亞臨界壓力汽輪機是指主蒸汽壓力接近於臨界壓力(一般為15.7~19.6MPa)的汽輪機。隨著不能蓄水的貫流式水電和核電機組的增加，要求火電機組承擔調峰任務將更迫切，因此電網急需安裝運行靈活性好、調峰能力強的火電機組。除應加快引進的30-60萬千瓦機組的製造和建設外，也需要對現有國產超高壓20萬千瓦機組更新換代，提高其運行的經濟性和靈活性。
基本介紹
- 中文名：亞臨界壓力汽輪機
- 外文名：Subcritical pressure turbine
- 性質：主蒸汽壓力接近於臨界壓力
- 壓力：一般為15.7-19.6MPa
- 學科：電力工程
- 領域：能源
簡介,汽輪機參數的確定,高中壓分缸與合缸,末級長葉片,回熱系統簡述,給水泵驅動方式的確定,總結,
簡介
隨著工農業的發展，用電結構的變化，我國電網峰谷差已達到0.3左右。隨著不能蓄水的貫流式水電和核電機組的增加，要求火電機組承擔調峰任務將更迫切，因此電網急需安裝運行靈活性好、調峰能力強的火電機組。除應加快引進的30-60萬千瓦機組的製造和建設外，也需要對現有國產超高壓20萬千瓦機組更新換代，提高其運行的經濟性和靈活性。
國產20萬千瓦機組系六十年代的產品，機組結構陳舊、熱耗率較高；主輔機之間容量匹配也不盡合理;調節性能差，不能很好地適應電網調峰和節能的要求。如抽汽點選擇不合理；給水晗升分配不合理，中壓缸剛性差；由於軸向間隙偏小，脹差難控制，機組啟動速度慢。如冷態啟動時從沖轉到帶滿負荷要8-10小時，熱態啟動也要3-4小時。另外，原670噸/時鍋爐的汽包不能滿足快速點火、升壓和變壓運行的要求；燃燒系統也不能適應低負荷運行的要求。因此，對20萬千瓦機組進行改型是必要的。
國內外在汽輪機、鍋爐製造技術方面都有了較大發展，利用現有的技術成果對20萬千瓦機組進行改型是可行的。
汽輪機參數的確定
適當地提高初參數是提高熱效率的有效途徑之一。在一定的初壓條件下，提高初溫也可以使燕汽比容增大，汽輪機容積流量增加，相對內效率也提高。但是提高初溫受金屬材料的限制，為了運行的安全可靠，該機組鍋爐出口蒸汽溫度還是採用540℃為宜。由於機、爐之間主蒸汽管道的散熱損失有限，從實測可知，做到3 0C溫降是可行的，因此汽機進口溫度取537℃-537℃。初壓提高，機組的循環效率也提高;然而初壓提高，蒸汽比容減小，相對漏汽量增加，末級濕度增大，對汽機相對內效率略有不利影響。對於不同容量等級的汽輪機，在一定初溫條件下，會相應有一個絕對內效率較好的初壓。以20萬千瓦容量和537℃初溫來說，初壓還是以亞臨界的好。為便於管理，並與30、60萬千瓦機組一致，汽輪機主蒸汽初壓取170絕對大氣壓。據計算，20萬千瓦容量等級的汽輪機，當初參數由130絕對大氣壓，535℃提高到170絕對大氣壓、537℃，由於容積流量的減小，高壓缸相對內效率下降約1.2%；中壓缸由於進汽與排汽的壓比增大，相對內效率略好；低壓缸由於濕度增加，相對內效率下降，而整箇中低缸內效率只下降0.27%。考慮了以上內效率的修正，在相同的技術條件下，從130絕對大氣壓、535℃提高到170絕對大氣壓、537℃時，熱耗率下降了40大卡/度。
熱耗率與絕對內效率是成反比例的。提高蒸汽初壓使循環效率上升較大，縱然相對內效率有所降低，但絕對內效率還是提高了。若採取一些改進措施(如改進葉型等)可以使改型後的機組的內效，率比現有20萬千瓦機組有所提高。當然提高初壓將使汽機、鍋爐的造價提高，蒸汽管路、給水管路、給水泵、高壓加熱器等的的造價也會略增；但凝汽、供水、燃料運輸及吸、送風機，除灰設備的造價相對有所降低。採用兩排汽，由於軸短可使廠房面積減少，投資略省。據估算，裝亞臨界20萬千瓦機組的電廠投資比裝現有20萬千瓦機組的增加額可控制在3%左右。雖然投資略有增加，但改型後的20萬千瓦機組具有運行經濟、調峰性能好的特點，綜合來看是有利的。
高中壓分缸與合缸
高中壓缸採用分缸或合缸型式各有優點，可由用戶選擇。採用分缸型式便於製造，熱應力問題易於處理。而合缸型式，可使高溫區處於轉子中部，溫度分布合理，停機時冷卻少；另外還具有機組長度短、廠房占地少、安裝方便等優點。國外有50萬千瓦機組高中壓缸合缸的情況，國內上汽廠12.5萬千瓦機組和東汽廠30萬千瓦機組的汽輪機也是高中壓合缸的。因此，亞臨界20萬千瓦汽輪機採用合缸在技術上是可行的。
末級長葉片
汽輪機末級長葉片對機組的經濟性和安全可靠性有很大影響。20萬千瓦機組末級採用800毫米長葉片在製造成本與機組的適應性方面是占優勢的。鑒於800毫米末級葉片還需進行研究，而且我國南北溫差大，可採用一種較長的和一種較短的末級葉片。利用這兩種長葉片構成兩種大小不同的末端來適應不同背壓的需要，是可行的。
回熱系統簡述
7級的回熱系統由2級高壓加熱器、4級低壓加熱器和一級除氧器組成。採用該系統時即使高壓加熱器不投，也不會使給水溫度過低，對運行有利。另外，考慮到運行的經濟性和安全性，除氧器採用變壓運行。在7級的回熱系統中帶上一個獨立的蒸汽冷卻器，有較好的節能效果，熱耗下降4-5大卡/公斤，並改善所在級即再熱後第一級回熱抽汽所對應的高壓加熱器的運行條件，提高了可靠性。另外，在低壓加熱器系統中設定了一台疏水泵，其位置宜放在2號低壓加熱器後面為宜。
給水泵驅動方式的確定
給水泵對火電廠節能有較大的影響。由於改型後的20萬千瓦機組是多功能的，一般帶中間負荷，故採用了複合變壓運行方式。因此，給水泵採用了電動機經液力聯軸節或是可調速的小汽輪機驅動的變速泵。在汽輪機非額定負荷運行時採用變速電動泵可節省部分電功，而且系統簡單、運行較方便，故推薦使用這種驅動方式。
總結
新的亞臨界20萬千瓦機組比現有超高壓20萬千瓦機組，不但參數提高了，而且設備本體結構與系統均有所改進，容量匹配更趨於合理，因而運行經濟性和靈活性均將有所提高，而且還針對帶中間負荷的運行情況提出了壽命消耗指標，安全可靠性也將有所改善。
