一种用于超亚临界300MW以上汽轮机组的调节级喷嘴的制作方法

一种用于超亚临界300mw以上汽轮机组的调节级喷嘴
技术领域
1.本实用新型涉及发电设备技术领域，尤其是涉及一种用于超亚临界300mw汽轮机组的小流量喷嘴。


背景技术：

2.汽轮机中喷嘴的作用是将蒸汽的热能转变为动能，并使汽流按一定的方向进入调节级；喷嘴固定在蒸汽室上，引导汽流按一定的方向流入动叶汽道，是汽轮机实现能量转换的主要静止部件，大功率汽轮机大都采用喷嘴配汽方式。
3.超(亚)临界为300mw等级汽轮机组电厂，在原始设计时，均以额定300mw等级负荷为经济工况设计点，而机组实际运行时，一般长期处于40％
‑
60％的额定负荷运行，无法实现进汽阀门大开度运行，使进汽阀门节流损失偏大，进而影响了机组效率。
4.针对上述问题，申请人对不同负荷点边界条件的数据进行计算，根据经济性原则，对喷嘴进行改造，使300mw等级汽轮机组，在部分负荷时，阀门可大开度运行，减少节流损失，具备较好的经济性能。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种用于超亚临界300mw以上汽轮机组的调节级喷嘴，该调节级喷嘴通过使部分喷嘴组的汽道数减少，通流面积相应变小，在汽轮机组部分负荷时，阀门可大开度运行，减少了节流损失，具有较好的经济性能。
6.本实用新型提供一种用于超亚临界300mw以上汽轮机组的调节级喷嘴，包括：呈同心环体装配连接的四个喷嘴组，四个喷嘴组的喷嘴内环和喷嘴外环间设有多个汽道，其中，第一喷嘴组和第二喷嘴组关于同心环体呈中心对称布置，第三喷嘴组和第四喷嘴组关于同心环体呈中心对称布置，所述第一喷嘴组和所述第二喷嘴组均设有不多于9个汽道。
7.优选地，所述第三喷嘴组和所述第四喷嘴组均设有12个汽道。
8.优选地，所述第一喷嘴组和所述第二喷嘴组均设有9个汽道。
9.优选地，所述喷嘴组的进汽侧设置有进汽阀门，所述进汽阀门的远离所述喷嘴组一侧与锅炉蒸汽室相连通，通过所述进汽阀门可控制锅炉内的高温蒸汽流入所述汽道的流量。
10.优选地，所述喷嘴组的出汽侧与汽轮机组的进汽口相连通。
11.优选地，各个所述喷嘴组的进汽侧均设置有一个进汽阀门。
12.优选地，各个所述喷嘴组的出汽侧均设置有一喷嘴室，同一喷嘴组内各个喷嘴均与所述喷嘴室相连通，通过所述进汽阀门可控制进入所述喷嘴室内的高温蒸汽流量。
13.优选地，通过控制各个所述进汽阀门开闭使通过所述喷嘴组的通流面积为7577mm2～17680mm2。
14.优选地，通过控制各个所述进汽阀门开闭使通过所述喷嘴组的进汽度为0.4091～0.9545。
15.本实用新型的技术方案通过进汽阀门开度分别控制4个喷嘴组的进汽量，通过减少第一、二喷嘴组的汽道数，汽道数减少后，通流面积相应变小，在汽轮机组部分负荷时，进汽阀门可大开度运行，减少了节流损失，使汽轮机组在部分负荷的情况下，提高汽轮机组的经济性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本实用新型中调节级喷嘴的装配示意图；
18.图2为本实用新型中喷嘴与进汽阀门和汽轮机组的安装示意图；
19.图3为本实用新型中第一喷嘴组和第三喷嘴组沿穿过各汽道中部的节圆展开后的结构示意图；
20.图4为本实用新型中第二喷嘴组和第四喷嘴组沿穿过各汽道中部的节圆展开后的结构示意图。
21.附图标记说明：
22.101：第一喷嘴组；102：第二喷嘴组；103：第三喷嘴组；104：第四喷嘴组；2：喷嘴内环；3：喷嘴外环；4：汽道；5：进汽阀门；6：喷嘴室；7：销钉；8：喷嘴；9：汽轮机组。
具体实施方式
23.下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
25.此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.如图1所示，本实用新型提供了一种用于超亚临界300mw以上汽轮机组的调节级喷嘴，包括呈同心环体装配连接的四个喷嘴组，四个喷嘴组为第一喷嘴组101、第二喷嘴组
102、第三喷嘴组103和第四喷嘴组104，其中，第一喷嘴组101和第二喷嘴组102关于同心环体的中心呈中心对称布置，第三喷嘴组103和第四喷嘴组104关于同心环体的中心呈中心对称布置，同心环体的内侧为喷嘴内环2，外侧为喷嘴外环3，喷嘴内环2和喷嘴外环3之间设有多个汽道4，通过汽道4可将由锅炉加热产生的高温蒸汽通入汽轮机组内进行膨胀做功发电。
27.如图2、3所示，喷嘴内环2一侧为进汽侧，进汽侧设置有进汽阀门5，每组喷嘴组的进汽侧对应设置有一个进汽阀门5，进汽阀门5设于各个喷嘴组和锅炉蒸汽室之间，锅炉产生的高温蒸汽由蒸汽室经进汽阀门5进入汽道4，每个喷嘴组内的各个喷嘴共用一个喷嘴室6，各个喷嘴8通过销钉7固定于喷嘴室6内，高温蒸汽经汽道4后在喷嘴室6内积聚，经各个喷嘴8喷出，通过进汽阀门5可以控制通过各个喷嘴组的汽道4的流通面积，进而控制高温蒸汽的流量。
