汽轮机原理-6-1供热式汽轮机的热经济性
汽轮机原理
(2) 速度级和压力级 前面已经介绍级的概念，从结构上看，汽轮机的一个级 是有喷嘴（几个或整个圆周布置的喷嘴）和一列动叶片组合 起来的装置，从动作原理来看，就是能造成高速气流、能将 速度能转换成机械能，并产生推力对外做功的基本单元。级 可以分成压力级和速度级，简单介绍如下。 A 压力级 在可以利用的蒸汽能量很大的情况下，只有一个级不能 充分利用这些能量。这时，我们把由喷嘴和动叶片组成的级 串联在同一根轴上，将蒸汽的能量分别在若干个级中加以利 用。从结构来看，就是一列喷嘴和一列动叶片，其后又是一 列喷嘴和一列动叶片
B 支撑与滑销系统： 目的是承受汽缸重量， 并使汽缸在受热状况下按一定方向 进行膨胀。 C 喷嘴组和隔板： 喷嘴作用如前所述， 它是将蒸汽热能转化为动能的重要部 件； 隔板则使各组叶轮在单独的蒸汽室中运行， 达到热能的充 分利用。 D 汽封装置： 在汽缸两端、 叶轮和隔板处， 为避免动静部件碰撞而留有 间隙。 由于这些间隙前后压力差存在， 主轴通过间隙处必然有 漏气， 从而降低机组运行的经济性并造成损失。 汽封装置作用
汽轮机是用蒸汽来作功的旋转式原动机。 来自锅炉或热网的 蒸汽，经脱扣节流法阀或事故切断阀、调速阀进入汽轮机， 依次高速流经一系列环形配置的喷嘴(或静叶栅)和动叶栅而 膨胀作功推动汽轮机转子旋转，将蒸汽的动能转换成机械功。 这便是汽轮机简单的工作原理。汽轮机可按工作原理分为： 冲动式、反动式、冲动式与反动式的组合式汽轮机。 首先，我们对这几类汽轮机的工作原理作一下介绍。 1.汽轮机的工作原理 (1) 冲动式汽轮机 冲动式汽轮机的最简单的结构如图 4 所示。叶轮上装配一圈 动叶片与喷嘴配合在一起，构成一个做功的简单机械。我们
汽轮机，又叫蒸汽透平，是用蒸气来做功的旋转式原动机。 来自锅炉或其它汽源的蒸汽通过调速阀进入汽轮机，依次高速流 过一系列环形配置的喷嘴(或静叶栅)和动叶栅而膨胀作功，推动汽 轮机转子旋转(将蒸汽的动能转换成机械功)，汽轮机又则带动电机 或压缩机、泵等负荷机旋转。 汽轮机按照热力过程分为: 1、凝汽式汽轮机 蒸汽在汽轮汽机中作功后全部排入凝汽器冷凝，凝汽器内部压 力比大气压低。 2、抽汽凝汽式汽轮机 蒸汽在汽轮机膨胀至某级时，将其中一部分蒸汽从汽轮机中抽出 来，供给其它的蒸汽用户；其余蒸汽在后面级中作功后排入凝汽器。 二期的空气压缩机/增压机及发电机驱动透平就是抽汽凝汽式的。
《汽轮机》 讲义
《汽轮机》讲义一、汽轮机的概述汽轮机是一种将蒸汽的能量转换为机械功的旋转式动力机械。
它广泛应用于现代工业中，尤其是在电力生产、船舶推进和大型工业驱动等领域发挥着至关重要的作用。
汽轮机的工作原理基于热力学中的能量转换定律。
高温高压的蒸汽进入汽轮机后，通过一系列的动叶和静叶，蒸汽的热能转化为动能，推动叶轮旋转，从而输出机械功。
二、汽轮机的分类1、按工作原理分类冲动式汽轮机：蒸汽主要在喷嘴中膨胀，在动叶中不膨胀或膨胀很少。
反动式汽轮机：蒸汽在喷嘴和动叶中膨胀程度大致相等。
2、按热力特性分类凝汽式汽轮机：排汽在凝汽器中凝结成水，蒸汽的潜热得到充分利用。
背压式汽轮机：排汽压力高于大气压，用于供热等。
抽汽式汽轮机：部分蒸汽在中间抽出供工业或采暖用。
3、按进汽参数分类低压汽轮机：进汽压力低于 15MPa。
中压汽轮机：进汽压力为 20 40MPa。
高压汽轮机：进汽压力为 60 100MPa。
超高压汽轮机：进汽压力为 120 140MPa。
三、汽轮机的结构1、静止部分汽缸：是汽轮机的外壳，起支撑和容纳蒸汽的作用。
隔板：将汽缸分成若干个汽室，引导蒸汽的流动。
喷嘴：将蒸汽的热能转化为动能。
2、转动部分叶轮：安装动叶片，并带动轴旋转。
叶片：分为动叶片和静叶片，是实现能量转换的关键部件。
轴：传递扭矩和功率。
3、汽封轴端汽封：防止蒸汽沿轴向外泄漏。
隔板汽封：减少蒸汽在隔板前后的泄漏。
四、汽轮机的运行1、启动暖机：使机组各部件均匀受热，避免热应力过大。
升速：逐渐提高转速至额定值。
2、正常运行监控各项参数，如温度、压力、转速等。
保持蒸汽品质，防止杂质对叶片的侵蚀。
3、停机正常停机：逐步降低负荷，直至停机。
紧急停机：在出现故障时迅速停机，以保护设备。
五、汽轮机的维护1、日常巡检检查设备的运行状况，包括声音、振动、温度等。
检查润滑油、密封油系统的工作情况。
2、定期检修对设备进行全面检查、维修和更换磨损部件。
进行叶片探伤、轴系校中、汽缸清理等工作。
热经济性
e
3600Pe i m g Q0
(5－4)
电厂的热经济性
XJU
四. 锅炉效率
p
Q0 Qb
六. 凝汽式发电厂热效率
cp
cp
(5－6)
3600Pe b p i m g b p e BqL
