專利名稱：一種凝汽式低真空汽輪機和一種增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于非變?nèi)菔綑C器或發(fā)動機技術(shù)。
背景技術(shù)：
正如欒忠興，徐立巍在東北電力大學報發(fā)表的《汽輪機低真空供熱的經(jīng)濟性分析》(ISSN: 1005-2992 (2003) 04-0044-04)所述，利用凝氣潛熱供熱是提高電廠能源效率一條 重要途徑。凝汽式汽輪機的低真空運行是目前完全利用凝氣潛熱供熱的唯一方式。但是將 原有的高真空汽輪機組低真空運行存在如下問題末缸5焓降減少出力下降、甚至末缸5做 副功，用減少末缸葉輪級數(shù)的方式雖能改善末缸5的效率和出力，但是機組整體效率下降， 末端的軸承熱脹造成軸偏心，加劇機組震動。低真空運行的凝汽式汽輪機的供熱溫度仍然 偏低，滿足不了 90°C以上溫度的熱需求?，F(xiàn)有技術(shù)對增加末缸5焓降，在不降低機組效率和 出力的前提下對原有高真空凝汽式汽輪機實施低真空改造缺乏措施。目前尚沒有一種為中 間缸4或末缸5增焓的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種專業(yè)的凝汽式熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪機，其以低 真空運行，以凝汽器6循環(huán)水供熱時，汽輪機各級汽缸(首缸3、中間缸4、末缸5)的內(nèi)效率 和出力接近高真空運行的單純發(fā)電各級汽缸內(nèi)效率和出力。以增加中間蒸汽焓值的方式對 原本高真空汽輪機進行低真空改造，使得汽輪機各級汽缸的內(nèi)效率和出力接近高真空單純 發(fā)電時高真空運行的各汽缸的內(nèi)效率和出力，并能滿足90°C以上溫度的熱需求。增加中間 缸4或末缸5焓降，在不降低機組效率和出力的前提下對原有高真空凝汽式汽輪機實施低 真空改造。本發(fā)明還提供2種為蒸汽增加焓值的裝置。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是根據(jù)熱需求，在設(shè)計汽輪機時取凝汽器6汽側(cè)壓力在 0. 05至0. 12兆帕的某一值，通過合理配置汽缸數(shù)、汽缸內(nèi)葉輪的級數(shù)和葉輪的直徑，使得 汽輪機在供熱所需的低真空參數(shù)運行時各級汽缸的內(nèi)效率和出力率均大于0.4，末缸軸承 13適應凝汽器6汽側(cè)壓力在0. 05至0. 12兆帕的某一值，汽輪機以低真空運行時不發(fā)生軸
偏心震動。本發(fā)明還可以以凝汽器6汽側(cè)高真空設(shè)計汽輪機，只是在末缸軸承13下設(shè)置升降 裝置12，凝汽器6適應供熱工況，增設(shè)增壓旁路8和增壓器10。單純發(fā)電時，機組以高真空 運行，首缸3、中間缸4、末缸5的內(nèi)效率和出力為正常值。供熱時，用鍋爐1引來的新汽驅(qū) 動增壓器10為中間缸4或末缸5的進汽增壓增溫，增加中間缸4或末缸5的焓降，使得首 缸3、中間缸4、末缸5的內(nèi)效率和出力仍然接近高真空單純發(fā)電時的內(nèi)效率和出力，升降裝 置12降低末缸軸承13高度，避免轉(zhuǎn)子的偏心震動。對已有單純發(fā)電的凝汽式汽輪機以增設(shè)增壓器10的方式進行熱電聯(lián)產(chǎn)改造，可 以使首缸3、中間缸4、末缸5在熱電聯(lián)產(chǎn)時的內(nèi)效率和出力效率接近單純發(fā)電時的內(nèi)效率和出力。在末缸軸承13下設(shè)置升降裝置12，避免轉(zhuǎn)子的偏心震動。