统还包括凝汽器300，汽轮机蒸汽管路系统还包括调节装置6，用于降低疏水管路5内部流体的温度或压力。调节装置6可以为水冷或者空冷换热器。

该实例中，收集器9内的积水和少量漏出的蒸汽通过调节装置6进行减温减压后可以排入凝汽器300，防止对凝汽器300管路产生冲击。

本申请中的汽轮机发电系统包括上述任一项的汽轮机蒸汽管路系统的装置，故也具有汽轮机蒸汽管路系统的上述技术效果。

汽轮机发电系统的其他结构请参考现有技术，本文不做赘述。

本申请中所述“若干”是指数量不确定的多个，通常为两个以上；且当采用“若干”表示某几个部件的数量时，并不表示这些部件在数量上的相互关系。

本申请中所述“第一”、“第二”等词，仅是为了便于描述结构和/或功能相同或者相类似的两个以上的结构或者部件，并不表示对于顺序和/或重要性的某种特殊限定。

以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (14)

1.汽轮机蒸汽管路系统，连接于锅炉和汽轮机之间，其特征在于，包括第一管段、扩压器和第二管段，所述扩压器用于对流入其内部的蒸汽进行增压降速；所述扩压器包括主管体，所述主管体具有进汽口、第一出口和第二出口；

所述第一管段的进口能够与所述锅炉的蒸汽出口连通，所述第一管段的出口能够与所述扩压器的进口连通，所述第二管段一端连接于所述第一出口，所述第一出口与所述进汽口的轴向具有夹角；所述第二出口设置于所述主管体的底部，并且连接有收集器，所述收集器用于收集自所述扩压器分离出的固体粒子。

2.根据权利要求1所述的汽轮机蒸汽管路系统，其特征在于，所述收集器包括收集管，所述主管体竖直设置，所述进汽口、所述第二出口和所述收集管同轴设置。

3.根据权利要求2所述的汽轮机蒸汽管路系统，其特征在于，所述第一出口设置于所述主管体的周壁，所述第二管段通过弧形管段连通所述第一出口。

4.根据权利要求3所述的汽轮机蒸汽管路系统，其特征在于，所述进汽口的轴向和所述第二管段的轴向夹角为90度；

或者/和，所述第二管段的通流截面的面积等于所述第一管段的通流截面的面积。

5.根据权利要求1至4任一项所述的汽轮机蒸汽管路系统，其特征在于，所述主管体包括相连的锥形管段和直管段，所述锥形管段连接于所述第一管段和所述直管段之间，所述锥形管段包括小口径端和大口径端，所述小口径端与所述第一管段连接，所述大口径端与所述直管段连接，所述收集器连接于所述直管段远离所述锥形管段的端口。

6.根据权利要求5所述的汽轮机蒸汽管路系统，其特征在于，所述直管段的内部还安装有止逆罩，所述收集器包括收集管，所述收集管与所述直管段同轴且等径，所述止逆罩安装于所述直管段和所述收集管连接位置，所述止逆罩用于抑制所述收集管的固体颗粒向所述直管段运动。

7.根据权利要求6所述的汽轮机蒸汽管路系统，其特征在于，所述止逆罩为锥形中空管，所述锥形中空管越远离所述扩压器直径越小。

8.根据权利要求1至4任一项所述的汽轮机蒸汽管路系统，其特征在于，所述收集器为收集管，所述收集管远离所述扩压器的端部为开口结构，还包括封堵部件，所述封堵部件可拆卸安装于所述开口结构。

9.根据权利要求8所述的汽轮机蒸汽管路系统，其特征在于，还包括疏水管路，所述疏水管路的一端穿过所述封堵部件连通所述收集管的内腔，所述疏水管路上设置有开关阀，用于连通或断开所述疏水管路。

10.根据权利要求9所述的汽轮机蒸汽管路系统，其特征在于，还包括调节装置，用于降低所述疏水管路内部流体的温度或压力。

11.根据权利要求5所述的汽轮机蒸汽管路系统，其特征在于，所述收集器为收集管，所述收集管远离所述扩压器的端部为开口结构，还包括封堵部件，所述封堵部件可拆卸安装于所述开口结构。

12.根据权利要求11所述的汽轮机蒸汽管路系统，其特征在于，还包括疏水管路，所述疏水管路的一端穿过所述封堵部件连通所述收集管的内腔，所述疏水管路上设置有开关阀，用于连通或断开所述疏水管路。

13.根据权利要求12所述的汽轮机蒸汽管路系统，其特征在于，还包括调节装置，用于降低所述疏水管路内部流体的温度或压力。

14.汽轮机发电系统，其特征在于，包括锅炉、汽轮机和权利要求1至13任一项所述的汽轮机蒸汽管路系统。