(5－7) ηcp是发电的热效率，又称为电厂的毛效率。
cp 扣除厂用电量Pap(kW)的全厂热效率称“净热效率”或“供电热效率”
3600 Pe Qcp Q j
cp
g
Qg Pe 1 Pax 3600 ax P
g
j
=0.98～0.99 =0.259～0.42
cp
3600 Pe 1 Qcp
Q
cp
cp
Qcp
电厂的热经济性
XJU
二. 汽轮机机组绝对内效率 对于凝汽式汽轮机，其能量平衡式为：
发电厂的热耗率
qcp 为：
Qcp Pe q0
(5－15)
qcp
b p
3600
cp
(5－16)
(3) 发电厂的煤耗量和标准煤耗率
全厂煤耗量
B
Qcp qL
3600Pe q Lcp
(5－17)
发电厂标准煤耗率为
b 3600 0.123 29270 cp cp
(5－18)
d0 D0 3600 Pe Wi m g
(5－11)
电厂的热经济性
XJU
2. 热耗量和热耗率 (1) 汽轮发电机组的热耗量和热耗率 汽轮发电机组的热耗量Q0是指所发功率Pe时所消耗的热量 ，它的基本概念是：Q0 ＝工质带入汽轮机组热量－工质进入锅炉的热量。对于朗肯循环 (5－12) Q0 D0 h0 D0 h fw D0 (h0 h fw )
《汽轮机》 讲义
《汽轮机》讲义一、汽轮机的定义与工作原理汽轮机是一种将蒸汽的热能转化为机械能的旋转式动力机械。
它在现代工业中有着广泛的应用，特别是在发电领域。
其工作原理基于热力学中的朗肯循环。
高温高压的蒸汽进入汽轮机后，通过一系列的喷嘴和动叶片，蒸汽的热能被转化为动能，进而推动叶片旋转，输出机械能。
蒸汽在汽轮机中的流动过程是一个连续的能量转换过程。
从喷嘴出来的高速蒸汽冲击动叶片，使动叶片带动转子旋转。
在这个过程中，蒸汽的压力和温度逐渐降低，流速也相应发生变化，最终以低温低压的状态排出汽轮机。
二、汽轮机的分类根据不同的分类标准，汽轮机可以分为多种类型。
按工作原理，可分为冲动式汽轮机和反动式汽轮机。
冲动式汽轮机中，蒸汽主要在喷嘴中膨胀加速，在动叶片中不膨胀或膨胀很小；而反动式汽轮机中，蒸汽在喷嘴和动叶片中都膨胀做功。
按热力特性，可分为凝汽式、背压式、抽汽式和多压式汽轮机等。
凝汽式汽轮机是最常见的类型，其排汽在凝汽器中凝结成水，循环使用；背压式汽轮机的排汽压力高于大气压，可直接用于供热；抽汽式汽轮机则在运行过程中可抽出部分蒸汽用于供热或其他用途；多压式汽轮机则是在不同的压力段采用不同的热力循环，以提高效率。
按蒸汽参数，可分为低压、中压、高压、超高压、亚临界和超临界汽轮机等。
蒸汽参数越高，汽轮机的效率通常也越高。
按用途，可分为电站汽轮机、工业汽轮机和船用汽轮机等。
电站汽轮机主要用于发电；工业汽轮机用于驱动各种工业设备，如压缩机、风机等；船用汽轮机则用于船舶的动力系统。
三、汽轮机的结构汽轮机的结构复杂，主要由静止部分和转动部分组成。
静止部分包括汽缸、隔板、喷嘴、汽封等。
汽缸是汽轮机的外壳，承受蒸汽的压力和温度；隔板将汽缸分成若干个汽室，引导蒸汽的流动；喷嘴将蒸汽的热能转化为动能；汽封则用于减少蒸汽的泄漏。
转动部分包括转子、叶轮、叶片和联轴器等。
转子是汽轮机的核心部件，由主轴和安装在其上的叶轮、叶片等组成；叶轮用于安装叶片，并传递扭矩；叶片则是实现能量转换的关键部件；联轴器用于连接汽轮机的转子和其他设备的轴。
热力发电厂第一章 评价电厂热经济性的方法--杨义波
(五)发电机效率
(六)、纯凝汽式发电厂的总效率1.已知电厂的各项上述损失，则纯凝汽式发电厂的总效率ηndc为:2.若已知汽轮发电机组输出功率户Pd、燃料消耗量Bd、燃料低位发热量QDW，则纯凝汽式发电厂的总效率也可由下式进行计算：
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以发电厂每发出1kW·h的电能为基础，根据发电厂的能量分配情况，得出其热平衡式为：
三、发电厂的热平衡
热效率
效率分析法的实质是能量的数量平衡，所以也称为热力学第一定律效率。
热量法
1.1 热力发电厂热经济性的评价方法
1.1.2 做功能力分析法
1. 熵分析法—孤立系统熵增原理
熵分析法是通过计算熵增来确定做功能力损失的方法，通常取环境状态作为衡量系统做功能力大小的参考状态，即认为系统与环境相平衡时，系统不再有做功能力。
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(四)汽轮机机械效率 汽轮机输出给发电机轴端的功率与汽轮机的内功率之比的百分数，称之为机械效率，即： 汽轮机机械效率反映了汽轮机支持轴承、推力轴承与轴和推力盘之间的机械摩擦耗功，以及拖动主油泵、凋速系统耗功量的大小。机械效率一般为 96％一99％。
