[发明专利]一种三层壳汽轮机中的冷却流道结构及汽轮机

说明书

本发明提供一种三层壳汽轮机中的冷却流道结构及汽轮机，应用于三层壳汽轮机中；所述三层壳汽轮机包括外壳体、外内壳体、内壳体、进汽室、以及转子，所述外内壳体包裹在内壳体的外周，所述外壳体包裹在外内壳体的外周；所述进汽室设置在内壳体中，所述进汽室一侧的内壳体、外内壳体和转子之间设置有蒸汽通流膨胀通道。本发明有第一、第二、第三、第四流道，依靠第一流道(第二流道)和第三流道蒸汽参数之间存在的差异，降低内壳体、外内壳体承担的温差和压强差载荷，优化进汽室高温部件的服役环境；通过第四流道对内漏的主蒸汽回收再利用，对保证汽轮机的汽缸效率及规避高温蒸汽泄漏至外壳体的端部或外部，保证汽轮机的安全可靠运行有积极意义。

技术领域

本发明涉及电站汽轮机设备技术领域，特别是涉及一种三层壳汽轮机中的冷却流道结构及汽轮机。

背景技术

为提升发电厂汽轮机设备的能量转化效率，发电厂多采用提高进汽参数如：蒸汽温度、压力等技术手段。然而，伴随汽轮机进汽参数的提高，机组在启、停瞬态过程及稳态运行过程中，高温部件的热应力水平也随之上升，尤其对参与深度调峰等负荷变动频繁的机组，为确保其整个寿命周期内安全、稳定、可靠运行，上述过程产生的热应力及高温蠕变、疲劳等损伤需重点关注。

为提升机组的整体效率及应对煤耗的控制要求，针对汽轮机的通流改造，目前主要的方案有三种：原参数通流改造、升参数通流改造以及跨代升级改造。其中，以后两种方案居多：如将超临界机组的进汽参数由24.2MPa(a)/566℃/566℃升参数至24.2MPa(a)/600℃/600℃，或亚临界机组(16.7MPa(a)/538℃/538℃)跨代升级至超超临界机组参数(16.7MPa(a)/600℃/600(或610、620)℃)。考虑汽轮机通流改造的工程施工量及对现有设备的影响，原机组的高中压外壳体一般维持不变，仅调整内壳体、转子及叶片等内部通流相关的高温部件，以最大化缩短汽轮机通流改造施工周期及通流改造费用。

针对上述的改造方案或新开发设计的更高参数如：进汽温度高于620℃机组，主要的解决路径有两种方法(任选一种方法即可完成改造)：

第一种方法，开发高温强度性能优良的材料，一般CrMoV钢应用于566℃温度水平，12％Cr钢应用于600℃温度水平等；第二种方法，采用蒸汽冷却技术以及冷却结构，以降低汽轮机高温部件内、外部服役温差和压差，以最大程度发挥铁素体钢的使用极限。

而针对更高进汽参数如650℃、700℃的汽轮机，不仅需要开发更高的耐高温合金钢(如镍基高温合金)，也需要开发先进冷却技术，最大程度降低汽轮机部件镍基高温合金的使用量，以控制工程项目费用。

若要在现有的汽轮机上进行升参数通流改造，由于高中压外壳体维持不变(利旧)，当机组的进汽参数较大幅度提升后，必然引起汽缸排汽参数不同程度提高。若采用原有的单层内缸或静叶持环结构，内部高温部件由于是新设计，可通过调整部件材料满足结构强度设计要求，但由于进汽温度提升，必然增加高温部件内外壁的温差水平和热应力，对汽缸中分面密封性能考核带来挑战；尤其对于利旧的高中压外缸，由于其已服役若干年(一般10年以上)，在整个寿命周期内，外壳体的寿命必然存在不同程度的损耗，因此，需要最大程度的将高中压外壳体的服役参数与改造前基本保持一致，以确保升参数改造后机组在其整个寿命周期内安全、可靠、稳定运行，而现有的单层内壳体等结构不能满足上述要求，存在进一步的技术优化和提升的空间。