一种新型1000MW等级二次再热630℃汽轮机及配套双机回热系统的制作方法

一种新型1000mw等级二次再热630
℃
汽轮机及配套双机回热系统
技术领域
1.本发明涉及汽轮机和双机回热系统技术领域，特别涉及一种新型1000mw等级二次再 热630℃汽轮机及配套双机回热系统。


背景技术：

2.现有二次再热汽轮机主汽温度固化参数为600℃～605℃，再热温度固化参数为 620℃～622℃，在超高蒸汽参数应用领域技术开拓中急需开展中间级参数等级汽轮机设计 及系统创新应用研究示范，实现电站发电效率的突破，打造国家煤电清洁高效可持续能源 发展版图；另常规参数二次再热汽轮机均为常规回热系统设计，通流中间级的抽汽会影响 蒸汽在通流内流动效率，630℃进汽温度高压和中压抽汽均存在较大的蒸汽过热度，回热 系统损失增加，从而影响蒸汽参数提升带来的汽轮机性能收益，同时锅炉主再热蒸汽管 道、回热抽汽管道和高压加热器因温度提升造价亦大幅提升，并加剧高压加热器的高温应 用风险，亟待进行相应的回热系统创新设计。
3.综上所述，现有的二次再热汽轮机存在回热系统损失增加，从而影响蒸汽参数提升 带来的汽轮机性能收益，以及造价大幅提升，并加剧高压加热器的高温应用风险的问题。


技术实现要素：

4.本发明为克服现有的二次再热汽轮机存在回热系统损失增加，从而影响蒸汽参数提 升带来的汽轮机性能收益，以及造价大幅提升，并加剧高压加热器的高温应用风险的问题。 进而提供一种新型1000mw等级二次再热630℃汽轮机及配套双机回热系统。
5.本发明的技术方案是：
6.一种新型1000mw等级二次再热630℃汽轮机及配套双机回热系统，它包括汽轮机和 双机回热系统；
7.汽轮机配套应用双机回热系统；
8.汽轮机包括超高压模块、高压模块、中压模块、一号低压模块、二号低压模块、一号 轴承箱、二号轴承箱、三号轴承箱、四号轴承箱、五号轴承箱、六号轴承箱、多个定中心 梁和多个下缸猫爪；
9.超高压模块的调端通过定中心梁与一号轴承箱固定连接，超高压模块的电端通过定中 心梁与二号轴承箱的一端固定连接，二号轴承箱的另一端与高压模块的调端通过定中心梁 固定连接，高压模块的电端通过下缸猫爪与三号轴承箱的一端滑动接触，三号轴承箱的另 一端与中压模块的调端通过下缸猫爪滑动接触，中压模块的电端与四号轴承箱的一端通过 定中心梁固定连接，四号轴承箱的另一端与一号低压模块的调端固定连接，一号低压模块 的电端与五号轴承箱的一端固定连接，五号轴承箱的另一端与二号低压模块的调端固定连 接，二号低压模块的电端与六号轴承箱的一端固定连接，六号轴承箱的另一端
通过定中心梁固定连接，高压模块2的电端通过下缸猫爪与三号轴承箱8的一端滑动接触， 三号轴承箱8的另一端与中压模块3的调端通过下缸猫爪滑动接触，中压模块3的电端与 四号轴承箱9的一端通过定中心梁固定连接，四号轴承箱9的另一端与一号低压模块4 的调端固定连接，一号低压模块4的电端与五号轴承箱10的一端固定连接，五号轴承箱 10的另一端与二号低压模块5的调端固定连接，二号低压模块5的电端与六号轴承箱11 的一端固定连接，六号轴承箱11的另一端与发电机12固定连接；
24.双机回热系统11通过管道分别与超高压模块1、中压模块3、一号低压模块4和二号 低压模块5连接，且一号低压模块4和二号低压模块5均与双机回热系统11的连接方式 相同。
25.如此设置是超高压模块1和高压模块2采用单流对称布置，超高压转子1-6和高压转 子2-6均自带超高压平衡鼓汽封1-5和高压平衡鼓汽封2-5，且超高压平衡鼓汽封1-5和 高压平衡鼓汽封2-5均采用单缸自平衡推力系统设计，超高压模块1和高压模块2采用单 流对称布置更有利于变工况情况下整机推力的平衡，中压模块3、一号低压模块4和二号 低压模块5双分流，推力自平衡。
26.具体实施方式二：结合图7说明本实施方式，本实施方式的 双机回热系统11包括第一单元回热系统和第二单元回热系统；
27.第一单元回热系统包括凝汽器11-3、凝汽器进汽管道凝汽器进汽管道11-4、凝结水 泵、汽封冷却器、9号低压加热器11-5、9号低压加热器抽汽管道11-6、10号低压加热 器11-7、10号低压加热器抽汽管道11-8、11号低压加热器11-9、11号低压加热器抽汽 管道11-10、12号低压加热器11-11和12号低压加热器抽汽管道11-12；
