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1、过载补汽技术在现代汽轮机技术中的应用,主讲人：刘晓宏职 称：高 工西安热工研究院有限公司2013 年 8 月,中国电机工程学会火力发电分会论文交流,内容提要1、过载补汽技术介绍 1.1 过载补汽阀的结构及工作原理 1.2 过载补汽阀相关的高压缸结构 1.3 主调联合汽阀结构介绍2、过载补汽技术的特点 2.1 优点介绍 2.2 不足之处 2.3 对机组性能的影响分析3、展望与结语,中国电机工程学会火力发电分会论文交流,1、过载补汽技术介绍1.1 过载补汽阀的结构及工作原理 过载补汽技术实际上是一个在主汽门后与主调门并列而引出的调节阀，阀门布置在汽缸下部，经过载补汽阀节流后，进入高压缸的某几级（华
2、能玉环的电厂的进入高压缸第六级，平圩电厂进入第五级），在以后各级继续膨胀做功的一种措施，见图1 过载补汽阀（下文简称补汽阀）的管道布置。当汽轮机的最大进汽量与THA工况流量之比较大时，或者从TMCR（或THA）工况起，补汽阀开启，将超出额定流量的部分（约占额定主蒸汽流量的510%）由这个外置的补汽阀提供，因此它又可称为过载调节阀。总之，补汽阀可以看作汽轮机的一个调节阀，只是控制的主蒸汽流量进入高压缸的位置不同而已。,中国电机工程学会火力发电分会论文交流,中国电机工程学会火力发电分会论文交流,1.2 补汽阀相关的高压缸结构 在高压外缸与内缸之间有一个封闭腔室，该腔室通过高压内缸上的径向孔与高压通
3、流部分某一级动叶出口相通，因此该腔室的压力相当于高压通流部分某级动叶的出口压力，详见图2。由补汽阀来的蒸汽经过该腔室再进入高压通流部分。根据等焓节流原理，蒸汽进入该级处的温度将降低约30，使得补汽阀的蒸汽与主流蒸汽的温差明显缩小。加上该汽流与主汽流来源相同，焓相同，因此补汽与主汽的温差在所有工况下均是稳定的，汽缸不存在附加的热应力，对于高压汽缸的安全、可靠运行是非常有利的。,中国电机工程学会火力发电分会论文交流,图 2 过载补汽阀在高压缸的接口,中国电机工程学会火力发电分会论文交流,1.3主调联合汽阀结构介绍 一般主调情况下，这种结构的主汽阀和调节阀组成联合汽阀，每台机组有两组这样的阀门，分别
4、位于高压缸的两侧，补汽阀的来汽口接在调节阀的壳体上，这种主调联合汽阀，不仅结构紧凑，没有主汽阀与调节阀之间的导汽管道，不仅可以降低昂贵金属的消耗、便于安装，降低机组的造价，而且将主蒸汽的节流损失降到最小，有利于提高机组运行的经济性。2、补汽阀的特点2.1补汽阀的优点分析 2.1.1 使滑压运行机组在额定流量下，进汽压力达到额定值；,中国电机工程学会火力发电分会论文交流,中国电机工程学会火力发电分会论文交流,中国电机工程学会火力发电分会论文交流,2.1.2 提高机组运行的经济性：当汽轮机的最大进汽量与THA工况流量之比较大时，补汽阀 开启，将超出额定流量的部分由这个外置的补汽调节阀提供；此时主调
5、节阀在额定流 量下就可设计成全开，没有节流损失，从而提高额定负荷及以下所有工况的效率。可 使机组的热耗率在额定负荷降低1245kJ/kWh，负荷越低这种收益就越大，长期运行， 节能效果将非常可观； 2.1.3 在牺牲一定经济性的条件下，可以提高机组的出力； 2.1.4 机组的通流能力不需要设计很大，大大提高了机组在部分负荷下的经济性； 2.1.5 使机组实际运行时，不必通过主调阀的节流就具有调频功能，可避免节流损失，而且 调频反应迅速，并可以减少锅炉的压力波动；,中国电机工程学会火力发电分会论文交流,2.1.6 在部分负荷时具有负荷调节功能； 2.1.7 对超超临界高温汽轮机，补汽还能起到对汽