28.喷嘴外环3位于喷嘴组的出汽一侧，出汽一侧与汽轮机组9相接通，高温蒸汽通过各个喷嘴组进行调节后，进入汽轮机组9，膨胀做功，将热能转化为机械能，带动发电机组进行发电。
29.由于原始设计时，调节级喷嘴均以额定30万千瓦等级负荷为经济工况设计点，而机组实际运行时，其长期处于40％
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60％额定负荷运行，无法实现进汽阀门5大开度运行，会造成一定的节流损失，进而影响机组的发电效率。为减少汽轮机组在使用过程中的节流损失，适当改变喷嘴面积，使机组在部分负荷时节流损失有效降低，进而提高经济效益。
30.现以某电厂近两年运行统计数据为基础，对其使用的超临界350mw的凝汽式汽轮机组，首先，根据机组在不同负荷下实际运行时，不同程度减小喷嘴数量后的经济性变化进行计算。
31.其中，2019年边界条件统计表如下表1所示：
32.负荷点主汽压力主汽温度再热温度背压mwmpa.a℃℃kpa.a36024.25665668.5350245665668.5315235665667.5280215665667.2245195665666.7210165665666.1175145665555.414012.5566545510511.65505364.57011.65505364.4
33.表12020年边界条件统计表如下表2所示：
34.负荷点主汽压力主汽温度再热温度背压mwmpa.a℃℃kpa.a360245535617.535023.85605637.5
31522.85605637.528021.25585607.424519.15605586.521016.85545526.117514.95555525.414012.95585495.310512.45555455.27011.55355204.3
35.表2
36.通过某电厂提供的各负荷点边界条件数据进行计算，将低负荷所处的第一喷嘴组101及第二喷嘴组102的喷嘴数减小，第三喷嘴组103及第四喷嘴组104的喷嘴数不变，进行热耗计算对比，其中，2019年的热耗数据计算如下表3所示：
[0037][0038][0039]
表32020年的热耗数据计算如下表4所示：
[0040][0041]
表4
[0042]
由表3、4中数据可见，2019年数据与2020年数据在经济性分布上基本一致，当机组实际工作负荷在60％的额定负荷以上时，原有喷嘴经济性有优势；当机组实际工作负荷在40％
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60％的额定负荷范围内时，第一喷嘴组101和第二喷嘴组102的喷嘴数减至9个时，有经济性优势；当机组实际工作负荷在30％
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40％的额定负荷范围内时，第一喷嘴组101和第二喷嘴组102的喷嘴数减至8个时，有经济性优势；当机组实际工作负荷在30％的额定负荷以下时，第一喷嘴组101和第二喷嘴组102的喷嘴数减至7个时，有经济性优势。
[0043]
然后，根据机组实际运行时的负荷分配，进行全年或一段时间的加权热耗计算并进行对比，2019年和2020年的负荷数据统计分别如下表5和表6所示：
[0044][0045]
表5
[0046]
[0047][0048]
表6根据所列各负荷范围占比情况，计算加权热耗，所用公式如下：
[0049][0050]
得到2019年和2020年加权热耗计算结果如下表7：
[0051][0052]
表7
[0053]
最后，根据表7中各组喷嘴数对应的热耗，再结合机组实际运行特点，选定喷嘴减小的幅度，计算减小喷嘴数后的具体收益。
[0054]
根据某电厂2019年和2020年全年负荷的分配特点，按照全年的运行负荷进行加权，将第一喷嘴组101和第二喷嘴组102的喷嘴数改为9个方案与原始喷嘴相比，其经济性收益最大，分别为18.6kj/kwh和18.8kj/kwh。
[0055]
从机组输出能力考虑，按照电厂提供的数据计算，将第一喷嘴组101和第二喷嘴组102的喷嘴数改小后，机组仍能实现满发，只是最大进汽余量会随之减小，具体数据见下表8。
[0056]
喷嘴数最大进汽能力t/h进汽能力变化％10/10/12/121128/9/9/12/121115
‑
1.1528/8/12/121107
‑
1.8627/7/12/121098
‑
2.66
[0057]
表8
[0058]
在不改变喷嘴室6和喷嘴组进汽弧段装配结构的情况下，仅仅减少第一喷嘴组101、第二喷嘴组102拥有的汽道4的数量(将原有的10个汽道改造为9个汽道)，汽道4数量减少，通流面积相应变小，在部分负荷时，阀门可大开度运行，减少了节流损失，具有较好的经济性能。
[0059]
改造后的调节级喷嘴的结构参数如下表9所示：
[0060][0061][0062]
表9
[0063]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施
例技术方案的范围。