試析低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

摘 要：隨著我國各領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)規(guī)模的日趨擴(kuò)大，在諸多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域所使用的設(shè)備也有所改進(jìn)。就從低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容來看，作為一種新型蒸汽設(shè)備，它的設(shè)計(jì)理念較為獨(dú)特，采用的是飽和蒸汽作為進(jìn)汽，而且不用中壓缸，同時(shí)，絕大多數(shù)的低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備采用的是半轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)，這些設(shè)計(jì)內(nèi)容為低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)性能的提升帶來了保障。該文就低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主體內(nèi)容及其細(xì)節(jié)問題進(jìn)行闡釋，以期為該項(xiàng)目研究與實(shí)踐帶來有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：低壓飽和蒸汽汽輪機(jī) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)

中圖分類號：TK262 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（b）-0084-01

低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的提出，是為了順應(yīng)國家所提出的工業(yè)生產(chǎn)“節(jié)能減排”的政策要求。憑借低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備的運(yùn)行能夠?qū)⑸倭磕茉椿厥赵倮茫瑫r(shí)，還可以避免環(huán)境污染。低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠體現(xiàn)出現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)節(jié)能環(huán)保之間的協(xié)調(diào)性。

1 低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備的應(yīng)用范圍及其主要特征分析

1.1 低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備的使用范圍

簡單來說，所謂的“低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)”指的是以飽和狀態(tài)的蒸汽作為新蒸汽的汽輪機(jī)設(shè)備，該設(shè)備被廣泛應(yīng)用在了各個(gè)堆型的核電站項(xiàng)目中，當(dāng)前，很多應(yīng)用低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備的領(lǐng)域仍在不斷拓展。

1.2 低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備的主要設(shè)計(jì)特征分析

在工業(yè)生產(chǎn)單位中，尤其是電廠汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的設(shè)置，往往需要采用低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備，另外，煉鋼廠的高溫冶煉余熱煙道的蒸汽發(fā)生器等部件，也利用了低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)原理。

1.2.1 采用飽和蒸汽作為進(jìn)汽

鑒于低壓飽和蒸汽壓力、溫度都較低，且濕度較高，如若進(jìn)行長距離的輸送，則造成的流動資源損失較大，而且，對流經(jīng)的設(shè)備的腐蝕作用也較為嚴(yán)重，亟待一種科學(xué)、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案來對其構(gòu)造加以改善。采用飽和蒸汽作為進(jìn)汽，則一般需采用5～7MPa的飽和蒸汽，在低壓缸設(shè)備中，單位質(zhì)量的蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功時(shí)所發(fā)出的熱能有所降低，甚至在較大功率的飽和蒸汽輪機(jī)設(shè)備中，高壓缸也與低壓缸的運(yùn)作模式類似，同采用的是分流結(jié)構(gòu)來處理。

1.2.2 低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備不采用中壓缸裝置

從低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備的基本形態(tài)來看，其設(shè)備較小，中壓缸在設(shè)備中的性能不明顯，則將其剔除掉，這樣一來，汽輪機(jī)的進(jìn)汽、排汽裝置以及管道系統(tǒng)中的汽流能量損失就相對增大。

1.2.3 設(shè)計(jì)方案中采用半轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)

實(shí)質(zhì)上，盡管是在相同的低壓缸排汽壓力之下，低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)的排汽容積流量約增大一倍之多，基于此，在設(shè)計(jì)低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備的過程中，可以采用大功率飽和蒸汽汽輪機(jī)的1500轉(zhuǎn)/分（50Hz）或者是1800轉(zhuǎn)/分（60Hz）的半轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)來優(yōu)化設(shè)計(jì)。從具體的實(shí)踐操作過程來看，為了更好地提升設(shè)備系統(tǒng)的性能，目前很多50Hz的大功率飽和蒸汽汽輪機(jī)組則采用了全轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)，極大地增強(qiáng)了整個(gè)低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效能[1]。

2 低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)的系統(tǒng)流程及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

低壓飽和蒸汽的利用方法主要有兩種，其中一種是螺桿膨脹動力機(jī)技術(shù)，該技術(shù)的核心基礎(chǔ)便是機(jī)械部件的膨脹做功，起到一定的節(jié)能效用；另一種方法為特種工業(yè)汽輪機(jī)技術(shù)，則是將沒有消耗的能源重新回收并利用，降低工業(yè)生產(chǎn)所對大氣環(huán)境所造成的中低溫蒸汽物質(zhì)污染[2]。就從低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備的系統(tǒng)流程來看，每一環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)都要本著節(jié)能、高效、合理的原則來執(zhí)行，具體如圖1所示。

從圖1中可以看到，低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備在運(yùn)作的過程中，整個(gè)熱力系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)較為縝密，如若任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)，都可能造成整體的低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)運(yùn)作不佳。實(shí)際上，高壓缸和低壓缸是汽輪機(jī)設(shè)備的兩個(gè)系統(tǒng)分支，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式是將二者協(xié)同設(shè)計(jì)，如若僅考慮低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，則僅考慮“低壓缸”部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[3]。

具體來看，低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備典型熱力系統(tǒng)流程，首先，從飽和的新汽進(jìn)入到低壓缸設(shè)備以后，接下來，經(jīng)發(fā)電機(jī)部件的助力，促使低壓缸中的蒸汽壓入到加熱器裝置中，且一部分蒸汽進(jìn)入到凝汽器裝置中，由于低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備的進(jìn)口蒸汽處于飽和的狀態(tài)，為了避免游離水分子的擴(kuò)散會腐蝕設(shè)備，則采取“中間再熱式”手段對其進(jìn)行除濕處理，最終，無論是加熱器裝置還是凝汽器裝置中的蒸汽，都通過汽輪機(jī)設(shè)備的運(yùn)作而排出去。

3 結(jié)語

通過研究低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備的應(yīng)用范圍及其特征，能夠更清楚地了解到在實(shí)踐過程中低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備的實(shí)際功用，憑借以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，將低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備的總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)重新梳理，重點(diǎn)突出該設(shè)備的節(jié)能環(huán)保特性，它的設(shè)計(jì)理念較以往有所改進(jìn)，采用的是飽和蒸汽作為進(jìn)汽，而且不用中壓缸，同時(shí)，絕大多數(shù)的低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備采用的是半轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)，也有部分設(shè)備采用的是全轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)。從目前的工業(yè)生產(chǎn)狀況來看，低壓飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備的應(yīng)用范圍將會進(jìn)一步擴(kuò)大，為我國核電站建設(shè)及維護(hù)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

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