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发电机的输出电功率与轴端输入功率之比的百分数称为发电机效率ηd ，即 ：
锅炉效率反映了锅炉设备运行经济性的完善程度，其影响因素很多，如锅炉的参数、容量、结构特性及燃料种类等。大、中型锅炉的效率一般在85％一94％范围内。
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(二)管道效率 在工质流过蒸汽管道和给水管道时，会有一部分热损失。热损失的大小用汽轮机组的热耗量与锅炉设备热负荷的比值的百分数来表示。其表达式为： 对于给水管道的散热损失，可视为水在水泵中的焓升值与之相平衡。 管道效率反映了管道绝热保温的完善程度，若不计工质损失，则管道效率的数值一般为99％。若考虑工质损失，则其值为96％一97％。
汽轮机原理(附课后题答案)
汽轮机原理第一章汽轮机的热力特性思考题答案1．什么是汽轮机的级？汽轮机的级可分为哪几类？各有何特点？解答：一列喷嘴叶栅和其后面相邻的一列动叶栅构成的基本作功单元称为汽轮机的级，它是蒸汽进行能量转换的基本单元。
根据蒸汽在汽轮机内能量转换的特点，可将汽轮机的级分为纯冲动级、反动级、带反动度的冲动级和复速级等几种。
各类级的特点：（1）纯冲动级：蒸汽只在喷嘴叶栅中进行膨胀，而在动叶栅中蒸汽不膨胀。
它仅利用冲击力来作功。
在这种级中：p1 = p2；Dhb =0；Ωm=0。
（2）反动级：蒸汽的膨胀一半在喷嘴中进行，一半在动叶中进行。
它的动叶栅中不仅存在冲击力，蒸汽在动叶中进行膨胀还产生较大的反击力作功。
反动级的流动效率高于纯冲动级，但作功能力较小。
在这种级中：p1 > p2；Dhn≈Dhb≈0.5Dht；Ωm=0.5。
（3）带反动度的冲动级：蒸汽的膨胀大部分在喷嘴叶栅中进行，只有一小部分在动叶栅中进行。
这种级兼有冲动级和反动级的特征，它的流动效率高于纯冲动级，作功能力高于反动级。
在这种级中：p1 > p2；Dhn >Dhb >0；Ωm=0.05～0.35。
（4）复速级：复速级有两列动叶，现代的复速级都带有一定的反动度，即蒸汽除了在喷嘴中进行膨胀外，在两列动叶和导叶中也进行适当的膨胀。
由于复速级采用了两列动叶栅，其作功能力要比单列冲动级大。
2．什么是冲击原理和反击原理？在什么情况下，动叶栅受反击力作用？解答：冲击原理：指当运动的流体受到物体阻碍时，对物体产生的冲击力，推动物体运动的作功原理。
流体质量越大、受阻前后的速度矢量变化越大，则冲击力越大，所作的机械功愈大。
反击原理：指当原来静止的或运动速度较小的气体，在膨胀加速时所产生的一个与流动方向相反的作用力，称为反击力，推动物体运动的作功原理。
流道前后压差越大，膨胀加速越明显，则反击力越大，它所作的机械功愈大。
当动叶流道为渐缩形，且动叶流道前后存在一定的压差时，动叶栅受反击力作用。
汽轮机原理简答题
分析喷嘴面积的变化规律当Ma<1时，即气流为亚声速。
因为Ma 2-1<0所以气道截面积的变化同气流速度变化符号相反，就是说亚声速汽流在汽道中的膨胀加速时，通道的横截面积随气流速而逐渐减少，这样喷嘴成为渐缩喷嘴。
当Ma>1时，即汽流为超声速时，因为Ma 2-1>0所以汽道横截面积的变化同汽流速度的变化符号相同。
与亚声速汽流相反，超速波汽流的汽道横截面积应随汽流加速而逐渐增加。
这样的喷嘴称为渐扩喷嘴。
当Ma=1时，即汽流速度等于当地声速，此时汽道的横截面积变化等于0，即dA=0喷嘴的横截面积达到最小值。
何为多级汽轮机的重热现象和重热系数答 重热现象：各级累计理想比焓降t h ∆∑大于整机理想比焓降t H ∆的现象。
重热系数：增大那部分比焓降与没有损失时整机总理想比焓降之比：0>=∆∆-∆∑t t t H H h a其大小与下列因素有关：1) 和级数有关，级数多，α大；2) 与各级内效率有关，级内效率低，则α大；3) 与蒸汽状态有关，过热区α大，湿汽区α小。
汽轮机的相对内效率 蒸汽实际比焓降与理想比焓降之比 。
电功率：el m el P P η⨯=轴端功率乘以发电机效率轴端功率:汽轮机内功率Pi 减去机械损失δPm 即为了汽轮机主轴输出的轴端功率。
热耗率 每生产电能所消耗的热量 。
汽耗率：每产生1KW*h 电能所消耗的蒸汽量汽轮发电机组的汽耗率 汽轮发电机组每发1KW ·h 电所需要的蒸汽量。
汽轮机的极限功率在一定的初终参数和转速下�单排气口凝汽式汽轮机所能发出的最大功率。
汽轮机的绝对内效率 蒸汽实际比焓降与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比。
汽轮发电机组的相对电效率和绝对电效率答 1千克蒸汽所具有的理想比焓降中最终被转化成电能的效率称为汽轮发电机组的相对电效率。
