可提供全部给水回热抽汽的一次再热汽轮机高压缸制造技术

本发明专利技术可提供全部给水回热抽汽的一次再热汽轮机高压缸涉及一种可提供全部给水回热抽汽的新结构的一次再热汽轮机组的高压缸；包括高压进汽接口、切向全周进汽室、高压外缸、高压内缸、套箍、高压转子、高压通流、轴向推力平衡鼓、汽封、油封、轴承、Z1级至Z4级叶片、Z1级至Z4级隔板、Z1 Z2隔板套、Z3 Z4隔板套、1抽接口、高压缸排汽接口、新3抽接口、新4抽接口；给水回热需要的1抽、2抽、新3抽、新4抽全部由新结构的高压缸提供，被顶替出来的高焓值3抽、4抽在中、低压缸继续做功，明显增加发电机组输出功率，降低汽轮机组的热耗；新3抽过热度大幅度下降，可控制3号高加进汽截止调节阀的开度改善主机的加负荷瞬态响应能力。

【技术实现步骤摘要】
可提供全部给水回热抽汽的一次再热汽轮机高压缸(一)
：本专利技术可提供全部给水回热抽汽的一次再热汽轮机高压缸涉及一种火电站一次再热机组使用的新型给水回热技术方案，能显著降低机组热耗，可提供全部给水回热抽汽的新结构的一次再热汽轮机组的高压缸。(二)
技术介绍
：现有技术的火电站使用的一次再热电站锅炉用于向一次再热的汽轮发电机组供汽，典型的高效超超临界汽轮机的汽机侧主汽温度/一次再热汽温度的设计值为600℃/620℃；一次再热的汽轮机组通常由同轴的高压缸、中压缸、低压缸及众多辅助设备组成；一次再热器(以下简称再热器)布置在高压缸的排汽缸与中压缸的中压联合汽门之间。给水回热是降低汽轮机组热耗的有效手段。现有技术的一次再热汽轮机组通常由高、中、低压缸分别提供不同压力的共7级到9级抽汽，与该机组所配置的高压加热器、除氧器、低压加热器数相匹配用于给水回热和凝结水回热。现有技术认为回热级数越多，抽汽管道压降越小，加热器端差越小，给水温度越高的给水回热系统是越接近理想的给水回热系统；充分利用较低压力的抽汽可以增大回热做功比，降低机组热耗。典型的高效一次再热机组的给水回热系统配有3台高压加热器和1台分离的蒸汽冷却器，锅炉给水温度可高达300℃；高压缸的排汽温度一般在340～360℃。高效超超临界机组的中压缸进汽温度高达620℃，3抽(中压缸的前级抽汽)焓值升高，温度可到500℃以上；4抽(中压缸的后级抽汽)也接近400℃；3抽和4抽的回热做功比急剧下降，用高焓值、高过热度的中压缸抽汽去加热给水会大幅度增加给水回热过程exergy(火用)损失，抬升机组的热耗。再热温度由亚临界机组的535℃逐步攀升到高效超超临界机组的620℃使给水回热过程exergy(火用)损失增大的问题变得越来越突出，如不改进，到700℃/720℃机组，问题会更严重。现有技术的一次再热的汽轮机组使用的高压加热器是机组给水回热系统的重要组成部分，典型的高压加热器为卧式、U形传热管、管壳式换热器；U形传热管组通常分为过热蒸汽冷却区、凝结放热区、疏水冷却区三部分，以凝结放热区为主；3台高压加热器的管侧串联布置，给水泵出口与3号高压加热器的管侧入口连接，3号高压加热器的管侧出口与2号高压加热器的管侧入口连接，2号高压加热器的管侧出口与1号高压加热器的管侧入口连接，1号高压加热器的管侧出口与分离的蒸汽冷却器的管侧入口连接，分离的蒸汽冷却器的管侧出口与一次再热锅炉的省煤器入口连接；1号高压加热器壳侧接受汽轮机高压缸抽汽(1抽)，高压缸的排汽(2抽)进入2号高压加热器壳侧，3抽(中压缸的前级抽汽)经分离的蒸汽冷却器的壳侧预冷，进入3号高压加热器壳侧；给水在3号高压加热器内被加热到3抽压力下的饱和温度，给水在2号高压加热器内被加热到2抽压力下的饱和温度，给水在1号高压加热器内被加热到1抽压力下的饱和温度，给水在分离的蒸汽冷却器中另有3～6K温度升高；高压加热器的疏水逐级回流，1号高压加热器的疏水回流到2号高压加热器的壳侧，2号高压加热器的疏水回流到3号高压加热器的壳侧，3号高压加热器的疏水回流到除氧器。现有技术的2号高压加热器通常具有最高的给水温升，最大的换热面积，最大的凝汽量，是因为2抽与1抽、3抽相比较，2抽具有较大的回热做功比。现有技术的给水回热系统多用2抽，从热经济性角度看是合理的。除氧器和给水泵驱动用小汽轮机通常共用4抽(中压缸的后级抽汽)。现有技术也有用一台抽汽背压式小汽轮机从主机高压缸排汽口和/或低温再热器出口联箱取汽，用该小汽轮机的抽汽顶替3抽，该小汽轮机的排汽排入除氧器顶替4抽。