[发明专利]一种多级段串联式汽轮机系统及其使用方法

说明书

本发明提供一种多级段串联式汽轮机系统，包括进汽热端、多级段串联式汽轮机、排汽冷端和功率输出端。进汽热端向多级段串联式汽轮机提供高参数蒸汽，多级段串联式汽轮机将高参数蒸汽转换为低参数蒸汽，排汽冷端接收低参数蒸汽。功率输出端与多级段串联式汽轮机连接。多级段串联式汽轮机包括转子和多个透平级段，多个透平级段依次串联在转子上，每个透平级段均开设有进汽口和出汽口。沿蒸汽膨胀方向，前一个透平级段的出汽口与后一个透平级段的进汽口连接，以使多个透平级段之间的蒸汽相互流通。本发明可以使每个透平级段的焓降满足最佳速比要求，多级段串联式汽轮机在负荷变化时具有较高工作效率。

技术领域

本发明涉及汽轮机技术领域，尤其涉及一种可根据机组负荷调整各级段焓降分配的多级段串联式汽轮机系统及其使用方法。

背景技术

随着新能源发电装机占比的逐年增加，越来越多的火电汽轮机组不得不降低负荷运行，且电网要求承担调峰功能，致使机组负荷频繁变化。发电用汽轮机一般采用定转速运行，当负荷发生变化时，汽轮机调节级蒸汽焓降将随负荷变化而增减，导致级速比偏离最佳值，造成汽轮机效率降低。特别是在调节级焓降数值较大的低负荷工况，汽轮机组的经济性将变差。

在机组降低负荷时，可考虑用外置多级汽轮机代替调节级来承担巨大的蒸汽焓降，因为增加级数可以使各级分配的焓降减小，进而使级速比达到最佳值，实现低负荷工况的高效率运行。但是，当机组负荷升高时，外置汽轮机的总焓降将大幅减小，其级数多又将导致速比偏离最佳值，造成效率降低。因此，解决负荷与叶片级数的匹配问题将是实现外置汽轮机在较宽负荷范围内都具有高效率的关键课题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种多级段串联式汽轮机系统及其使用方法，当多级段串联式汽轮机负荷变化时，通过调节多个透平级段对应的流量调节装置调整蒸汽流量流经的叶片级数量，流经的叶片级数量可以改变多级段串联式汽轮机的焓降分配，使每个透平级段的焓降均满足最佳速比要求，以确保多级段串联式汽轮机在负荷变化时具有较高的效率。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种多级段串联式汽轮机系统，包括：进汽热端、多级段串联式汽轮机、排汽冷端和功率输出端，其中，进汽热端向多级段串联式汽轮机提供高参数蒸汽，多级段串联式汽轮机将高参数蒸汽转换为低参数蒸汽，排汽冷端接收低参数蒸汽。功率输出端与多级段串联式汽轮机连接，以输出功率做功。其中，多级段串联式汽轮机包括转子和多个透平级段，多个透平级段依次串联在转子上，每个透平级段均开设有进汽口和出汽口。沿蒸汽膨胀方向，前一个透平级段的出汽口与后一个透平级段的进汽口连接，以使多个透平级段之间的蒸汽相互流通。

可选地，进汽热端的蒸汽依次通过进汽管路和进汽阀门进入多级段串联式汽轮机，其中，进汽阀门用于控制进汽热端的进入蒸汽流量。

可选地，每个透平级段均设置有至少一个叶片级，用于蒸汽膨胀做功。

可选地，每个透平级段的出汽口还连接有一个排汽支管路，每个排汽支管路上还设有流量调节装置，用于调节排汽支管路的蒸汽流量。

可选地，每个排汽支管路经过流量调节装置后共同汇入一个排汽总管路，排汽总管路与排汽冷端相连，用于接收多级段串联式汽轮机的排汽。

可选地，进汽热端包括锅炉或蒸汽母管。

可选地，排汽冷端包括凝汽器或蒸汽母管。

可选地，功率输出端通过联轴器或变速箱与多级段串联式汽轮机的转子相连。

可选地，功率输出端包括发电机、泵、风机或压缩机。