28.一号低压模块4通过9号低压加热器抽汽管道11-6与9号低压加热器11-5连接， 一号低压模块4通过10号低压加热器抽汽管道11-8与10号低压加热器11-7连接，一号 低压模块4通过11号低压加热器抽汽管道11-10与11号低压加热器11-9连接，一号低 压模块4通过12号低压加热器抽汽管道11-12与12号低压加热器11-11连接，一号低压 模块4通过凝汽器进汽管道凝汽器进汽管道11-4与凝汽器11-3连接，9号低压加热器 11-5、10号低压加热器11-7、11号低压加热器11-9、12号低压加热器11-11、汽封冷却 器和凝汽器11-3沿双机回热系统11的长度方向从右至左依次连接，12号低压加热器 11-11、凝结水泵、汽封冷却器和凝汽器11-3连接，12号低压加热器11-11通过管道与 凝汽器11-3连接。
29.第二单元回热系统包括主循环给水泵汽轮机11-1、主循环给水泵汽轮机进汽管道 11-2、一号高压加热器11-13、一号高压加热器抽汽管道11-14、二号高压加热器11-15、 二号高压加热器抽汽管道11-16、三号高压加热器11-17、三号高压加热器抽汽管道11-18、 四号高压加热器11-19、四号高压加热器抽汽管道11-20、五号高压加热器11-21、五号 高压加热器抽汽管道11-22、除氧器11-23、除氧器器抽汽管道11-24、七号低压加热器 11-25、主循环给水泵汽轮机排汽管道11-26、溢流调节阀11-27、溢流管道11-28和八号 低压加热器11-29；
30.超高压模块1通过主循环给水泵汽轮机进汽管道11-2与主循环给水泵汽轮机11-1 连接，超高压模块1通过超高压模块1中的超高压的排气管道与一号高压加热器11-13 连接，主循环给水泵汽轮机11-1分别通过二号高压加热器抽汽管道11-16、三号高压加 热器抽汽管道11-18、四号高压加热器抽汽管道11-20、五号高压加热器抽汽管道11-22、 除氧器
压正方向静叶片；
42.中压外缸3-1的内部布置有中压内缸3-2，中压转子3-4布置在中压内缸3-2的内部 水平中心，且中压转子3-4与超高压转子1-6和高压转子2-6同心设置，一个中压排汽侧 端汽封3-3设置在中压外缸3-1的调端，另一个中压排汽侧端汽封3-3设置在中压外缸 3-1的电端，中压正方向动叶片和中压正方向静叶片均分别装配在中压转子3-4和中压内 缸3-2上。
43.如此设置是中压转子采用焊接结构，可有效提高630℃蒸汽温度适应能力和应用可靠 性及安全性。如此设置是中压模块3采用2
×
180
°
切向蜗壳进汽结构，可有效的降低蒸汽 在缸体进口位置的压力损失，提高蒸汽动能转换效率。其他与具体实施方式一至五任意一 项相同。
44.具体实施方式七：结合图3说明本实施方式，本实施方式的一号低压模块4和二号低 压模块5的结构相同；
45.一号低压模块4包括低压外缸4-1、低压内缸4-2、两个低压排汽侧端汽封4-3、两 个端部波纹节4-4、低压转子4-5、低压正方形动叶片、低压正方形静叶片和隔板套；
46.低压外缸4-1的内部布置有低压内缸4-2，低压内缸4-2的内部布置有低压转子4-5， 一个低压排汽侧端汽封4-3和一个端部波纹节4-4均依次布置在低压外缸4-1的调端，另 一个端部波纹节4-4和一个低压排汽侧端汽封4-3均依次布置在低压外缸4-1的电端，低 压正方形动叶片和低压正方形静叶片均分别装配在低压转子4-5、低压内缸和隔板套上。
47.如此设置是一号低压模块4采用360
°
蜗壳进汽式低压整体铸铁内缸，刚度好，变形 量有小，可杜绝中分面变形产生漏汽损失，蜗壳进汽可有效降低进口位置压力损失，提高 低压缸效率，低压内缸4-2通过支撑臂坐落于基础上的外缸撑脚处，即低压内缸4-2采用 落地式结构，使其更加适应大范围的真空变化和排汽温度变化，永远能够保证转子与静子 部件的精确对中。其他与具体实施方式一至六任意一项相同。
48.具体实施方式八：结合图3说明本实施方式，本实施方式的它还包括中低压连通管 16，
49.中低压连通管16设置在中压模块3、四号轴承箱9、一号低压模块4、五号轴承箱10 和二号低压模块5的正上方；
50.中低压连通管16包括一号连接管16-1、二号连接管16-2、三号连接管16-3、四号 连接管16-4和直管16-5；
51.一号连接管16-1、二号连接管16-2、三号连接管16-3、四号连接管16-4和直管16-5 为一体件；