该小汽轮机输出的轴功率用于驱动给水泵和/或变转速的小发电机。现有技术还有用与一次再热主汽轮机同轴布置的背压抽汽小汽轮机，背压抽汽小汽轮机热力系统包括背压抽汽小汽轮机、进汽管系、抽汽管系、排汽管系以及回热设备。现有技术的高效超超临界汽轮机的高压缸最常用的有2种类型：a.冲动式汽轮机，切向全周进汽，高压缸通流12级，9级后抽汽作为1抽，内、外双层缸，内缸采用套箍结构，高压缸排汽全部送到锅炉再热；b.反动式汽轮机，切向全周进汽，高压缸通流15级，12级后抽汽作为1抽，内、外双层缸，内缸采用套箍结构，高压缸排汽全部送到锅炉再热。(三)
技术实现思路
：所要解决的技术问题：由于从中压缸抽出的3抽、4抽过热度偏大，为大幅度减少给水回热过程exergy(火用)损失，给水回热需要的1抽、2抽、新3抽、新4抽全部由新结构的高压缸提供，封闭中压缸上的3抽、4抽接口，被顶替出来的较高焓值的3抽、4抽在中、低压缸继续做功，明显增加发电机组输出功率，降低汽轮机组的热耗。解决其技术问题采用的技术方案：本专利技术的目的是提供一种能显著降低机组热耗，可提供全部给水回热抽汽的一次再热汽轮机高压缸，采取与现有技术完全不同的技术路线。本专利技术可提供全部给水回热抽汽的一次再热汽轮机高压缸包括：高压进汽接口、切向全周进汽室、高压外缸、高压内缸、套箍、高压转子、高压通流、轴向推力平衡鼓、汽封、油封、轴承、Z1级叶片、Z2级叶片、Z3级叶片、Z4级叶片、Z1级隔板、Z2级隔板、Z3级隔板、Z4级隔板、Z1Z2隔板套、Z3Z4隔板套、1抽接口、2抽接口、新3抽接口、新4抽接口；高压第1级至第12级隔板固定在高压内缸内，高压第9级冲动式叶片后引出1抽，高压第12级冲动式叶片后的蒸汽的大部分经再热冷段管道送入锅炉低温再热器入口或高压第1级至第15级隔板固定在高压内缸内，高压第12级反动式叶片后引出1抽，高压第15级反动式叶片后的蒸汽的大部分经再热冷段管道送入锅炉低温再热器入口；高压第12级冲动式叶片后或高压第15级反动式叶片后的部分蒸汽进入Z1级隔板，Z2级叶片后引出新3抽；新3抽的压力和流量适合3号高压加热器中给水回热温升的要求；剩余蒸汽进入Z3级隔板，Z4级叶片后引出新4抽；新4抽的压力和流量适合除氧器中给水回热温升的要求；新4抽、新3抽的回热做功比已高于2抽，开拓了优化新4抽、新3抽、2抽、1抽的抽汽量比例的新空间，较高的新4抽压力，较高的新3抽压力通过优化Z1级、Z2级、Z3级、Z4级的透平特征参数获得；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级均为冲动式，以期在有限的轮周速度下取得需要的级压力降；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级均具有通流量较小、叶片较短、轮周功率较小的特点，采用窄隔板、窄叶片以控制高压转子轴向长度；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级的叶片围带外径小于套箍内径，不影响套箍红套工艺进行；Z1级隔板、Z2级隔板经Z1Z2隔板套固定在高压外缸；Z3级隔板、Z4级隔板经Z3Z4隔板套固定在高压外缸；高压转子毛坯为整锻结构或锻焊结构；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级增加的轴向推力由轴向推力平衡鼓和/或轴向推力轴承承担；由于新4抽压力明显低于2抽压力，新4抽端的轴封宜缩短轴向长度，以控制新结构高压缸的轴向长度。专利技术的有益效果：●高压缸排汽在Z1级和Z2级中继续膨胀做功，新3抽的过热度明显下降；蒸汽在Z3级和Z4级中继续膨胀做功，到Z4级叶片出口，新4抽已有微量湿度；●以较低焓值的新3抽顶替较高焓值的3抽用于加热给水，高焓值3抽在中压缸、低压缸得以完整转换为轴功率，有明显的热经济性效益；●以较低焓值的新4抽顶替较高焓值的4抽用于在除氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可提供全部给水回热抽汽的一次再热汽轮机高压缸，其特征在于包括：高压进汽接口、切向全周进汽室、高压外缸、高压内缸、套箍、高压转子、高压通流、轴