1千克蒸汽理想比焓降中转换成电能的部分与整个热力循环中加给1千克蒸汽的热量之比称为绝对电效率。
汽轮机原理
两列动叶栅及一组固定在汽缸上 的导向叶栅所组成的级，称为复 速级。导向叶栅用来改变汽流的 方向，使之顺利进入第二列动叶 栅通道继续作功。复速级也采用 一定的反动度。复速级具有作功 能力大的特点。
14
2 反动级
通常把反动度 = 0.5的级称为反动级。
特点： p1 p2 ， 反动级的效率比冲动级高，但作功能力小。 结构：喷嘴和动叶采用的叶型相同。
对于可逆过程：
wt
2
1 2
pdv ( pv) pdv d ( pv)
1 2 1 2
1
vdp
q h wt h vdp
1
2
适用于稳定流动系统 任何工质、可逆过程
21
基本方程式
4. 状 态 及 过 程 方 程 式 状态方程
pv RT
等熵过程
17
四
汽轮机级内能量转换过程
（一 ） 基 本 假 设
流过叶栅通道的蒸汽是具有粘性、非连续性和不稳定的三
元流动的实际流体。为了研究方便，特作如下假设： 1 . 蒸汽在叶栅通道的流动是稳定的：即在流动过程中，通道中 任意点的蒸汽参数不随时间变化而改变。 2. 蒸汽在叶栅通道的流动是一元流动：即蒸汽在叶栅通道中流
（1－6）
3. 动量方程式
cdc -vdp
（1－5 ）
19
稳定流动能量方程式的分析
1 2 q h c gz ws 2
此三项为机械能，是技术上可资利用 的功，称为技术功，用 wt 表示
q h wt
适用于稳定流动系统任何工质、任何过程
20
wt q h q u ( pv) w ( pv)
汽轮机工作原理.
Ωm 表示了蒸汽在动叶汽道内的膨 胀程度。实际上， Ωm 沿直径是增加 的。下标m为平均直径。 当级的理想滞止焓降及反动度确 定后，便可根据上式来确定喷嘴和 动叶的理想焓降，即
* Δhn (1 m )Δht*
Δhb mΔht*
10 2017/10/22
1.2.2 级的分类和特点
1.2.2.1 按反动度分 分为纯冲动级，反动级，带反动度的冲动级三种
1.1 预备知识
1.1.1 热力学及流体力学的一些基本公式 1. 状态及过程方程式 pv RT 理想气体的状态方程 k c R 理想气体的定压比热 p k 1 式中 k—等熵指数。对于过热蒸汽k=1.3；对干饱和蒸汽k=1.135; 对湿蒸汽k=1.035+0.1x，x表示膨胀过程初态蒸汽干度 R—气体常数。R=R/=8410/[J/(kg∙K)] R为通用气体常数=8410J/(kmol∙K)，为气体分子量。 对水蒸汽=18.016，R=461.26[J/(kg∙K)]。 k k h cpT RT pv 理想气体的焓 k 1 k 1 pvk p / k 常数 等熵膨胀过程方程
汽轮机给水加热器热经济性评价方法的探究
汽轮机给水加热器热经济性评价方法的探究摘要：通过对汽轮机给水加热器热经济性进行有效评价对促进机组优化具有重要作用。
本文对汽轮机给水加热器热经济性评价方法进行探究，对相关运行参数进行计算，对相应设计值进行对比对应的计算方式。
以某机组比例为例展开计算，能够对给水加热器相关特征参数进行分析，比如加热器经济性受到疏水温度、给水出口温度的影响等，能够为热经济性评价方法提供理论参考依据。
关键词：汽轮机；给水加热器；热经济性；评价方法在热力系统中回热加热器是重要应用设备，对机组运行热经济性具有较大影响，其中主要体现在抽汽管道压损、散热损失、加热器端差等，加热器端差就是热器内压力对应的加热器出口与的温度之间的差值。
随着端差不断变化，在一段时间内热损失没有较为明显的变化，但是热交换不可逆性会不断扩大，还会产生额外的冷源损失，导致装置自身热经济性不断降低。
正常情况下都是通过加热器端差对加热器热经济性进行评价，但是端差与加热器实际运行情况与运行负荷之间具有直接关系。
比如对加热器水位控制、管道堵塞情况等。
从对汽轮机给水加热器热经济性进行监测可知，在传统加热器不同段，传热系数的基本计算对结垢、水管泄漏等问题会产生较大影响，计算数据偏差较为明显。
一、加热器的特征参数分析本文在对三段式加热器进行实际计算过程中需要对相关影响要素进行分析，由于蒸汽进入凝结段时没有布设测控点，所以不能掌握相应的蒸汽温度，所以可以将冷却与凝结段进行整合计算。
目前针对加热器特征计算，在工业中通过疏水出口温度、给水进出口温度等对加热器端差进行确定。
可以获取相应关系式：TTD=Tsat（p）-Tfwo、DCA=Tdo-Tfwi。
其中TTD表示的是上端差温度，DCA是下端差，Tsat（p）是加热器壳程压下饱和水正常温度。
依照能量守恒基本原则可知，加热中蒸汽实际放热量与上级疏水放热量之和就是加热器给水吸热量，能得出实际蒸汽量。
其中加热器疏水总流量是mdo=mss=mdi，关系式中mdo是总疏水流量。