52.一号连接管16-1、二号连接管16-2、三号连接管16-3、四号连接管16-4均设置在 直管16-5的下方，一号连接管16-1与中压外缸3-1的调端连接且两者相互连通，二号连 接管16-2与中压外缸3-1的电端连接且两者相互连通，三号连接管16-3与低压外缸4-1 的中部连接且两者相互连通，四号连接管16-4与二号低压模块5的低压外缸中部连接且 两者相互连通。
53.其他与具体实施方式一至七任意一项相同。
54.具体实施方式九：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的汽轮机还包括推力 轴承，
55.推力轴承布置在二号轴承箱7上，绝对死点分别位于一号低压模块4的中部、二号低 压模块5的中部、三号轴承箱8底部的横向定位键与纵向定位键的交点处。
56.如此设置是一号轴承箱6、二号轴承箱7、三号轴承箱8、四号轴承箱9、五号轴承箱 10和六号轴承箱11均采用落地结构支撑于基架上，超高压外缸1-1和高压外缸2-1的调 端和电端分别通过下猫爪支撑在一号轴承箱6、二号轴承箱7和三号轴承箱8上，超高压 外缸1-1和高压外缸2-1采用定中心梁推拉机构与轴承箱轴向固定，改变轴系箱受力位置 以降低缸体对轴承箱的作用力，超高压缸、高压缸、一号轴承箱6和二号轴承箱7一起以 三号轴承箱8为绝对死点向机头方向膨胀。中压外缸3-1的调端和电端分别通过下猫爪支 撑在三号轴承箱8和四号轴承箱9上，中压外缸3-1采用定中心梁推拉机构与轴承箱轴向 固定，中压外缸3-1、四号轴承箱9一起以三号轴承箱8为绝对死点向中压外缸3-1的电 端方向膨胀，一号低压模块4和二号低压模块5分别以自身的死点向电、调端自由膨胀， 推力轴承布置在二号轴承箱7上，转子以此为基点，超高压转子1-6向调端即机头方向膨 胀，高压转子2-6、中压转子3-4、低压转子4-5和二号低压模块5的低压转子向电端方 向膨胀。其他与具体实施方式一至八任意一项相同。
57.具体实施方式十：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的超高压模块1和高 压模块2均采用2
×
180
°
切向蜗壳进汽结构，并配置横置静叶保证进汽效率。超高压模 块1和高压模块2均采用双层缸结构，超高压内缸1-2和高压内缸2-2均采用规则的圆筒 形结构，结构简单紧凑，膨胀均匀，热应力小，更有利于机组快速启停及变负荷适应需求。 超高压内缸1-2和高压内缸2-2均内缸采用红套环密封形式，适用于更高压力和温度的蒸 汽参数设计，密封性能好，模块化厂内总装，整体发货到现场，强度校核超过20万小时， 可满足10年大修周期。其他与具体实施方式一至九任意一项相同。
58.具体实施方式十一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的中压模块3采用 2
×
180
°
切向蜗壳进汽结构，双层缸、对称分流设计，双层缸结构可有效降低外缸的工作 温度，节约耐高温材料及控制外缸的膨胀量，同时也方便布置环形进汽室，双分流可有效 降低中压缸末级叶片高度，提高叶片应用成熟性。其他与具体实施方式一至十任意一项相 同。
59.具体实施方式十二：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的一号低压模块4和二 号低压模块5采用360
°
蜗壳进汽式低压整体铸铁内缸，刚度好，变形量有小，杜绝中分面 变形产生漏汽损失，蜗壳进汽可有效降低进口位置压力损失，提高低压缸效率，内缸通过 支撑臂坐落于基础上的外缸撑脚处，即内缸采用落地式结构，使其更加适应大范围的真空 变化和排汽温度变化，永远能够保证转子与静子部件的精确对中。其他与具体实施方式一 至十一任意一项相同。
60.具体实施方式十三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的超高压转子1-6、高压转 子2-6低压转子4-5和二号低压模块5的低压转子均为整锻转子；中压转子3-4采用改良 fb2 2.25cr焊接结构，中压转子3-4的中间为改良fb2材质，中压转子3-4的两端为2.25cr 材质，具有不同的机械强度性能，匹配630℃进汽温度设计，应用安全性和可靠性更高。其 他与具体实施方式一至十二任意一项相同。
61.具体实施方式十四：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的超高压模块1、高压 模块2和中压模块3通流根据进汽参数进行全三维气动优化设计，多级反动式通流选