向推力平衡鼓、汽封、油封、轴承、Z1级叶片、Z2级叶片、Z3级叶片、Z4级叶片、Z1级隔板、Z2级隔板、Z3级隔板、Z4级隔板、Z1Z2隔板套、Z3Z4隔板套、1抽接口、高压缸排汽(2抽)接口、新3抽接口、新4抽接口；高压第1级至第12级隔板固定在高压内缸内，高压第9级冲动式叶片后引出1抽，高压第12级冲动式叶片后的蒸汽的大部分经再热冷段管道送入锅炉低温再热器入口/高压第1级至第15级隔板固定在高压内缸内，高压第12级反动式叶片后引出1抽，高压第15级反动式叶片后的蒸汽的大部分经再热冷段管道送入锅炉低温再热器入口；高压第12级冲动式叶片后/高压第15级反动式叶片后的部分蒸汽进入Z1级隔板，Z2级叶片后引出新3抽；新3抽的压力和流量适合3号高压加热器中给水回热温升的要求；剩余蒸汽进入Z3级隔板，Z4级叶片后引出新4抽；新4抽的压力和流量适合除氧器中给水回热温升的要求；新4抽、新3抽的回热做功比已高于2抽，开拓了优化新4抽、新3抽、2抽、1抽的抽汽量比例的新空间，较高的新4抽压力，较高的新3抽压力可以通过优化Z1级、Z2级、Z3级、Z4级的透平特征参数获得；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级均为冲动式，以期在有限的轮周速度下取得需要的级压力降；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级均具有通流量较小、叶片较短、轮周功率较小的特点，可以采用窄隔板、窄叶片以控制高压转子轴向长度；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级的叶片围带外径小于套箍内径，不影响套箍红套工艺进行；Z1级隔板、Z2级隔板经Z1Z2隔板套固定在高压外缸；Z3级隔板、Z4级隔板经Z3Z4隔板套固定在高压外缸；高压转子毛坯为整锻结构/锻焊结构；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级增加的轴向推力由轴向推力平衡鼓和/或轴向推力轴承承担；由于新4抽压力明显低于2抽压力，新4抽端的轴封可以缩短轴向长度，以控制新结构高压缸的轴向长度。...

【技术特征摘要】
1.一种可提供全部给水回热抽汽的一次再热汽轮机高压缸，其特征在于包括：高压进汽接、口、切向全周进汽室、高压外缸、高压内缸、套箍、高压转子、高压通流、轴向推力平衡鼓、汽封、油封、轴承、Z1级叶片、Z2级叶片、Z3级叶片、Z4级叶片、Z1级隔板、Z2级隔板、Z3级隔板、Z4级隔板、Z1Z2隔板套、Z3Z4隔板套、1抽接口、2抽接口、新3抽接口、新4抽接口；高压第1级至第12级隔板固定在高压内缸内，高压第9级冲动式叶片后引出1抽，高压第12级冲动式叶片后的蒸汽的大部分经再热冷段管道送入锅炉低温再热器入口或高压第1级至第15级隔板固定在高压内缸内，高压第12级反动式叶片后引出1抽，高压第15级反动式叶片后的蒸汽的大部分经再热冷段管道送入锅炉低温再热器入口；高压第12级冲动式叶片后或高压第15级反动式叶片后的部分蒸汽进入Z1级隔板，Z2级叶片后引出新3抽；新3抽的压力和流量适合3号高压加热器中给水回热温升的要求；剩余蒸汽进入Z3级隔板，Z4级叶片后引出新4抽；新4抽的压力和流量适合除氧器中给水回热温升的要求；新4抽、新3抽的回热做功比已高于2抽，开拓了优化新4抽、新3抽、2抽、1抽的抽汽量比例的新空间，较高的新4抽压力，较高的新3抽压力通过优化Z1级、Z2级、Z3级、Z4级的透平特征参数获得；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级均为冲动式，以期在有限的轮周速度下取得需要的级压力降；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级均具有通流量较小、叶片较短、轮周功率较小的特点，采用窄隔板、窄叶片以控制高压转子轴向长度；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级的叶片围带外径小于套箍内径，不影响套箍...

【专利技术属性】
技术研发人员：章礼道，
申请(专利权)人：章礼道，
类型：发明
国别省市：山东;37