一种大功率低参数轴向排汽的补汽凝汽式汽轮机及机组的制作方法

1.本实用新型涉及补汽式汽轮机技术领域，具体涉及一种大功率低参数轴向排汽的补汽凝汽式汽轮机及机组。


背景技术：

2.补汽式汽轮机是汽轮机的一种变形。如图4所示，补汽式汽轮机在前汽缸2上设有主蒸汽进口11和第一补汽口12，通过前汽缸2上的第一补汽口12向汽轮机内部补入低压饱和蒸汽，用以增大发电量。但现有补汽式汽轮机依旧存在以下不足之处：
3.1、现有补汽式汽轮机虽然已经实现低压饱和蒸汽的补汽再利用，但是对补入汽轮机的饱和蒸汽的温度要求较高。化工、钢铁等行业生产过程中会产生大量不同参数的余热，但这些余热中大部分达不到补汽的温度和压力要求，进而导致部分余热只能直接对空排放，无法有效利用，既污染了环境，也造成了大量的能源浪费。
4.2、现有补汽式汽轮机的前汽缸上只有一个补汽口，由于补汽口只能向汽轮机补入同一压力和温度参数的饱和蒸汽，故受限于余热压力和温度参数的不同，现有补汽式汽轮机的补汽量较小并导致发电功率不足，同时对余热的利用也无法满足需求。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种大功率低参数轴向排汽的补汽凝汽式汽轮机，以解决现有汽轮机补汽量小导致的功率低、发电量少的技术问题。
6.本实用新型所采用的技术方案为：一种大功率低参数轴向排汽的补汽凝汽式汽轮机，所述汽轮机包括转子、以及设置于转子外部的前汽缸和排汽缸，所述转子与前汽缸之间设有第一静叶持环和第二静叶持环，所述前汽缸上设有主蒸汽进口和第一补汽口，所述第一补汽口与第一静叶持环和第二静叶持环间的第一补汽整流腔连通；所述转子与排汽缸之间设有末级空心静叶，所述末级空心静叶与第二静叶持环间设置有第三补汽整流腔，所述排汽缸或前汽缸上设有用于向排汽缸内部补入低温饱和蒸汽的第三补汽口，所述第三补汽口与第三补汽整流腔连通。
7.优选的，所述转子与前汽缸之间还设有第三静叶持环，所述第一静叶持环、第二静叶持环和第三静叶持环沿主蒸汽流动方向依次设置，所述第二静叶持环与第三静叶持环间设置有第二补汽整流腔，所述第三静叶持环与末级空心静叶间设置有第三补汽整流腔，所述前汽缸上设有与第二补汽整流腔连通并用于向前汽缸内部补入中温饱和蒸汽的第二补汽口。
8.优选的，所述主蒸汽进口和第二补汽口为设置于前汽缸上半部的法兰接口，所述第一补汽口为设置于前汽缸下半部的焊接接口，所述第三补汽口为设置于排汽缸下半部的焊接接口。
9.优选的，所述主蒸汽进口与主蒸汽输送管道的一端可拆卸连接，所述主蒸汽输送管道上设有主蒸汽汽水分离器、主蒸汽过滤装置、主汽阀、主汽调节蝶阀和主汽调节阀，所
述主汽调节蝶阀和主汽调节阀并联设置；所述第一补汽口与高温饱和蒸汽输送管道的一端焊接连接，所述高温饱和蒸汽输送管道上依次设有第一补汽汽水分离器、第一补汽蒸汽过滤装置、第一补汽关断阀和第一补汽调节阀；所述第二补汽口与中温饱和蒸汽输送管道的一端焊接连接，所述中温饱和蒸汽输送管道上依次设有第二补汽汽水分离器、第二补汽蒸汽过滤装置、第二补汽关断阀和第二补汽调节阀；所述第三补汽口与低温饱和蒸汽输送管道的一端焊接连接，所述低温饱和蒸汽输送管道上依次设有第三补汽汽水分离器、第三补汽蒸汽过滤装置、第三补汽关断阀和第三补汽调节阀。
10.一种大功率低参数轴向排汽的补汽凝汽式汽轮机组，包括上述汽轮机、发电机和凝汽器，所述发电机同轴设置于汽轮机的进汽端，所述凝汽器同轴设置于汽轮机的排汽端。
11.本实用新型的有益效果：
12.本实用新型在汽轮的前汽缸设有第一补汽口和第二补汽口，在排汽缸上设有第三补汽口，通过第一补汽口和第二补汽口向汽轮机的前汽缸内补入高温饱和蒸汽和中温饱和蒸汽，并通过第三补汽口向排汽缸内补入低温饱和蒸汽，配合排汽缸内末级空心静叶的防水蚀性能，实现了不同压力和温度参数的饱和蒸汽向汽轮机的补入，增大了汽轮机的补汽量和发电功率。
附图说明
13.图1为本实用新型的补汽式汽轮机的结构示意图；
14.图2为本实用新型的补汽式汽轮机的立体结构示意图；
15.图3为本实用新型的补汽式汽轮机组的结构示意图；
16.图4为现有补汽式汽轮机的结构简图。