對單純發(fā)電的凝汽式汽輪機增設(shè)增壓旁路8，將新汽引致末缸5進氣口，增加末缸 5進汽的壓力和溫度，也可以增加末缸5在低真空熱電聯(lián)產(chǎn)時的焓降、內(nèi)效率和出力。在末 缸軸承13下設(shè)置升降裝置12，避免轉(zhuǎn)子的偏心震動。單純發(fā)電時用增壓調(diào)節(jié)器7關(guān)閉增壓 旁路8，恢復凝汽器6汽側(cè)的高真空。按照這樣的思路，本發(fā)明可以制造3種機型機型1-常年供熱型在熱負荷常年穩(wěn)定的情況下，以供熱溫度和壓力為凝汽器6 汽側(cè)溫度和壓力參數(shù)設(shè)計汽輪機。相對于普通凝氣汽輪機，用減小低壓葉輪直徑、減少汽輪 機級數(shù)、減小葉輪直徑等方式設(shè)計生產(chǎn)汽輪機，使凝汽器6汽側(cè)的溫壓達到供熱參數(shù)(如 圖1所示)，使得熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪機在凝汽器6汽側(cè)壓力在0. 05至0. 12兆帕的某一值時， 首缸3、中間缸4、末缸5的內(nèi)效率高于0. 4，出力率大于0. 4。雖然這種機型相對于普通 凝汽式汽輪機沒有大的結(jié)構(gòu)改變，但是以往熱電聯(lián)產(chǎn)都是采暖季節(jié)供熱，非采暖季節(jié)的夏 秋季單純發(fā)電，從現(xiàn)有的汽輪機理論到熱電廠都沒有這種機型，但是隨著中國專利申請?zhí)?200910146062. 2所述的跨季節(jié)蓄熱供熱技術(shù)的出現(xiàn)，將一年四季的發(fā)電凝氣潛熱全部用于 供熱成為可能，這種機型正是滿足這種需求的專業(yè)凝汽式熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪機。以凝汽器6汽 側(cè)低真空參數(shù)設(shè)計制造汽輪機，將使首缸3、中間缸4、末缸5在低真空下運行的焓降更加合 理，整機的效率更高，也使末缸軸承13和凝汽器6更加適應低真空供熱工況，避免葉輪偏心 引起的震動、避免凝結(jié)水與循環(huán)水的混合。將已有普通凝氣汽輪機改造成熱電聯(lián)產(chǎn)機型1的方式一用增壓旁路8從鍋爐1 引高壓蒸汽至混汽器9，與原進汽混合后進入中間缸4或末缸5，以增加供熱時中間缸4或 末缸5的焓降，設(shè)置增壓調(diào)節(jié)閥7，使得首缸3、中間缸4、末缸5的內(nèi)效率高于0. 4，出力率 大于0. 4。在末缸軸承13下設(shè)置升降裝置12，避免轉(zhuǎn)子的偏心震動。將已有普通凝氣汽輪機改造成熱電聯(lián)產(chǎn)機型1的方式二 是通過增壓旁路8從鍋 爐1引高壓蒸汽至增壓器10驅(qū)動缸21，驅(qū)動缸21產(chǎn)生的動力傳遞給增壓缸22，中間缸4 或末缸5進汽首先進入低壓進汽口 26增壓后排入混汽室24與在驅(qū)動缸21的排汽混合升 溫后，進入末缸5。使得首缸3、中間缸4、末缸5的焓降、內(nèi)效率和出力接近單純發(fā)電時的高 真空運行參數(shù)，內(nèi)效率高于0. 4，出力率大于0. 4。在末缸軸承13下設(shè)置升降裝置12，避免 轉(zhuǎn)子的偏心震動。驅(qū)動缸21的進氣口壓力大于排氣口壓力，新汽驅(qū)動葉片產(chǎn)生動力并將動 力傳遞給同軸的增壓缸22葉輪。增壓缸22的進汽壓力小于排汽壓力，進汽被葉片壓縮后 排出。在末缸軸承13下設(shè)置升降裝置12，避免轉(zhuǎn)子的偏心震動。