6、缸的冷却作用。该阀通过保持一定的 漏汽，充分利用补汽温度始终低于主蒸汽30的特点，对汽缸起到冷却作用。这 个额外的得益有利于提高高温部件的可靠性； 2.1.8 具有提高变负荷速率的功能，有利于提高大电网的稳定性，这是它的主要功能； 2.1.9 它使全周进汽型汽轮机的安全可靠性、经济性全面超过喷嘴调节机型。2.2 补汽阀不利因素分析 2.2.1 由于补汽进入汽轮机的方向垂直于汽缸内蒸汽流动方向，对高压缸内原有轴向流 动的蒸汽造成扰动。当补汽阀开启后，汽轮机高压转子部分的振动会有所上升；,中国电机工程学会火力发电分会论文交流,2.2.2 补汽阀的设置，使得汽轮机进汽系统变得更复杂些，除了阀门、油动
7、机以及控制 系统外，还要增加近百米价格昂贵的管道材料，使得机组的一次性投资成本增加； 2.2.3 利用率不高：正常运行时补汽阀很少开启，有的运行人员称：从没有看到补汽阀开 启过，以至于有些人认为补汽阀仅是一种虚假的摆设； 2.2.4 补汽阀开启，机组的高压缸效率会降低，热耗率会升高，经济性下降。2.3 对机组性能的影响分析 以平圩第二发电有限责任公司4号汽轮机B修前性能试验为例进行分析，阀全开一（VWO1）工况：主调阀全开+两个补汽阀全开、阀全开二（VWO2）工况：主调阀全 开+两个补汽阀全关，由表1中的数据可以得到：,中国电机工程学会火力发电分会论文交流,表 1 主要计算结果汇总表,中国电机
8、工程学会火力发电分会论文交流,（1）补汽阀开启后，可以提高机组的带负荷能力，使得机组的试验电功率增加41.654MW， 约6.88%，二类修正后电功率增加38.949MW，约6.40%；（2）补汽阀开启后，由于主蒸汽未在高压前几级做功，造成高品质蒸汽的浪费，导致机组 的试验热耗率增加约77.1 kJ/kWh，二类修正后热耗率增加约59.2 kJ/kWh，经济性响 影约0.78%；（3）补汽阀开启后，进入高压缸的主蒸汽流量加大，高压缸排汽压力和温度有所升高，导 致高压缸效率会下降约1.96%。 从（1）、（2）的数据可知，补汽阀开启后，机组出力可以增加约6.40%，而经济 性影响约为0.78%，
9、这在夏天或其它用电高峰来说，用牺牲一点经济性，来提高机组出力的办法是非常划算的。,中国电机工程学会火力发电分会论文交流,3 展望与结语 补汽阀的存在，使得主调联合汽阀可以全开无节流方式运行，既满足电网一次调频的需要（快速升负荷的能力，可以提高大电网的稳定性，这对国家电网的安全运行尤为重要），而且可以使机组在额定及以下负荷的经济性有所提高：在机组整个寿命期内，可使机组的热耗率在额定负荷附近降低1245kJ/kWh，负荷越低这种收益就越大，节能效果将非常可观。可以这样说补汽阀控制的主蒸汽流量实际上是机组通流能力裕量（超出额定负荷部分）的一个体现，这对在低负荷段运行机组的经济性非常有利，很好的解决了其它类型机组因通流能力过大，而导致机组在低负荷段经济性较差的问题。节流配汽方式+过载补汽技术+主调阀联合汽阀类型机组，相对与其它结构类型的机组而言，具有更高的经济性、可靠性，在一定程度上代表着汽轮机技术的发展趋势。,中国电机工程学会火力发电分会论文交流,感谢各位领导、专家指导！End Of the Presentation,感谢各位领导、专家指导！End Of the Presentation,