汽轮机工作原理
二、汽轮机装置在电厂中的地位 能量转换示意图
锅 化学能 (燃料)
炉 蒸汽
发电机 电能 机械能
热能
汽轮机车间图
图为位于法国 CHOOZ 的世界上第一大核电厂的 HP/IP 汽机 (1560 MW)
比利时一汽机改造项目的优化流动低压转子
美国阿拉巴马州680MW冲动式机组高压缸
三、汽轮机的发展概述
汽轮机是将蒸汽的能量转换为机械功的旋转式动力机械， 是蒸汽动力装置的主要设备之一。汽轮机是一种透平机械， 又称蒸汽透平。 公元一世纪时，亚历山大的希罗记述了利用蒸汽反作用 力而旋转的汽转球，又称为风神轮，这是最早的反动式汽轮 机的雏形；1629年意大利的布兰卡提出由一股蒸汽冲击叶片 而旋转的转轮。 19世纪末，瑞典拉瓦尔和英国帕森斯分别创制了实用的汽 轮机。拉瓦尔于1882年制成了第一台5马力(3.67千瓦)的单 级冲动式汽轮机，并解决了有关的喷嘴设计和强度设计问题。 单级冲动式汽轮机功率很小，现在已很少采用。 20世纪初，法国拉托和瑞士佐莱分别制造了多级冲动式汽 轮机。多级结构为增大汽轮机功率开拓了道路，已被广泛采 用，机组功率不断增大。帕森斯在1884年取得英国专利，制 成了第一台10马力的多级反动式汽轮机，这台汽轮机的功率 和效率在当时都占领先地位。
根据热力学原理，新蒸汽参数越高，热力循环的热效率 也越高。早期汽轮机所用新蒸汽压力和温度都较低，热效率 低于20％。随着单机功率的提高，30年代初新蒸汽压力已提 高到3～4兆帕，温度为400～450℃。随着高温材料的不断 改进，蒸汽温度逐步提高到535℃，压力也提高到6～12.5兆 帕，个别的已达16兆帕，热效率达30％以上。50年代初， 已有采用新蒸汽温度为600℃的汽轮机。以后又有新蒸汽温 度为650℃的汽轮机。 现代大型汽轮机通常采用新汽压力24兆帕，新汽温度和 再热温度为535～565℃的超临界参数,或新汽压力为16.5兆 帕、新汽温度和再热温度为535℃的亚临界参数。使用这些 汽轮机的电站热效率约为40％。 另外，汽轮机的排汽压力越低，蒸汽循环的热效率就越 高。不过排汽压力主要取决于冷却水的温度，如果采用过低 的排汽压力，就需要增大冷却水流量或增大凝汽器冷却面积， 同时末级叶片也较长。凝汽式汽轮机常用的排汽压力为 0.005～0.008兆帕。船用汽轮机组为了减轻重量，减小尺寸, 常用0.006～0.01兆帕的排汽压力。
汽轮机低真空供热技术及经济性分析
汽轮机低真空供热技术及经济性分析摘要：随着经济和科技水平的快速发展，冷端损失是汽轮机最大的能量损失项目，若能加以采暖利用，是对电厂能量最大程度的利用。
但是汽轮机的乏汽能量品质较低，容量巨大，且要求机组运行时负荷稳定，不同容量的机型，或者即使相同容量的机型在不同的运行条件和模式下，机组的供热方案和运行要求也是不一样的。
与传统的抽凝供热式机组相比，低真空循环水供热机组的供热经济性根本的优势为：在供热工况下运行时低真空循环水供热机组的冷源损失能够全部被利用，但是抽凝式供热机组只有抽汽的部分被用于供热而避免冷源损失，汽轮机排汽流量减少，但是这些排汽仍然带来了很大的冷源损失。
由此可以看出，高背压低真空循环水供热的方式运行必将是北方具有采暖供热要求的热电企业未来发展的一个总体趋势。
关键词：低真空供热；双转子；余热利用；热经济性引言热电联产机组具有良好的节能效果，但是目前对于抽凝式热电联产机组仍然存在大量的余热未经进一步的利用而被浪费掉。
电厂的热源损失主要分为两部分，一部分为锅炉排烟带走的热量，另一部分为汽机排汽被循环水带走的热量。
锅炉排烟的温度一般在100℃以上，因此利用这部分余热相对比较容易，目前在工程实际应用中，电厂往往对低温省煤器进行改造从而利用这部分热量。
低温循环水的热量，也即汽机乏汽余热，约占电厂耗能总量的30%以上，回收利用这部分能量，将大大降低机组煤耗，提高全厂综合热效率。
但是由于循环水的供回水温度较低，温差也较小，这部分热量的利用往往比较困难。
针对上述问题，本文详细介绍了目前业界存在的各种乏汽余热回收技术，包括吸收式热泵余热回收技术、电动式余热回收技术和低真空余热回收技术，并就这些技术的特点及优劣进行了详细分析，从而为今后热电联产机组的节能改造提供一定的技术选择指导作用。
1汽轮机低真空供热原理凝汽式汽轮机运行原理为朗肯循环，由锅炉、汽轮机、冷凝器和给水泵等四种主要设备组成朗肯循环系统，其工作过程下图所示，排汽的汽化潜热在凝汽器内被冷却循环水带走，经过冷却塔冷却后以冷源损失的形式而白白损失了。
汽轮机原理
汽轮机工作原理示。
蒸汽在喷嘴1流冲击台面上的木块3二、汽轮机的基本工作原理最简单的汽轮机如图蒸汽的压力温度降低，完成动能到机械能的转换。
三、汽轮机的分类汽轮机的类型很多，在实际运用当中，常按下列方法对汽轮机进行分类。