17.图中附图标记说明：
18.100-汽轮机；
19.200-发电机；
20.300-凝汽器；
21.400-排汽连接管；
22.110-主蒸汽输送管道；111-主蒸汽过滤装置；112-主汽阀；113-主汽调节蝶阀；114-主汽调节阀；
23.120-高温饱和蒸汽输送管道；121-第一补汽蒸汽过滤装置；122-第一补汽关断阀；123-第一补汽调节阀；
24.130-中温饱和蒸汽输送管道；131-第二补汽蒸汽过滤装置；132-第二补汽关断阀；133-第二补汽调节阀；
25.140-低温饱和蒸汽输送管道；141-第三补汽蒸汽过滤装置；142-第三补汽关断阀；143-第三补汽调节阀；
26.1-转子；
27.11-主蒸汽进口；12-第一补汽口；13-第二补汽口；
28.2-前汽缸；
29.3-排汽缸；31-第三补汽口；
30.4-第一静叶持环；
31.5-第二静叶持环；
32.6-第三静叶持环；
33.7-第一补汽整流腔；
34.8-第二补汽整流腔；
35.9-第三补汽整流腔；
36.10-末级空心静叶。
具体实施方式
37.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制。
38.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
40.此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
41.实施例，如图1-图3所示，一种大功率低参数轴向排汽的补汽凝汽式汽轮机，该凝汽式汽轮机用于化工、钢铁等行业生产过程中产生的余热的回收再利用。该汽轮机100包括一转子1、以及设置于转子1外部的前汽缸2和排汽缸3，转子1与前汽缸2之间设有第一静叶持环4和第二静叶持环5，第一静叶持环4与第二静叶持环5之间设置有第一补汽整流腔7；前汽缸2上设有一主蒸汽进口11和第一补汽口12，主蒸汽进口11用于向汽轮机100的前汽缸2内部通入主蒸汽，第一补汽口12用于向汽轮机100的前汽缸2内部补入高温饱和蒸汽或中温饱和蒸汽，且第一补汽口12与第一补汽整流腔7连通，第一补汽整流腔7用于将补入前汽缸2内的高温饱和蒸汽或中温饱和蒸汽与主蒸汽混合整流。在转子1与排汽缸3之间设有末级空心静叶10，末级空心静叶10用于捕捉蒸汽中的水滴并达到减少水蚀的效果，且末级空心静叶10与第二静叶持环5之间设置有第三补汽整流腔9，排汽缸3或前汽缸2上设有用于向排汽缸3补入低温饱和蒸汽的第三补汽口31，第三补汽口31与第三补汽整流腔9连通。
42.本技术在汽轮机100的前汽缸2和排汽缸3上分别设有第一补汽口12和第三补汽口31，通过第一补汽口12向汽轮机100的前汽缸2内补入高温饱和蒸汽，并通过第三补汽口31向排汽缸3内补入低温饱和蒸汽，配合排汽缸3内末级空心静叶的防水蚀性能，实现了不同压力和温度参数的饱和蒸汽向汽轮机100的补入，增大了汽轮机100的补汽量和发电功率。
43.在一具体实施例中，如图1所示，转子1与前汽缸2之间还设有一第三静叶持环6，第一静叶持环4、第二静叶持环5和第三静叶持环6沿主蒸汽流动方向依次设置在转子1与前汽
缸2之间，第二静叶持环5与第三静叶持环6之间设置有第二补汽整流腔8，第三静叶持环6与末级空心静叶10间设置有第三补汽整流腔9，前汽缸2上设有与第二补汽整流腔8连通并用于向前汽缸2补入中温饱和蒸汽的第二补汽口13。
44.如此设置，在汽轮机100的前汽缸2上设置第二补汽口13，且在转子1轴线方向上，第二补汽口13位于前汽缸的第一补汽口12和排汽缸3的第三补汽口31之间，可通过第二补汽口13向汽轮机100的前汽缸2内补入中温饱和蒸汽，以提高汽轮机100的饱和蒸汽的补入量，进而提高汽轮机发电机组的发电量，实现对化工、钢铁行业不同压力和温度参数余热的回收再利用。
