300MW級亞臨界汽輪機(jī)抽汽方式、結(jié)構(gòu)特點及選型的討論

石磊

摘要：本文介紹了300MW級供熱機(jī)組工業(yè)供汽的各種抽汽方式及結(jié)構(gòu)特點，同時通過某項目工程對各種抽汽方式的選擇進(jìn)行了示例，希望對廣大同行起到參考作用。

關(guān)鍵詞：熱電聯(lián)產(chǎn)；300MW級供熱機(jī)組；工業(yè)抽汽；旋轉(zhuǎn)隔板；座缸閥

概述

隨著我國經(jīng)濟(jì)規(guī)模的不斷發(fā)展和壯大，越來越多的大容量、高參數(shù)機(jī)組投入運行，但300MW級供熱機(jī)組以其具有的熱電比高、技術(shù)成熟、可靠性好等優(yōu)點，仍為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的主流機(jī)型。

熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組所供的“熱”一般有兩種形式：

第一種是在熱電廠的換熱首站內(nèi)將汽輪機(jī)采暖抽汽的熱量通過換熱器傳遞給熱網(wǎng)循環(huán)水，供城市居民冬季集中采暖所用，這種供熱形式的特點是汽輪機(jī)抽汽一般為汽輪機(jī)中壓缸排汽即可滿足對外供熱130℃的要求，其參數(shù)約為0.3～0.6MPa，260℃，其調(diào)整方式一般為通過中低壓缸聯(lián)通管蝶閥調(diào)整；

第二種為直接將汽輪機(jī)抽汽供給熱電廠附近的工業(yè)用戶，供其生產(chǎn)使用，這種供熱形式的特點是不同的工業(yè)用戶對蒸汽參數(shù)的要求不同，且要求有100%的供熱可靠性。

本文以某電廠2×300MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組工程（以下簡稱xx工程）的熱負(fù)荷需求為例，討論300MW級熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組汽輪機(jī)選型要求，提出選型建議，供同行參考。

1.汽輪機(jī)的各種抽汽方案

根據(jù)向各汽輪機(jī)制造廠調(diào)研的結(jié)果，目前低壓抽汽（約0.6MPa，包含采暖抽汽）均為中壓缸排汽，其調(diào)整方式均靠中低壓缸連通管蝶閥開度實現(xiàn)調(diào)整。因此，對于低壓抽汽的抽汽方案可確定為中低壓連通管蝶閥調(diào)整，抽汽口位于中壓缸排汽口正下方，在滿足汽輪機(jī)低壓缸最小冷卻流量的前提下，一般最大抽汽能力約550t/h。

下面重點介紹300MW級機(jī)組高參數(shù)工業(yè)抽汽的幾種抽汽方案。

1.1汽輪機(jī)回?zé)岢槠艿篱_孔抽汽

汽輪機(jī)回?zé)岢槠艿篱_孔抽汽是最簡單的一種抽汽方式。選一級最接近且略高于工業(yè)供汽參數(shù)要求的回?zé)岢槠艿郎祥_孔作為工業(yè)抽汽口。

一般來說，在各級回?zé)岢槠艿郎系某槠坑腥缦孪拗疲?/p>

（1）一段抽汽最大允許抽出的工業(yè)抽汽量為20t/h左右，三段及四段抽汽最大允許抽出的工業(yè)抽汽量為50t/h左右。

（2）對于高壓缸排汽（二段抽汽），由于受到鍋爐再熱器最小蒸汽通流量的限制，通?？稍试S的抽汽量為50t/h～80t/h。

（3）六段及其以后的各級回?zé)岢槠?，由于其參?shù)較低，不能滿足一般工業(yè)抽汽熱用戶的需求，不再討論其抽汽量限制值。

1.2利用汽輪機(jī)中壓主汽閥的調(diào)節(jié)作用，從高溫再熱管道上開孔抽汽

一般汽輪機(jī)制造廠允許從高溫再熱管道上的最大抽汽約為150t/h；對于新建機(jī)組，經(jīng)汽輪機(jī)制造廠在設(shè)計制造階段考慮此不利工況后，其允許最大抽汽量也不會超過300t/h。