１、按工作原理分类１）冲动式汽轮机：按冲动作功原理工作的汽轮机称为冲动式汽轮机。
它在工作时，蒸汽的膨胀主要在喷嘴中进行，少部分在动叶片中膨胀。
２）反动式汽轮机：按反动作功原理工作的汽轮机称为反动式汽轮机。
它在工作时，蒸汽的膨胀在喷嘴动叶片中各进行大约一半。
３）冲动反动联合式汽轮机：由冲动级和反动级组合而成的汽轮机称为冲动反动联合式汽轮机。
２、按热力过程分类１）凝汽式汽轮机：进入汽轮机作功的蒸汽，除少量的漏气外，全部或大部分排入凝汽器的汽轮机。
蒸汽全部排入凝汽器的汽轮机又称纯凝汽式汽轮机；采用回热加热系统，除部分抽气外，大部分蒸汽排入凝汽器的汽轮机，称为凝汽式汽轮机２）背压式汽轮机：蒸汽在汽轮机作功后，以高于大气压的压力排出，供工业或采暖使用。
这种汽轮机称为背压式汽轮机。
若排汽供给中低压汽轮机使用时，又称为前置式汽轮机。
３）调整抽汽式汽轮机：将部分作过功的蒸汽在一种或两种压力下抽出，供工业或采暖用汽，其余蒸汽仍排至凝汽器，这类汽轮机叫调整抽汽式汽轮机。
调整抽汽式汽轮机和背压式汽轮机统称为供热式汽轮机。
４）中间再热式汽轮机：将在汽轮机高压缸部分作过功的蒸汽，引至锅炉再热器再次加热到一定温度，然后再重新返回汽轮机的中低压缸部分继续做功，这类汽轮机叫中间再热式汽轮机。
再热次数可以是一次，两次或多次，但一般采用一次中间再热。
３、按蒸汽初参数分类１）低压汽轮机：新蒸汽压力为1.176～1.47MPa;２）中压汽轮机：新蒸汽压力为1.96～3.92 MPa;３）高压汽轮机：新蒸汽压力为5.88～9.8 MPa;４）超高压汽轮机：新蒸汽压力为11.76～13.72 MPa;５）亚临界压力汽轮机：新蒸汽压力为15.68～17.64 MPa;６）超临界压力汽轮机：新蒸汽压力大于22.06 MPa。
汽轮机发电机组主要原理
汽轮机调节保护系统
汽轮机调节保护系统
• 上图为汽轮机调节系统的原理性构成。转速感受机构是将转子的转速 信号转变成一次控制信号；中间放大器对一次控制信号作功率放大， 并按调节目标作控制运算，产生油动机的控制信号；油动机是一种液 压位置伺服马达，按中间放大器的控制信号产生带动配汽机构动作的 驱动力，并达到预定的开度位置；配汽机构是将油动机的行程转变为 各调节汽门的开度，通过配汽机构的非线性传递特性，汽轮机的进汽 量与油动机行程间校正到近似线性关系；同步器作用于中间放大器， 产生控制油动机行程的控制信号，单机运行时改变汽轮机的转速，并 网运行时改变机组的功率；启动装置在机组启动时用于冲转、并提升 转速至同步器动作转速。
汽轮机本体——轴承
• 轴承分为径向支持轴承和推力轴承两种类型，它 们用来承受转子的全部重量并且确定转子在汽缸 中的正确位置。 • 径向支持轴承用来承搁转子的重量和旋转的不平 衡力，以保持转子旋转中心与汽缸中心一致，从 而保证转子与汽缸、汽封、厢板等静止部分的径 向间隙正确。主要形式有圆筒形轴承、椭圆形支 持轴承、多油楔轴承及可倾瓦轴承等。 • 推力轴承承受蒸汽作用在转子上的轴向推力，并 确定转子的轴向位置，以保证通流部分动静间正 确的轴向间隙。所以推力轴承被看成转子的定位 点，或称汽轮机转子对静子的相对死点。
汽轮机本体——汽轮机汽封
• 汽轮机通流部分的动、静机件之间，为了避免碰 磨，必须留有一定的间隙，而间隙的存在又会导 致漏汽，使汽轮机效率降低。为此，在汽轮机动、 静机件的有关部位设有密封装置，通常称为汽封。 按照安装位置的不同，汽封可分为：级间汽封 （隔板汽封、围带汽封和叶根汽封；轴端汽封 （简称轴封）装设在转子端部和汽缸之间，为阻 止低压侧空气漏入排汽缸，也防止蒸汽从转子端 部漏出，汽轮机均设置有蒸汽轴封系统 （外供、 均压箱），尾汽排至轴封加热器冷却。
第六章 汽轮机回热加热系统 PPT
1、保持最小的传热端差（3~7℃）
（1）加热器受热面结垢 （2）加热器内聚集了空气 （3）凝结水水位过高 （4）加热器的抽汽压力和抽汽量不稳定 （5）加热器的旁路门漏水
2、汽侧凝结水水位应在规定范围内 3、监视加热器蒸汽压力与出口水温 4、防止旁路门漏水
（二）回热加热器的停用
• 传热效果比混合式降低3.7%。
•疏水方式：
疏水逐级自流 加疏水泵：本级加热器的出口
本级加热器的入口
疏水冷却段（器）：减少疏水逐级自
流对相邻加热器产生的“排挤”。
蒸汽冷却器的连接方式： 并联 串联
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小
证明：排挤低压抽汽经
济性差
1、（ 1）排挤
，
1
无回热抽汽时：
qc
3600
t oi m g
有回热抽汽时：
qr
3600
r t
r oi
r m
r g
r t
t
qr qc
