中间再热机组汽轮机设计课程设计专业论

1 引言

1.1汽轮机简介

汽轮机是以蒸汽为的旋转式热能动力机械，与其他原动机相比，它具有单机功率大、效率、运行平稳和使用寿命长等优点。

汽轮机的主要用途是作为发电用的原动机。在使用化石燃料的现代常规火力发电厂、核电站及地热发电站中，都采用汽轮机为动力的汽轮发电机组。汽轮机的排汽或中间抽汽还可用来满足生产和生活上的供热需要。在生产过程中有余能、余热的工厂企业中，还可以应用各种类不同品位的热能得以合理有效地利用。由于汽轮机能设计为变速运行，所以还可用它直接驱动各种从动机械，如泵、风机、高炉风机、压气机和船舶的螺旋桨等。因此，汽轮机在国民经济中起着极其重要的作用。

1.2 600MW汽轮机课程设计的意义

电力生产量是衡量一个国家经济发展水平的重要标志之一。电力工业为国民经济各个领域和部门提供电能，它的发展直接影响着国民经济的发展速度，因此，必须超前发展。装机容量从1949年占世界第25位，到如今的世界前列。600MW 火力发电机组具有容量大、参数高、能耗低、可靠性高、对环境污染小。电力事业发展的宏伟目标，要求汽轮机在容量和效率方面都要上一个新的台阶，在今后的一段时间内，我国火电的主力机组将是600MW—1000MW亚临界机组，同时要发展超临界机组。

1.3汽轮机课程设计要求：

1）汽轮机为基本负荷兼调峰运行；

2） 汽轮机型式 ：亚临界、反动、一次中间再热、水凝式.

1.4设计原则

根据以上设计要求，按给定的设计条件，选取有关参数，确定汽轮机通流部分尺寸，力求获得较高的汽轮机效率。汽轮机总体设计原则为在保证机组安全可靠的前提下，尽可能提高汽轮机的效率，降低能耗，提高机组经济性，即保证安全经济性。承担基本负荷兼调峰的汽轮机，其运行工况稳定，年利用率高。设计中的计算采用电子表格来计算，提高计算的效率和准确性,计算表格和附图统一见附录。

2 汽轮机结构型式选择

2.1 汽轮机参数、功率、型式的确定

2.1.1 汽轮机的初终参数的确定

（1）主蒸汽及再热蒸汽压力及温度确定

根据GB/T 754-2007 《发电用汽轮机参数系列》选取：

主蒸汽压力：16.7MPa

主蒸汽温度：537℃

对于中间再热机组，再热温度r t 是指蒸汽经中间再热器后汽轮机中压缸阀门前的温度。为充分利用材料潜力，一般都把再热温度取成与新汽温度相等或稍高一些。本例中取中间再热蒸汽额定温度537r t =℃。在0r t t =的条件下，最有利的中间再热压力r p 约是新汽压力0p 的16%－26%，本课程设计取19.2%。再

热压力损失为再热前压力的（8～12）%,本设计取10％

中间再热蒸汽额定压力019.2% 3.21r p p MPa =⨯=

再热压力损失10%0.321r r p p MPa ∆=⨯=

低温再热器管道及再热器管道阻力损失△p=0.101MPa

故：

再热蒸汽温度：537℃

再热蒸汽压力：3.21MPa

（2）汽轮机排气参数

高压缸排气的冷再热汽要流经冷再管道、再热器及热再管道，本设计再热汽从高压缸排除后到中压缸前的压力损失为0.422p MPa ∆=。

故高压缸排汽压力为： 3.863gp r p p p MPa =+∆=

高压缸 排气压力： 3.632gp p MPa =

排气温度：313gp t =℃

中压缸 排气压力：79640.zp p MPa =

排气温度：331zp t =℃

注：以上参数主要参考其他同类型机组亚临界600MW 发电汽轮机参数。

低压缸 排气压力：6kpa 由课程设计任务书规定。

排气干度x=0.9

排气温度：36.17℃（排气温度为在该排气压力下水蒸气的饱和温度，由水蒸汽热力性质表查取）

2.1.2 汽轮机设计功率的确定

汽轮机的额定功率也称铭牌功率，即为汽轮机的夏季工况功率。

（1）铭牌功率（夏季工况功率）

T R L 600

P M W

=

（2）最大连续功率

T M C R 632

P M W

=

（3）调门全开功率

VWO 660

P MW

=

（4）经济功率（考核功率）

T H A 600

P MW

=

由于本课程设计中的汽轮机是高参数、大容量适用于担负基本负荷的机组，故汽轮机经常在额定功率和接近额定功率下运行，因此，可选择确定汽轮机额定

功率与汽轮机的经济功率相等，即：

THA 600

P MW

=P

2.1.3汽轮机型式确定

本课程设计所设计的汽轮机型式为：亚临界、一次中间再热、三缸四排汽、反动式水冷凝汽式全速机。

2.2汽轮机转速及调节方式确定

2.2.1 汽轮机转速确定

我国电网调波为50Hz，发电机最高转速为3000rpm，所以汽轮机转速设计为：3000rpm。

2.2.2 调节方式选择

汽轮机的基本调节方式有两种，一种是所有进入汽轮机的蒸汽都经过一个

节流阀或几个同时开启的节流阀来控制，这种称为节流配汽调节。另一种是进入汽轮机的蒸汽经过几个依次启闭的阀门来控制，称为喷嘴配汽调节。

节流调节在额定负荷时由于阀门全开节流损失小，所以效率较高。但在部分负荷时因全部蒸气都要节流，所以效率较低，故它适用于带基本负荷的大功率机组及反动式汽轮机。

喷嘴调节在调节时，部分进汽度要发生变化，所以不适用于反动式汽轮机（因反动式汽轮机第一级的动叶前后差压很大，部分进汽时会产生很大的漏汽损失），由于喷嘴调节在部分负荷时被节流的只是少部分蒸汽，汽轮机的效率变化比较平衡，但其调节机构比节流调节复杂，故适用于带变动负荷的机组。

本机组基本负荷兼调峰运行，故采用喷嘴调节与节流调节联合方式。

综上所述，该汽轮机机组热力设计基本参数的选取如表1所示：

汽轮机机组热力设计基本参数的选取

表1