45.在一具体实施例中，如图1-图3所示，主蒸汽进口11和第二补汽口13设置于前汽缸2的上半部上，且主蒸汽进口11和第二补汽口13均为法兰接口；如此设置，实现主蒸汽进口11、第二补汽口13与主蒸汽输送管道110、中温饱和蒸汽输送管道130的可拆卸连接，便于前汽缸2上半部的拆装和吊装。第一补汽口12设置于前汽缸2的下半部，且第一补汽口12为焊接接口，实现第一补汽口12与高温饱和蒸汽输送管道120的固定连接；第三补汽口31设置于排汽缸3的下半部，且第三补汽口31为焊接接口，实现第三补汽口31与低温饱和蒸汽输送管道140的固定连接。
46.在一具体实施例中，如图3所示，主蒸汽进口11与主蒸汽输送管道110的一端通过法兰盘可拆卸连接，主蒸汽输送管道110上设有主蒸汽汽水分离器、主蒸汽过滤装置111、主汽阀112、主汽调节蝶阀113和主汽调节阀114，且主汽调节蝶阀113和主汽调节阀114并联连接，通过主蒸汽输送管道110将0.59mpa、158.2℃的主蒸汽通入前汽缸2内部。第一补汽口12与高温饱和蒸汽输送管道120的一端焊接连接，高温饱和蒸汽输送管道120上依次设有第一补汽汽水分离器、第一补汽蒸汽过滤装置121、第一补汽关断阀122和第一补汽调节阀123，通过高温饱和蒸汽输送管道120将0.335mpa、137.3℃的高温饱和蒸汽通入前汽缸2内部，并通过第一补汽整流腔7与主蒸汽整流混合。第二补汽口13与中温饱和蒸汽输送管道130的一端焊接连接，高温饱和蒸汽输送管道130上依次设有第二补汽汽水分离器、第二补汽蒸汽过滤装置131、第二补汽关断阀132和第二补汽调节阀133；通过中温饱和蒸汽输送管道130将0.163mpa、114.0℃的中温饱和蒸汽通入前汽缸2内部，并通过第二补汽整流腔8与主蒸汽整流混合。第三补汽口31与低温饱和蒸汽输送管道140的一端焊接连接，低温饱和蒸汽输送管道140上依次设有第三补汽汽水分离器、第三补汽蒸汽过滤装置141、第三补汽关断阀142和第三补汽调节阀143；通过低温饱和蒸汽输送管道140将0.105mpa、101.2℃的低温饱和蒸汽通入排汽缸3内部，并通过第三补汽整流腔9与主蒸汽整流混合后流向末级空心静叶10。其中，主汽调节蝶阀113用于将主蒸汽输送管道110内158.2℃饱和蒸汽的压力维持在0.59mpa；第一补汽调节阀123用于将高温饱和蒸汽输送管道120内137.3℃高温饱和蒸汽的压力维持在0.335mpa；第二补汽调节阀133用于将中温饱和蒸汽输送管道130内114.0℃中温饱和蒸汽的压力维持在0.163mpa；第三补汽调节阀143用于将低温饱和蒸汽输送管道140内101.2℃高温饱和蒸汽的压力维持在0.105mpa。
47.一种大功率低参数轴向排汽的补汽凝汽式汽轮机组，包括上述汽轮机100以及发电机200和凝汽器300，发电机200同轴设置于汽轮机100的进汽端，并与汽轮机100的转子1传动连接，用于将转子1的动能转化为电能；凝汽器300同轴设置于汽轮机100的排汽端，并通过排汽连接管400与汽轮机100的排汽端连接，用于将汽轮机100排出的饱和蒸汽凝结成
水。
48.与现有技术相比，本技术至少具有以下有益技术效果：
49.1、本技术在汽轮机100的前汽缸上设有主蒸汽进口11、第一补汽口12和第二补汽口13，在排汽缸3上设有第三补汽口31，使得汽轮机100能够同时接受四路不同压力和温度参数的蒸汽，实现了低参数的饱和蒸汽的利用(饱和蒸汽的最低参数低至0.8mpa，80℃)，并且无轴系振动问题。
50.2、本技术的汽轮机100采用全新的阀门配置，主汽调节蝶阀113与主汽调节阀114并联连接，正常运行时使用主汽调节蝶阀113，而启动冲转小流量时采用主汽调节阀114来控制冲转转速，使得整个阀门配置兼顾冲转、稳态运行及控制阀前压力的需求。
51.3、本技术的汽轮机采用轴向排汽方式，单层布置，相比径向排汽方式，有助于降低厂房高度，降低厂房建设成本。同时由于轴向排汽缸内部流动简单，流动损失相比于径向排汽方式小，有利于机组整体性能的提升。
52.4、本技术采用轴向排汽技术，有利于控制汽轮机100的宽度，使汽轮机100能够整体运输，制造厂内保证装配精度，减少现场施工量，缩短安装周期。
53.5、本技术在各个蒸汽输送管道上均设有关断阀和调节阀，可同时实现对四路蒸汽的蒸汽压力进行控制。
