[发明专利]二次再热汽轮机

说明书

技术领域

本发明涉及汽轮机，特别涉及一种二次再热汽轮机系统。

背景技术

电力已经成为世界经济和人类生存的支柱。根据地球的资源状况，燃煤发电在电力工业的主导地位在很长时间内不会发生根本转变，推进洁净燃煤发电技术的发展，提高电站效率，节约资源，减少排放是燃煤发电技术和产品的基本发展方向。无论发电机组使用的一次能源是燃煤、核能还是燃汽，只要使用蒸汽作为能量转换的工质，汽轮机均承担将蒸汽热能转换为机械功的功能，因而汽轮机是决定整个电厂性能的最重要的发电设备之一。降低热耗、减少排放、提高热效率始终是汽轮机设计制造的首要任务。

如上海外高桥第三发电责任有限公司2×1000MW机组是采用高参数并应用热力系统优化技术取得显著节能减排效益的一个典型案例，运行效率达到了当今世界最高水平。配合蒸汽高参数，该电厂推出一系列新的节能减排技术：通过提高锅炉燃烧效率、降低锅炉汽水压损及烟汽阻力、降低厂用电率、利用烟汽余热、冷端优化降低背压、选配高效率的给水泵汽轮机、启动前的旁路冲洗等优化技术，使汽轮机的供电煤耗累计降低4％，2010年该电厂超超临界汽轮机折算的发电煤耗可达到268g/kW·h，为当年世界最高水平。

从1993年首台593℃再热温度的汽轮机机采用了先进铁素体材料，至今全世界范围内超超临界参数的应用已获得了很多发展，目前已成功的开发了600℃和625℃以上两个温度等级的先进铁素体材料，但是后者在汽轮机领域一直没有得到应用。当前大容量超超临界产品的最高参数已达到27MPa，600℃/610℃，与先前24.2MPa，566℃/566℃的超临界参数相比，现有超超临界参数的热耗得益在1.7％左右。需要注意的是，在汽轮机领域，1％量级的得益已经被视为成效突出的改善。

目前为了可以进一步提高汽轮机的效率、降低热耗，欧盟及日本开始立足研究新的材料，例如中国专利(公开号CN1854464A)所公布的镍基合金材料。采用这种镍基合金材料虽然可以进一步承受更高的温度，但镍基合金材料的成本很高，而且汽轮机主要部件的一系列关键制造工艺技术(如大型铸锻件、焊接转子)尚在研究阶段，近期尚不能在产品中应用。可见铁素体材料仍是当前阶段汽轮机应用的主要材料，因此如何进一步提升采用铁素体材料制造的汽轮机的效率才是目前最需要解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高效节能的二次再热汽轮机。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种二次再热汽轮机，其包括：一个超高压缸，所述超高压缸蒸汽入口压力为35～40MPa，温度为600℃～625℃；一个再热高压缸，所述再热高压缸的再热蒸汽温度为610℃～635℃；一个或两个再热中压缸，所述再热中压缸的再热蒸汽温度为610℃～635℃；两个或三个低压缸，所述低压缸的蒸汽入口温度为300～360℃，压力为0.3MPa～0.5MPa，该二次再热汽轮机的转子、汽缸、阀门采用铁素体材料。

优选的，所述超高压缸为双层缸，所述超高压缸中间级对应的内缸壁上及与转子平衡活塞相对应的内缸壁上设有漏汽孔。

优选的，所述超高压缸内的转子为小直径多级叶片转子。

优选的，所述再热中压缸的转子可采用单一的9％Cr材料制成；或将所述再热中压缸的转子分为进汽段和排汽段两部分，所述进汽段采用9％Cr材料，所述排汽段采用10％Cr或者12％Cr材料，所述进汽段与所述排汽段焊接。

优选的，所述二次再热汽轮机相邻两个汽缸之间均只设有一个轴承。

优选的，所述超高压缸、再热高压缸、再热中压缸、低压缸的蒸汽阀门均直接与相对应的缸体连接。

上述技术方案具有如下有益效果：该二次再热汽轮机采用目前成熟的铁素体材料，其蒸汽最高温度为620℃～635℃，进汽压力为35MPa-40MPa，与目前最高参数为27MPa/600℃/610℃的超超临界汽轮机相比，其温度由目前的600℃提高到620℃～635℃，从温度提高的角度热耗可降低1.1％以上，进汽压力可由目前的的27MPa-28MPa提高到35MPa-40MPa，从提高压力的角度机组热耗降低达到1.5％～2.3％；此外该汽轮机为二次再热汽轮机，与一次再热循环汽轮机相比其热耗还可以降低1.4％～1.6％。可见该二次再热汽轮机的供电热耗和煤耗降幅最高可达5％，汽轮机的效率得到大幅提升，具有极高的性价比和市场前景。