型及高 效宽负荷后加载叶型应用并配备叶型端壁优化，以提高通流气动效率和变负荷适应特性。 除低压末两级隔板外，其余超高压模块1、高压模块2、中压模块3、一号低压模块4和二号 低压模块5的全部静叶、动叶采用预扭装配式结构，与传统焊接隔板相比，装配式结构没有 焊缝，避免了焊接和焊接后的热处理产生的通流变形，通流加工精度更高，无运行焊接热 应力释放，长时保效性更好，机组老化速率降低。其他与具体实施方式一至十三中任意一 项相同。
62.具体实施方式十五：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的超高压模块1、高压 模块2和中压模块3均采用n 1轴承支撑方式，缩短轴系长度，在保证机组具有高循环效率、 高安全性的前提下，最大程度缩短机组总长，减少机组占地面积，节约现场空间，降低电 站基建成本。其他与具体实施方式一至十四任意一项相同。
63.具体实施方式十六：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的超高压模块1、高压 模块2、中压模块3、一号低压模块4和二号低压模块5均采用蜗壳进汽技术，阀门直连弹性 支撑，对汽缸的附加力小，阀门采用优异的扩散口流道设计并配合减速型蜗壳流道，最大 程度提高蒸汽周向均匀性降低蒸汽在进口位置流动损失，避免蒸汽压降发生在通流外，提 高蒸汽动能转换效率。其他与具体实施方式一至十五任意一项相同。
64.具体实施方式十七：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的超高压模块1、高压 模块2及中压模块3通流中间级无需设计回热抽汽，蒸汽在通流内的流动效率更高，可进一 步提高超超高压模块1、高压模块2和中压模块3效率。同时优化增加了一级高压加热器及一 级低压加热器，降低了各级回热抽汽过热度，可取消外置式蒸汽冷却器，汽轮机热力系统 循环效率显著提升。主循环汽轮机设计效率远高于常规给水泵汽轮机，同时节约锅炉再热 器管道耗材及回热系统成本。其他与具体实施方式一至十六任意一项相同。
65.工作原理:
66.汽轮机主蒸汽自锅炉过热器出口经超高压模块1进汽阀门进入反流的超高压反动式 压力级通流，做功后通过超高压外缸1-1下半上的排汽口一路进入一次再热器，一次再热 后的蒸汽经高压模块2进汽阀门进入顺流的高压缸反动式压力级通流，做功后经由高压外 缸2-1下半上的排汽口排入二次再热器，二次再热后的蒸汽通过布置在中压模块3两侧的 两个高压主汽调节联合阀14和两个中压主汽调节联合阀15进入中压模块3部分，流过正 反向反动式中压压力级通流，做功后通过中压外缸3-1上半的出口离开中压外缸3-1，出 口通过中低压连通管16分别与一号低压模块4和二号低压模块5连接，分别进入两个完 全相同的一号低压模块4和二号低压模块5，经低压通流后由一号低压模块4和二号低压 模块5的排汽缸下部排汽口进入凝汽器11-3，部分超高压模块1排汽经主循环给水泵汽 轮机进汽管道11-2进入主循环给水泵汽轮机11-1，主流经过通流3个压力级后部分蒸汽 抽出经二号高压加热器抽汽管道11-16进入二号高压加热器11-15，再经过4个压力级后 部分蒸汽抽出经三号高压加热器抽汽管道11-18进入三号高压加热器11-17，再经过4个 压力级后部分蒸汽抽出经四号高压加热器抽汽管道11-20进入四号高压加热器11-19，再 经过5个压力级后部分蒸汽抽出经五号高压加热器抽汽管道11-22进入五号高压加热器 11-21，再经过5个压力级后部分蒸汽抽出经除氧器器抽汽管道11-24进入除氧器11-23， 最后经过4个压力级后排出主循环给水泵汽轮机11-1，排出蒸汽一部分经主循环给水泵 汽轮机排汽管道11-26进入七号低压加热器11-25，剩余溢流蒸汽经溢流管道11-28进入 八号低压加热器11-29。
67.本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业技 术人员，未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施案例所做的任 何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围。