54.以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种大功率低参数轴向排汽的补汽凝汽式汽轮机，所述汽轮机（100）包括转子（1）、以及设置于转子（1）外部的前汽缸（2）和排汽缸（3），所述转子（1）与前汽缸（2）之间设有第一静叶持环（4）和第二静叶持环（5），所述前汽缸（2）上设有主蒸汽进口（11）和第一补汽口（12），所述第一补汽口（12）与第一静叶持环（4）和第二静叶持环（5）间的第一补汽整流腔（7）连通；其特征在于，所述转子（1）与排汽缸（3）之间设有末级空心静叶（10），所述末级空心静叶（10）与第二静叶持环（5）间设置有第三补汽整流腔（9），所述排汽缸（3）或前汽缸（2）上设有用于向排汽缸（3）内部补入低温饱和蒸汽的第三补汽口（31），所述第三补汽口（31）与第三补汽整流腔（9）连通。2.根据权利要求1所述的一种大功率低参数轴向排汽的补汽凝汽式汽轮机，其特征在于，所述转子（1）与前汽缸（2）之间还设有第三静叶持环（6），所述第一静叶持环（4）、第二静叶持环（5）和第三静叶持环（6）沿主蒸汽流动方向依次设置，所述第二静叶持环（5）与第三静叶持环（6）间设置有第二补汽整流腔（8），所述第三静叶持环（6）与末级空心静叶（10）间设置有第三补汽整流腔（9），所述前汽缸（2）上设有与第二补汽整流腔（8）连通并用于向前汽缸（2）内部补入中温饱和蒸汽的第二补汽口（13）。3.根据权利要求2所述的一种大功率低参数轴向排汽的补汽凝汽式汽轮机，其特征在于，所述主蒸汽进口（11）和第二补汽口（13）为设置于前汽缸（2）上半部的法兰接口，所述第一补汽口（12）为设置于前汽缸（2）下半部的焊接接口，所述第三补汽口（31）为设置于排汽缸（3）下半部的焊接接口。4.根据权利要求3所述的一种大功率低参数轴向排汽的补汽凝汽式汽轮机，其特征在于，所述主蒸汽进口（11）与主蒸汽输送管道（110）的一端可拆卸连接，所述主蒸汽输送管道（110）上设有主蒸汽汽水分离器、主蒸汽过滤装置（111）、主汽阀（112）、主汽调节蝶阀（113）和主汽调节阀（114），且所述主汽调节蝶阀（113）和主汽调节阀（114）并联连接；所述第一补汽口（12）与高温饱和蒸汽输送管道（120）的一端焊接连接，所述高温饱和蒸汽输送管道（120）上依次设有第一补汽汽水分离器、第一补汽蒸汽过滤装置（121）、第一补汽关断阀（122）和第一补汽调节阀（123）；所述第二补汽口（13）与中温饱和蒸汽输送管道（130）的一端可拆卸连接，所述中温饱和蒸汽输送管道（130）上依次设有第二补汽汽水分离器、第二补汽蒸汽过滤装置（131）、第二补汽关断阀（132）和第二补汽调节阀（133）；所述第三补汽口（31）与低温饱和蒸汽输送管道（140）的一端焊接连接，所述低温饱和蒸汽输送管道（140）上依次设有第三补汽汽水分离器、第三补汽蒸汽过滤装置（141）、第三补汽关断阀（142）和第三补汽调节阀（143）。5.一种大功率低参数轴向排汽的补汽凝汽式汽轮机组，包括权利要求1-4任意一项所述的汽轮机，其特征在于，所述汽轮机组还包括发电机（200）和凝汽器（300），所述发电机（200）同轴设置于汽轮机（100）的进汽端，所述凝汽器（300）同轴设置于汽轮机（100）的排汽端。

技术总结
本实用新型公开了补汽式汽轮机技术领域的一种大功率低参数轴向排汽的补汽凝汽式汽轮机及机组，包括转子、前汽缸和排汽缸，前汽缸上设有主蒸汽进口和第一补汽口；转子与排汽缸之间设有末级空心静叶，末级空心静叶与第二静叶持环间设置有第三补汽整流腔，排汽缸上设有用于向排汽缸补入低温饱和蒸汽的第三补汽口，第三补汽口与第三补汽整流腔连通。本实用新型通过第一补汽口向汽轮机的前汽缸内补入高温饱和蒸汽或中温饱和蒸汽，并通过第三补汽口向排汽缸内补入低温饱和蒸汽，配合排汽缸内末级空心静叶的防水蚀，实现了不同压力和温度参数的饱和蒸汽向汽轮机的补入，增大了汽轮机的补汽量和发电功率。汽量和发电功率。汽量和发电功率。


技术研发人员：胡斌 梁孝驰 李文福 蔡小燕 田伟华 陈倪
受保护的技术使用者：上海汽轮机厂有限公司
技术研发日：2023.02.15
技术公布日：2023/6/27