再热机组 作功不足系数为：
再热热端：Yi
hi hc
h0 hc
再热冷端：Yi
hi h0
hc hc
有中间再热后，回热效果降低，通常采 用以下方法，提高回热效果：
采用加热器的蒸汽冷却器 再热后抽汽作为小汽轮机的汽源 加大再热冷段抽汽量，使其为更低的低 压加热器抽汽量的1.5~2倍
下一级抽汽压力对应的饱和温度。
三、回热加热器的保护装置 protective equipment of feed——
water preheater
（一）回热加热器的疏水装置
作用：不断地排出运行中的加热器内的
蒸汽凝结水，保持加热器内一定的凝结 水水位，以维持汽空间所必须的压力， 防止水位过高凝结水由抽汽管倒流入汽 轮机内引起水击。
汽轮机的工作原理
汽轮机的工作原理过冷度是指在一定压力下冷凝水的温度低于相应压力下饱和温度的差值。
（循环水温升）:是凝汽器冷却水出口温度与进口水温的差值，温升是凝汽器经济运行的一个重要指标，温升可监视凝汽器冷却水量是否满足汽轮机排汽冷却之用，因为在一定的蒸汽流量下有一定的温升值。
（饱和温度和饱和压力）是气液平衡中的术语。
如果在一封闭的容器中未充满液体。
则部分液体凝汽器的饱和蒸汽温度与凝汽器的循环水回水温度之差，为凝汽器（端差）分子将进入上部空间，称为“蒸发”。
随着空气内蒸汽分子数目增加，它所产生的蒸汽压力也提高，到一定的时候，空间内的蒸汽分子数目不在增加，此时，离开液体的分子数与空间返回液体的分子数达到了动态平衡，也叫达到了饱和状态。
这时蒸汽产生的压力叫“饱和压力”。
对同一种物质，饱和压力的高低与温度有关。
温度越高，分子具有的能量越大，越容易脱离液化而汽化，相应的饱和压力也越高。
一定的温度，对应一定的饱和压力二者不是独立的，因此，在饱和状态下，饱和压力所对应的温度也叫“饱和温度"汽轮机是能将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械，来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。
蒸汽在汽轮机中，以不同方式进行能量转换，便构成了不同工作原理的汽轮机。
配套设施汽轮机通常在高温高压及高转速的条件下工作，是一种较为精密的重型机械，一般须与锅炉（或其他蒸汽发生器）、发电机(或其他被驱动机械)以及凝汽器、加热器、泵等组成成套设备，一起协调配合工作。
编辑本段结构部件由转动部分和静止部分两个方面组成。
转子包括主轴、叶轮、动叶片和联轴器等。
静子包括进汽部分、汽汽轮机缸、隔板和静叶栅、汽封及轴承等。
汽缸汽缸是汽轮机的外壳，其作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开，形成封闭的汽室，保证蒸汽在汽轮机内部完成能量的转换过程，汽缸内安装着喷嘴室、隔板、隔板套等零部件；汽缸外连接着进汽、排汽、抽汽等管道。
汽轮机原理新
1900年前后，美国工程师寇蒂斯创造出 复速级单级汽轮机。
与此同时，法国工程师拉透和瑞士工程师 崔利分别在拉伐尔单级汽轮机的基础上应用 了分级原理，制造出多级冲动式汽轮机。
这样，在前后的十几年里基本形成了汽轮 机的两种基本类型。即多级冲动式汽轮机和 多级反动式汽轮机。
我国生成汽轮机的主要工厂有哈尔滨 汽轮机厂、上海汽轮机厂和东方汽轮机 厂。除了这个三个大型工厂外，还有北 京重型电机厂、青岛汽轮机厂和武汉汽 轮机厂等中小型汽轮机厂。
3.汽轮机的主要技术发展
现代电能生产是高速集中的规模极大的 工业性生产，并且电厂容量和单机容量在 逐渐增大，目前运行中最大机组容量已达 1300MW。
蒸汽的动能转变为机械能，主要是利用蒸 汽通过动叶栅时，发生动量变化对该叶栅产 生冲力使动叶栅转动而获得的。
这种作用力可分为冲动力和反动力两种
当气流在动叶气道内 不膨胀加速，而只随气道 形状改变其流动方向时， 气流改变流动方向对气道 产生的离心力，叫做冲动 力。这时蒸汽所做的机械 功等于它在动叶栅中动能 的变化量，这种级叫做冲 动级，如图1-1所示。
（1）蒸汽在叶栅通道中的流动是稳定流动 ，即流动过程中，任何一点的蒸汽参数均不随 时间变化。
（2）蒸汽在叶栅通道中的流动是一元流动 ，即在叶栅中气流参数只沿流动方向变化，而 在其垂直截面上是不变的。
（3）蒸汽在叶栅通道中的流动是绝热流动 ，即在叶栅中蒸汽与外界没有热交换。由于蒸 汽流过叶栅的时间极短，且叶栅一般是成组布 置的，各个叶片中蒸汽参数是相同的，彼此之 间没有热交换是可以实现的。
为了说明汽轮机级中反动力所占的比例，
即蒸汽在动叶栅中膨胀程度的大小，常用级的
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三、热电厂的热负荷与对外供热系统
