一种新型可调节抽汽汽轮机

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1、202全国化工热工设计技术中心站2005年年会论文集一种新型可调节抽汽汽轮机王汝武沈阳飞鸿达节能设备技术开发有限公司摘要：本文提出用不旋转隔板或抽汽调节汽阀的抽汽汽轮机和压力匹配器联合运行，代替传统的可调节抽汽汽轮机，说明了运行原理，并进行了两种机型的技术经济分析。关键词：可调抽汽、压力匹配器1、前言热电联产是国际上公认的节能措施，实现蒸汽动力装置的热电联产就必须使用背压或抽汽式汽轮机。由于背压式汽轮机热负荷和电负荷相互制约，使用受一定限制。抽汽式机组被广泛用在热电厂。可调抽汽汽轮机能够在电负荷变化的一定范围内，实现供汽压力不变，在热负

2、荷从零到最大抽汽量时，机组可供出额定的电能。可调节抽汽机实现上述功能是通过在汽轮机的通流部分装旋转隔板或抽汽调节汽门实现的，主要用来调节抽汽量和凝汽量的比例。由于抽汽点后通过面积是按纯凝汽运行时的流量设计，在抽汽量较大，凝汽量较少时，旋转隔板或抽汽调节汽门会产生很大的节流损失，一般抽汽式汽轮机的内效率比凝汽式机组的内效率下降10%左右。旋转隔板或抽汽调节汽门都是结构复杂、体积庞大的机械机构，随着供热机组容量的增大，旋转隔板或抽汽调节汽门的制造有一定的困难，因此在五万千瓦以上的供热机组上很少有利用旋转隔板或抽汽调节汽门的，而是在高低缸之间

3、的蒸汽导管上装蝶形阀门来调节抽汽量的大小。这种结构限制了抽汽压力的选择（不能根据外界热负荷的要求决定抽汽压力），也不能严格保证供汽压力不变，也要产生节流损失，另外汽轮机的电负荷也要随抽汽量的大小而波动，在供热时不能满发额定功率。随着电网容量的增大，发电机组的容量不断增加，而供热机组的容量也应增大，才能发挥热电联产的优越性。新型可调节抽汽式汽轮机是在以上技术背景下提出的。2、新型可调抽汽汽轮机的原理及系统202全国化工热工设计技术中心站2005年年会论文集新型可调节抽汽汽轮机是在和抽汽压力相连的压力级后汽缸上开一抽汽孔，抽汽孔的大小根据抽

4、汽量决定。为了防止抽汽供出压力随汽轮机的电负荷而改变，将抽汽口管道接到压力匹配器的吸汽口，压力匹配器用锅炉新汽作驱动蒸汽，用驱动蒸汽抽吸汽机抽汽达到外供汽压力，在压力匹配器驱动蒸汽进口装有调节阀，以保证出口蒸汽压力不随汽轮机电负荷及外供汽量的变化而改变。为了提高压力匹配器的效率，并防止外供蒸汽温度过高，汽机抽汽首先经过给水加热器冷却，冷却至抽汽压力的饱和温度。新型可调节抽汽汽轮机的原则性热力系统如图一：图一新型可调抽汽汽轮机原则性热力系统图新型可调节抽汽汽轮机的调节系统是将电负荷和热负荷分开单独控制。汽轮机的调节系统以转速为脉冲讯号，根

5、据电负荷的大小控制汽机调节汽门的开度，而热负荷由压力匹配器驱动蒸汽的调节阀来控制，外供汽量增大，驱动蒸汽调节阀开大，汽轮机抽汽增加，反之，驱动蒸汽调节阀关小，汽轮机抽汽减少。电负荷和热负荷分开调节，运行平稳，而不会出现强迫电负荷现象。3、压力匹配器的原理和效率压力匹配器的基本原理和蒸汽喷射压缩器相同，是利用高压蒸汽作动力来提升低压蒸汽的压力，为了适应抽汽供热的需要，与汽轮机的调节汽门的喷咀调节相似，压力匹配器采用多喷咀结构，根据外供汽量的大小，，调整喷咀开启的数量及开度大小，以保证在外供汽量变化时，压力匹配器保持较高的效率，压力匹配器的

6、热力过程表示在焓熵图上如下：202全国化工热工设计技术中心站2005年年会论文集图二压力匹配器的热力过程图在匹配器前工作流体的状态用A点来确定：焓为ip，压力为Pp；在匹配器前引射流体的状态用D点来确定：焓为iH，压力为pH，在喷射系数u给定的情况下，在匹配器出口压缩流体的焓ic根据能量守恒定律来确定：在无损失的理想匹配器中，在i-s图上压缩流体的状态用直线AD与ic=常数之直线的交点C’来确定，这点的熵是sc’。通过C’点所作的等压线决定了在压力匹配器后压缩流体的压力pc’。压力匹配器的实际过程具有损失，因此，在实际压力匹配器后压缩流

7、体的熵值sc比sc’大，而压缩流体的压力pc比pc’低，压力匹配器中的损失愈小，压缩流体的压力pc愈接近于pc’。进入匹配器的工作流体，在喷嘴里和在混合室的入口段上压力从pp膨胀到p2。在膨胀末了，工作流体的状态用R点来确定。由于（Hp+Hk）热能转变成动能的结果，工作流体在圆柱形混合室入口截面上的速度达到wp2，速度系数是考虑工作流体的膨胀损失。这里，Hp和Hk是相应于工作流体从P1等熵膨胀到PH和从PH等熵膨胀到P2时的焓降。在混合室的入口段上，引射流体从压力PH膨胀到压力P2。在膨胀末了，引射流体的状态用M点来确定，由于HH202

8、全国化工热工设计技术中心站2005年年会论文集热能转变成动能的结果，在圆柱形混合室入口截面上引射流体的速度达到WH2，速度系数是考虑引射流体的膨胀损失。在混合室里，进行混合流体速度的均衡和压力的提高，在混合