300MW级亚临界汽轮机抽汽方式、结构特点及选型的讨论

石磊

摘要：本文介绍了300MW级供热机组工业供汽的各种抽汽方式及结构特点，同时通过某项目工程对各种抽汽方式的选择进行了示例，希望对广大同行起到参考作用。

关键词：热电联产；300MW级供热机组；工业抽汽；旋转隔板；座缸阀

概述

随着我国经济规模的不断发展和壮大，越来越多的大容量、高参数机组投入运行，但300MW级供热机组以其具有的热电比高、技术成熟、可靠性好等优点，仍为热电联产机组的主流机型。

热电联产机组所供的“热”一般有两种形式：

第一种是在热电厂的换热首站内将汽轮机采暖抽汽的热量通过换热器传递给热网循环水，供城市居民冬季集中采暖所用，这种供热形式的特点是汽轮机抽汽一般为汽轮机中压缸排汽即可满足对外供热130℃的要求，其参数约为0.3～0.6MPa，260℃，其调整方式一般为通过中低压缸联通管蝶阀调整；

第二种为直接将汽轮机抽汽供给热电厂附近的工业用户，供其生产使用，这种供热形式的特点是不同的工业用户对蒸汽参数的要求不同，且要求有100%的供热可靠性。

本文以某电厂2×300MW热电联产机组工程（以下简称xx工程）的热负荷需求为例，讨论300MW级热电联产机组汽轮机选型要求，提出选型建议，供同行参考。

1.汽轮机的各种抽汽方案

根据向各汽轮机制造厂调研的结果，目前低压抽汽（约0.6MPa，包含采暖抽汽）均为中压缸排汽，其调整方式均靠中低压缸连通管蝶阀开度实现调整。因此，对于低压抽汽的抽汽方案可确定为中低压连通管蝶阀调整，抽汽口位于中压缸排汽口正下方，在满足汽轮机低压缸最小冷却流量的前提下，一般最大抽汽能力约550t/h。

下面重点介绍300MW级机组高参数工业抽汽的几种抽汽方案。

1.1汽轮机回热抽汽管道开孔抽汽

汽轮机回热抽汽管道开孔抽汽是最简单的一种抽汽方式。选一级最接近且略高于工业供汽参数要求的回热抽汽管道上开孔作为工业抽汽口。

一般来说，在各级回热抽汽管道上的抽汽量有如下限制：

（1）一段抽汽最大允许抽出的工业抽汽量为20t/h左右，三段及四段抽汽最大允许抽出的工业抽汽量为50t/h左右。

（2）对于高压缸排汽（二段抽汽），由于受到锅炉再热器最小蒸汽通流量的限制，通常可允许的抽汽量为50t/h～80t/h。

（3）六段及其以后的各级回热抽汽，由于其参数较低，不能满足一般工业抽汽热用户的需求，不再讨论其抽汽量限制值。

1.2利用汽轮机中压主汽阀的调节作用，从高温再热管道上开孔抽汽

一般汽轮机制造厂允许从高温再热管道上的最大抽汽约为150t/h；对于新建机组，经汽轮机制造厂在设计制造阶段考虑此不利工况后，其允许最大抽汽量也不会超过300t/h。

1.3压力匹配器

压力匹配器多用于出口蒸汽流量在100t/h以下的场合，因此，我们认为，压力匹配器可解决抽汽量较小时的抽汽问题。

1.4 汽缸内部加装旋转隔板

汽缸内部加装旋转隔板的抽汽方式是在抽汽口后增设一个旋转隔板，采用旋转隔板控制抽汽压力和流量。

旋转隔板适用抽汽压力不大于1.8MPa，最大抽汽量可满足550t/h。当抽汽流量小于10%当地流量时，不建议采用旋转隔板结构，因旋转隔板压力损失大，对整个机组的效率影响大。

1.5 汽缸本体加装座缸阀

座缸阀是由哈汽和东汽为了适应300MW级热电联产机组的高参数、大流量工业抽汽而设计的。座缸阀的结构形式为在中压缸外缸上部横向布置3个独立的调节腔室（东汽为4个），每个腔室配一台独立的油动机，油动机安装在阀盖上部的法兰面上，3个调节阀均可以独立控制。在座缸阀工作时，蒸汽由座缸阀前的一级排出后进入阀前腔室，工业抽汽口位于阀前腔室下部，阀前腔室与阀体联通，座缸阀阀碟前压力与抽汽口处压力相同，汽轮机在额定负荷运行时，将座缸阀全开，在阀前，一部分蒸汽经抽汽口抽出，另一部分蒸汽经座缸阀进入下一级继续做功，如果汽轮机在低负荷运行时，3个座缸阀依次将开度关小，使阀前腔室内的压力继续保持在额定抽汽压力下，此时将能保证抽汽参数满足热用户要求。

座缸阀所对应的抽汽压力介于1.5～5.0MPa之间，最大抽汽流量可满足300t/h。

座缸阀方案相比旋转隔板方案具有以下优点：

结构简单，技术成熟，各个调节阀为独立的腔室、配备独立的油动机，油动机安装在中压外缸顶部，动作力矩均可按汽缸内力考虑，对汽缸的力和力矩小，有利于汽缸的稳定性；

在实际运行时调节方案更加灵活、简洁；汽流扰动小；

阀后参数均匀，压力级动应力稳定；

进汽腔室与蒸汽室合为一体，无外部管道，安装维护方便。

与旋转隔板结构相同，当额定抽汽量不大于100t/h时，不建议采用座缸阀结构。

2.各抽汽方案对xx工程的适用性分析

由xx示例工程热负荷表可知，示例工程共需要三档抽汽：3.5MPa、2.1MPa、0.6MPa。

2.1对于第1档抽汽，压力较高（3.5MPa），但需求量并不大（20t/h），经比较分析可知，采用汽轮机回热抽汽管道开孔抽汽较为适合。

2.2对于第2档抽汽，压力也较高（2.1MPa），同时需求量也较大（180t/h），由于其压力较高，同时考虑抽汽方案的经济性，首选座缸阀方案。

2.3对于第3档抽汽，其参数与采暖供热抽汽基本相同，采用常规的中压缸排汽端下部抽汽，同时靠中低压缸连通管蝶阀开度调整抽汽的方案是最成熟可靠的方案。

3.结束语

300MW级机组是国内热电联产机组的主流机型，为了满足热用户的各种参数及用量的工业热负荷及采暖热负荷，其供热抽汽方式的种类也较多，本文对常用抽汽方式的特点及适用范围作了一个简单的总结，希望能给热电机组选型提供参考，在工程前期及主机选型阶段，充分根据各个工程自身的热负荷特性，选择到经济、适用、可靠的机组。

參考文献：

[1] 李劲松.《300MW热电联产汽轮机方案论证报告》 东方汽轮机有限公司.

[2]《73F机型说明书》 哈尔滨汽轮机厂.