1.3壓力匹配器

壓力匹配器多用于出口蒸汽流量在100t/h以下的場合，因此，我們認(rèn)為，壓力匹配器可解決抽汽量較小時的抽汽問題。

1.4 汽缸內(nèi)部加裝旋轉(zhuǎn)隔板

汽缸內(nèi)部加裝旋轉(zhuǎn)隔板的抽汽方式是在抽汽口后增設(shè)一個旋轉(zhuǎn)隔板，采用旋轉(zhuǎn)隔板控制抽汽壓力和流量。

旋轉(zhuǎn)隔板適用抽汽壓力不大于1.8MPa，最大抽汽量可滿足550t/h。當(dāng)抽汽流量小于10%當(dāng)?shù)亓髁繒r，不建議采用旋轉(zhuǎn)隔板結(jié)構(gòu)，因旋轉(zhuǎn)隔板壓力損失大，對整個機(jī)組的效率影響大。

1.5 汽缸本體加裝座缸閥

座缸閥是由哈汽和東汽為了適應(yīng)300MW級熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的高參數(shù)、大流量工業(yè)抽汽而設(shè)計的。座缸閥的結(jié)構(gòu)形式為在中壓缸外缸上部橫向布置3個獨立的調(diào)節(jié)腔室（東汽為4個），每個腔室配一臺獨立的油動機(jī)，油動機(jī)安裝在閥蓋上部的法蘭面上，3個調(diào)節(jié)閥均可以獨立控制。在座缸閥工作時，蒸汽由座缸閥前的一級排出后進(jìn)入閥前腔室，工業(yè)抽汽口位于閥前腔室下部，閥前腔室與閥體聯(lián)通，座缸閥閥碟前壓力與抽汽口處壓力相同，汽輪機(jī)在額定負(fù)荷運行時，將座缸閥全開，在閥前，一部分蒸汽經(jīng)抽汽口抽出，另一部分蒸汽經(jīng)座缸閥進(jìn)入下一級繼續(xù)做功，如果汽輪機(jī)在低負(fù)荷運行時，3個座缸閥依次將開度關(guān)小，使閥前腔室內(nèi)的壓力繼續(xù)保持在額定抽汽壓力下，此時將能保證抽汽參數(shù)滿足熱用戶要求。

座缸閥所對應(yīng)的抽汽壓力介于1.5～5.0MPa之間，最大抽汽流量可滿足300t/h。

座缸閥方案相比旋轉(zhuǎn)隔板方案具有以下優(yōu)點：

結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)成熟，各個調(diào)節(jié)閥為獨立的腔室、配備獨立的油動機(jī)，油動機(jī)安裝在中壓外缸頂部，動作力矩均可按汽缸內(nèi)力考慮，對汽缸的力和力矩小，有利于汽缸的穩(wěn)定性；

在實際運行時調(diào)節(jié)方案更加靈活、簡潔；汽流擾動小；

閥后參數(shù)均勻，壓力級動應(yīng)力穩(wěn)定；

進(jìn)汽腔室與蒸汽室合為一體，無外部管道，安裝維護(hù)方便。

與旋轉(zhuǎn)隔板結(jié)構(gòu)相同，當(dāng)額定抽汽量不大于100t/h時，不建議采用座缸閥結(jié)構(gòu)。

2.各抽汽方案對xx工程的適用性分析

由xx示例工程熱負(fù)荷表可知，示例工程共需要三檔抽汽：3.5MPa、2.1MPa、0.6MPa。

2.1對于第1檔抽汽，壓力較高（3.5MPa），但需求量并不大（20t/h），經(jīng)比較分析可知，采用汽輪機(jī)回?zé)岢槠艿篱_孔抽汽較為適合。

2.2對于第2檔抽汽，壓力也較高（2.1MPa），同時需求量也較大（180t/h），由于其壓力較高，同時考慮抽汽方案的經(jīng)濟(jì)性，首選座缸閥方案。

2.3對于第3檔抽汽，其參數(shù)與采暖供熱抽汽基本相同，采用常規(guī)的中壓缸排汽端下部抽汽，同時靠中低壓缸連通管蝶閥開度調(diào)整抽汽的方案是最成熟可靠的方案。

3.結(jié)束語

300MW級機(jī)組是國內(nèi)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的主流機(jī)型，為了滿足熱用戶的各種參數(shù)及用量的工業(yè)熱負(fù)荷及采暖熱負(fù)荷，其供熱抽汽方式的種類也較多，本文對常用抽汽方式的特點及適用范圍作了一個簡單的總結(jié)，希望能給熱電機(jī)組選型提供參考，在工程前期及主機(jī)選型階段，充分根據(jù)各個工程自身的熱負(fù)荷特性，選擇到經(jīng)濟(jì)、適用、可靠的機(jī)組。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李勁松.《300MW熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪機(jī)方案論證報告》 東方汽輪機(jī)有限公司.

[2]《73F機(jī)型說明書》 哈爾濱汽輪機(jī)廠.