機型2-季節(jié)供熱型在原有高真空凝汽式汽輪機的基礎(chǔ)上增設(shè)增壓旁路8 (從鍋爐1引高壓蒸汽至混汽器9，用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)進汽量)，在末缸軸承13下設(shè)置升降裝置12，避 免轉(zhuǎn)子的偏心震動。凝汽器6適應低真空的高溫工況。在溫暖季節(jié)不供熱的情況下，凝汽 器6汽側(cè)溫壓參數(shù)與普通凝氣汽輪機一樣；在采暖季節(jié)增壓旁路8給中間缸4或末缸5的 進汽增壓，使得無論熱電聯(lián)產(chǎn)和單純發(fā)電時首缸3、中間缸4、末缸5的內(nèi)效率高于0.4，出力 率大于0. 4。升降裝置12降低末缸軸承13高度，避免轉(zhuǎn)子的偏心震動。夏秋季不供熱時關(guān) 閉增壓旁路8，機組仍然以高真空凝氣方式運行，升降裝置12升高末缸軸承13高度，避免轉(zhuǎn) 子的偏心震動。將原有高真空凝氣汽輪機改造成熱電聯(lián)產(chǎn)機型2的方式是用增壓旁路8從鍋爐1引高壓蒸汽至混汽器9，與中間缸4或末缸5的進汽混合，以增加供熱時末缸5的焓降；在末缸軸承13下設(shè)置升降裝置12，避免轉(zhuǎn)子的偏心震動。改造凝汽器6以適應低真空的高溫 工況；使得首缸3、中間缸4、末缸5的內(nèi)效率高于0. 4，出力率大于0. 4。夏秋季不供熱時關(guān) 閉增壓旁路8，機組仍然以高真空凝氣方式運行。機型3-季節(jié)供熱型凝汽器6汽側(cè)溫壓參數(shù)與普通高真空凝氣式汽輪機一樣，末 缸軸承13和凝汽器6適應低真空運行的高溫工況，增設(shè)增壓旁路8和增壓器10。在末缸軸 承13下設(shè)置升降裝置12，避免轉(zhuǎn)子的偏心震動。供熱時通過增壓旁路8從鍋爐1引高壓蒸 汽至增壓器10驅(qū)動缸21，驅(qū)動缸21產(chǎn)生的動力傳遞給增壓缸22，中間缸4或末缸5進汽 首先進入低壓進汽口 26增壓后排入混汽室24與在驅(qū)動缸21的排汽混合升溫后，進入中間 缸4或末缸5。使得首缸3、中間缸4、末缸5的焓降、內(nèi)效率和出力接近單純發(fā)電時的高真 空運行參數(shù)，內(nèi)效率高于0. 4，出力率大于0. 4。驅(qū)動缸21的進氣口壓力大于排氣口壓力， 新汽驅(qū)動葉片產(chǎn)生動力并將動力傳遞給同軸的增壓缸22葉輪。增壓缸22的進汽壓力小于 排汽壓力，進汽被增壓缸22葉片壓縮后排出。升降裝置12降低末缸軸承13高度，避免轉(zhuǎn) 子的偏心震動。在夏秋季節(jié)不供熱的情況下，關(guān)閉增壓旁路8，中間缸4或末缸5的進汽不 再經(jīng)過增壓器10而直接進入汽缸，汽輪機恢復高真空運行。升降裝置12升高末缸軸承13 高度，避免轉(zhuǎn)子的偏心震動。本發(fā)明所指的末缸5是其排汽進入凝汽器6的汽缸，進汽為鍋爐1高壓新汽的為 首缸3，首缸3、末缸5之間的缸為中間缸4，內(nèi)效率=有效焓降+實際焓降，出力率=汽缸 實際出力+汽缸內(nèi)效率0. 9時的出力，凝汽器6汽側(cè)溫壓為末缸5排出的乏汽的溫度和壓 力，發(fā)電能耗=燃料消耗量+發(fā)電量，綜合熱效率=(發(fā)電量+供熱量)/能耗。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是以0. 05至0. 12兆帕的某一值時的低真空設(shè)計制造汽 輪機，使得汽缸(首缸3、中間缸4、末缸5)在這樣的低真空下運行的焓降更加合理，內(nèi)效率 和出力更大，在末缸軸承13下設(shè)置升降裝置12，避免轉(zhuǎn)子的偏心震動，凝汽器6適應供熱 工況，避免凝結(jié)水和循環(huán)水的混合，提高機組運行安全，降低機組在低真空運行時的發(fā)電能 耗。