300MW級亞臨界汽輪機抽汽方式、結構特點及選型的討論

石磊

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

關鍵詞：熱電聯產；300MW級供熱機組；工業抽汽；旋轉隔板；座缸閥

概述

隨著我國經濟規模的不斷發展和壯大，越來越多的大容量、高參數機組投入運行，但300MW級供熱機組以其具有的熱電比高、技術成熟、可靠性好等優點，仍為熱電聯產機組的主流機型。

熱電聯產機組所供的“熱”一般有兩種形式：

第一種是在熱電廠的換熱首站內將汽輪機采暖抽汽的熱量通過換熱器傳遞給熱網循環水，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抽汽一般為汽輪機中壓缸排汽即可滿足對外供熱130℃的要求，其參數約為0.3～0.6MPa，260℃，其調整方式一般為通過中低壓缸聯通管蝶閥調整；

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

本文以某電廠2×300MW熱電聯產機組工程（以下簡稱xx工程）的熱負荷需求為例，討論300MW級熱電聯產機組汽輪機選型要求，提出選型建議，供同行參考。

1.汽輪機的各種抽汽方案

根據向各汽輪機制造廠調研的結果，目前低壓抽汽（約0.6MPa，包含采暖抽汽）均為中壓缸排汽，其調整方式均靠中低壓缸連通管蝶閥開度實現調整。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整，抽汽口位于中壓缸排汽口正下方，在滿足汽輪機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級機組高參數工業抽汽的幾種抽汽方案。

1.1汽輪機回熱抽汽管道開孔抽汽

汽輪機回熱抽汽管道開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供汽參數要求的回熱抽汽管道上開孔作為工業抽汽口。

一般來說，在各級回熱抽汽管道上的抽汽量有如下限制：

（1）一段抽汽最大允許抽出的工業抽汽量為20t/h左右，三段及四段抽汽最大允許抽出的工業抽汽量為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熱抽汽，由于其參數較低，不能滿足一般工業抽汽熱用戶的需求，不再討論其抽汽量限制值。

1.2利用汽輪機中壓主汽閥的調節作用，從高溫再熱管道上開孔抽汽

一般汽輪機制造廠允許從高溫再熱管道上的最大抽汽約為150t/h；對于新建機組，經汽輪機制造廠在設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 汽缸內部加裝旋轉隔板

汽缸內部加裝旋轉隔板的抽汽方式是在抽汽口后增設一個旋轉隔板，采用旋轉隔板控制抽汽壓力和流量。

旋轉隔板適用抽汽壓力不大于1.8MPa，最大抽汽量可滿足550t/h。當抽汽流量小于10%當地流量時，不建議采用旋轉隔板結構，因旋轉隔板壓力損失大，對整個機組的效率影響大。

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300MW級熱電聯產機組的高參數、大流量工業抽汽而設計的。座缸閥的結構形式為在中壓缸外缸上部橫向布置3個獨立的調節腔室（東汽為4個），每個腔室配一臺獨立的油動機，油動機安裝在閥蓋上部的法蘭面上，3個調節閥均可以獨立控制。在座缸閥工作時，蒸汽由座缸閥前的一級排出后進入閥前腔室，工業抽汽口位于閥前腔室下部，閥前腔室與閥體聯通，座缸閥閥碟前壓力與抽汽口處壓力相同，汽輪機在額定負荷運行時，將座缸閥全開，在閥前，一部分蒸汽經抽汽口抽出，另一部分蒸汽經座缸閥進入下一級繼續做功，如果汽輪機在低負荷運行時，3個座缸閥依次將開度關小，使閥前腔室內的壓力繼續保持在額定抽汽壓力下，此時將能保證抽汽參數滿足熱用戶要求。

座缸閥所對應的抽汽壓力介于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隔板方案具有以下優點：

結構簡單，技術成熟，各個調節閥為獨立的腔室、配備獨立的油動機，油動機安裝在中壓外缸頂部，動作力矩均可按汽缸內力考慮，對汽缸的力和力矩小，有利于汽缸的穩定性；

在實際運行時調節方案更加靈活、簡潔；汽流擾動小；

閥后參數均勻，壓力級動應力穩定；

進汽腔室與蒸汽室合為一體，無外部管道，安裝維護方便。

與旋轉隔板結構相同，當額定抽汽量不大于100t/h時，不建議采用座缸閥結構。

2.各抽汽方案對xx工程的適用性分析

由xx示例工程熱負荷表可知，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），經比較分析可知，采用汽輪機回熱抽汽管道開孔抽汽較為適合。

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濟性，首選座缸閥方案。

2.3對于第3檔抽汽，其參數與采暖供熱抽汽基本相同，采用常規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整抽汽的方案是最成熟可靠的方案。

3.結束語

300MW級機組是國內熱電聯產機組的主流機型，為了滿足熱用戶的各種參數及用量的工業熱負荷及采暖熱負荷，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，希望能給熱電機組選型提供參考，在工程前期及主機選型階段，充分根據各個工程自身的熱負荷特性，選擇到經濟、適用、可靠的機組。

參考文獻：

[1] 李勁松.《300MW熱電聯產汽輪機方案論證報告》 東方汽輪機有限公司.

[2]《73F機型說明書》 哈爾濱汽輪機廠.