供汽方案： (一)由锅炉来的蒸汽经减压减温后 直接供汽，如图中p1所示； (二)由背压式机组的排汽或抽汽凝 汽式供热机组的调节抽汽对外直接 供汽， p3所示； (三) 采用蒸汽喷射泵，提高蒸汽压 力，供给热用户， 通过蒸汽喷射泵，将供热机组的压 力为p3的蒸汽增压至p2后再对外直 接供汽； (四)利用调节抽汽为蒸汽发生器的 加热（一次）蒸汽，生产压力稍低 的二次蒸汽（p4）对外间接供汽。
4
第六章 供热式汽轮机
3. 热电联产 安装有供热式汽轮机的电厂称为热电厂。
除了供应电能以外，同时还利用作过功（即发了电） 的汽轮机抽汽或排汽来满足生产和生活上所需热量。 这种能量生产方式称为热电联产。
4. 热电联产特点 一次能源利用得比较合理,做到按质供能，梯级用能，
能尽其用，使地区的整个能量供应系统节约了能源。
热负荷：发电厂通过热网向热用户供应的不同用途的热量 非季节性热负荷：生产热负荷（包括工艺热负荷、动力热负 荷）、热水供应热负荷 季节性热负荷：采暖及通风热负荷等。 生产热负荷：所用蒸汽压力稍高，约为1.4~4.0MPa； 生活用热：多数压力为0.1MPa，温度为150℃左右。
第一节 供热式汽轮机的经济性
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第六章 供热式汽轮机
6
第一节 供热式汽轮机的经济性
一. 供热式汽轮机的经济性
在动力循环中，不可避免地有一部分热能没有转换为机械能，而排放 到低温热源中，形成冷源损失，使循环的热效率降低。这一部分低位热 能，数量是相当可观的。对于凝汽式汽轮机来说 ，排汽压力一般为
0.005Mpa左右，排汽焓值和相应凝结水的焓值之差 (hc h'c ) ，一般有
热电厂不同供汽方案示意图
汽轮机原理 Principle of Steam Turbine
主讲老师：密腾阁
适用专业：能源与动力工程专业
第六章 供热式汽轮机
教学目标及基本要求 1）掌握热电联产的概念； 2）掌握供热式汽轮机的类型 ； 3）掌握背压式汽轮机的特点 ； 4）掌握一次调节抽汽式汽轮机的工况图 ；
2
第六章 供热式汽轮机
9
第一节 供热式汽轮机的经济性
二. 各种供热机组的特点
供热式汽轮机有背压式汽轮机和调节抽汽式汽轮机两大类： 背压式汽轮机排汽压力（背压）高于一个大气压力。 调节抽汽式汽轮机是将在汽轮机内作过功的蒸汽从某个中间级后 抽出来供给热用户。根据热用户对用汽参数的不同要求，调节抽 汽式汽轮机可以是单抽汽的，也可以是双抽汽的。
7
第一节 供热式汽轮机的经济性
对于凝汽式汽轮机，其理论热效率为 ： el
Pel Q1
( 6 -1 )
其中，Pel为汽轮发电机组的电功率，Q1为单位时间内锅炉燃料所供给的 总热量。
对于供热式汽轮机来说，同时发电Pel和供热Q，其热效率为：
el ,th
Pel Q1
Q
el (1
Q Pel
第一节 供热式汽轮机的热经济性 第二节 背压式汽轮机
第三节 调节抽汽式汽轮机 第四节 调节抽汽式汽轮机的热力设计特点
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第六章 供热式汽轮机
1. 供热式汽轮机 能同时对外供电、供热的汽轮机称为供热式汽轮机
（或者称热电联产汽轮机）。 2. 分产发电
一般发电厂都采用凝汽式机组，只生产电能向用户供 电。工业生产和人们生活用热则由特设的工业锅炉及采暖 锅炉房单独供应。这种能量生产方式称为热、电分产。
)
( 6-2 )
式中，Q / Pel称为供热式汽轮机热电比。
由于
(1 Q ) PelFra bibliotek> 1，因此，el,th el。这就表明，供热式汽轮机的热效
率比凝汽式汽轮机高。
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第一节 供热式汽轮机的经济性
目前，大功率火电机组的热效率约4 0 %。 但实行热电联产之后，由 于热电比 Q > 0，因此，热效率就会提高。对于背压式汽轮机，热 电比可达6 P~el 8 ，从而可以使整机热效率达85 % 左右。而调节抽汽式 汽轮机组，由于保留了冷源损失装置，其热效率高于凝汽式汽轮机组 而低于背压式汽轮机组，约为（40 ~ 85）%之间。
供热式汽轮机的供热参数一般有两种，即工业用汽和采暖用汽两种不 同的参数。工业用汽的压力一般为 0.8 ~ 1.3 Mpa (8 ~13 a t a ) ；采 暖用汽压力一般为0.05 ~ 0.12Mpa （0.5 ~1.2 a t a )。
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第一节 供热式汽轮机的经济性
三、热电厂的热负荷与对外供热系统