以增設(shè)增壓旁路8或增壓器10的方式將機組設(shè)計成熱電聯(lián)產(chǎn)或單純發(fā)電兩用的機型， 有利于機組在熱電聯(lián)產(chǎn)時的發(fā)電效率接近單純發(fā)電時的發(fā)電效率。以這樣的方式對已有的 凝汽式汽輪機做低真空改造，可以在保留原有的汽缸結(jié)構(gòu)的前提下，提高中間缸4或末缸5 的焓降、內(nèi)效率和出力。使機組低真空熱電聯(lián)產(chǎn)時的發(fā)電效率接近單純高真空發(fā)電時的發(fā) 電效率。
四

附圖標記對應的部件名稱表編號名稱編號名稱編號名稱1鍋爐7增壓調(diào)節(jié)器21驅(qū)動缸2主汽管8增壓旁路22增壓缸3首缸9混汽器24混汽室4中間缸10增壓器25增壓后排汽口5末缸12升降裝置26低壓進汽口6凝汽器13末缸軸承27高壓進汽口
圖1為增壓旁路和混汽器增壓的示意2為增壓旁路和增壓器增壓的示意3為增壓器10的示意4為升降裝置的示意圖
五具體實施例方式實施例1用減小低壓葉輪直徑和減少汽輪機級數(shù)的方式設(shè)計生產(chǎn)的一常年供熱平均溫度 105°C的熱電聯(lián)產(chǎn)60萬千瓦超臨界凝汽式汽輪機，運行時末缸5排汽平均溫度109°C、平均 壓力0. 11兆帕，首缸3、中間缸4、末缸5的平均內(nèi)效率高于0.8，末缸5平均出力率0.9。實施例2一原本單純發(fā)電的凝氣式汽輪機改造前以低真空運行方式常年供熱，末缸5排汽 溫度85°C、壓力0. 052兆帕，末缸5出力率-0. 1。通過增壓旁路8從鍋爐1引高壓蒸汽至增壓器10驅(qū)動缸21，驅(qū)動缸21產(chǎn)生的動 力驅(qū)動增壓缸22，末缸5進汽首先進入低壓進汽口 26增壓后排入混汽室24與在驅(qū)動缸21 的排汽混合升溫后，進入末缸5 ；運行時末缸5排汽平均溫度109°C、平均壓力0. 11兆帕，首 缸3、中間缸4、末缸5的平均內(nèi)效率高于0. 8，末缸5平均出力率0. 9。實施例3一新建凝氣式汽輪機組，以低真空運行方式冬春季供熱，以高真空運行方式夏秋 季單純發(fā)電。供熱時末缸5排汽平均溫度102°C、平均壓力0. 1兆帕，首缸3、中間缸4和末 缸5的平均內(nèi)效率大于0. 5，末缸5平均出力率0. 5 ；單純發(fā)電時末缸5排汽平均溫度35°C、 平均壓力0. 0056兆帕。在末缸軸承13下設(shè)置升降裝置12，避免轉(zhuǎn)子的偏心震動。供熱時，增壓旁路8從 鍋爐1引高壓蒸汽至增壓器10驅(qū)動缸21，驅(qū)動缸21產(chǎn)生的動力傳遞給增壓缸22，中間缸4 進汽首先進入低壓進汽口 26增壓后排入混汽室24與在驅(qū)動缸21的排汽混合升溫后，進入 中間缸4。使得首缸3、中間缸4、末缸5的焓降、內(nèi)效率和出力接近單純發(fā)電時的高真空運 行參數(shù)，內(nèi)效率高于0. 4，出力率大于0. 4。驅(qū)動缸21的進氣口壓力大于排氣口壓力，新汽 驅(qū)動葉片產(chǎn)生動力并將動力傳遞給同軸的增壓缸22葉輪。增壓缸22的進汽壓力小于排汽 壓力，進汽被葉片壓縮后排出。升降裝置12升高末缸軸承13高度，避免轉(zhuǎn)子的偏心震動。在溫暖季節(jié)不供熱的情況下，關(guān)閉增壓旁路8，機組以高真空方式運行單純發(fā)電。 升降裝置12降低末缸軸承13高度，避免轉(zhuǎn)子的偏心震動。實施例4一原本單純發(fā)電的凝氣式汽輪機改造前以低真空運行方式冬春季供熱，夏秋季單 純發(fā)電。供熱時末缸5排汽平均溫度85°C、平均壓力0. 052兆帕，末缸5平均出力率-0. 1， 單純發(fā)電時末缸5排汽平均溫度35°C、平均壓力0. 0056兆帕，末缸5平均出力率0. 8。在末缸軸承13下設(shè)置升降裝置12，避免轉(zhuǎn)子的偏心震動。通過增壓旁路8從鍋爐 1弓丨高壓蒸汽至增壓器10驅(qū)動缸21，驅(qū)動缸21產(chǎn)生的動力驅(qū)動增壓缸22，末缸5進汽首先 進入低壓進汽口 26增壓后排入混汽室24與在驅(qū)動缸21的排汽混合升溫后，進入末缸5的 方式設(shè)施改造后，熱電聯(lián)產(chǎn)運行時凝汽器6循環(huán)水側(cè)排水溫度100°C，汽側(cè)平均壓力0. 101兆帕，首缸3、中間缸4、末缸5的平均內(nèi)效率高于0. 7，末缸5平均出力率0. 7。升降裝置12 升高末缸軸承13高度，避免轉(zhuǎn)子的偏心震動。單純發(fā)電時末缸5排汽平均溫度35°C、平均 壓力0. 0056兆帕，末缸5平均出力率0. 8。升降裝置12降低末缸軸承13高度，避免轉(zhuǎn)子的偏心震動。
權(quán)利要求
一種凝汽式低真空汽輪機，鍋爐(1)產(chǎn)生的新汽驅(qū)動首缸(3)、中間缸(4)、末缸(5)后成為乏汽，乏汽在凝汽器(6)中凝結(jié)成凝結(jié)水，凝汽器(6)的水側(cè)出水給熱用戶供熱，供熱回水進入冷凝器水側(cè)，其特征在于凝汽器(6)汽側(cè)壓力在0.05至0.12兆帕時，末缸(5)的出力率大于0.4。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種凝汽式低真空汽輪機，其特征在于凝汽器(6)汽側(cè)壓力 在0. 05至0. 12兆帕時，末缸(5)的內(nèi)效率大于0. 4。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種凝汽式低真空汽輪機，其特征在于通過增壓旁路(8)引 新汽至末缸(5)。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種凝汽式低真空汽輪機，其特征在于末缸軸承(13)下設(shè)置 升降裝置(12)。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種凝汽式低真空汽輪機，其特征在于增壓器(10)增壓中間 缸⑷或末缸(5)的進汽。
6.按照權(quán)利要求5所述的一種凝汽式低真空汽輪機，其特征在于增壓器(10)以新汽為 動力。
7.—種權(quán)利要求5所述的增壓器(10)，動力蒸汽其進入驅(qū)動缸，使驅(qū)動缸產(chǎn)生動力，其 特征在于驅(qū)動缸(21)將產(chǎn)生的動力傳遞給增壓缸(22)，增壓后排汽口(25)的蒸汽壓力大 于低壓進汽口(26)的蒸汽壓力。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種冷凝式低真空汽輪機和一種增壓器，用設(shè)計時提高排汽溫度和壓力生產(chǎn)新機；利用增設(shè)增壓混汽器或增壓器的方式提高末缸的進汽溫度和壓力，改善末缸的焓降和內(nèi)效率；以此方式改造現(xiàn)有熱電聯(lián)產(chǎn)機組，改善其熱電聯(lián)產(chǎn)時的發(fā)電效率，降低發(fā)電能耗；在不顯著增加能耗的情況下將冷凝潛熱用于供熱。
文檔編號F01K17/02GK101825004SQ201010133868
公開日2010年9月8日 申請日期2010年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者邢玉明 申請人:邢玉明