背压式汽轮机运行中排汽温度升高的原因及建议

背压式汽轮机运行中排汽温度升高的原

因及建议

摘要：排汽在背压式汽轮机运行之中属于正常现象，但应注意排汽温度是否

出现异常升高现象，一旦温度大幅升高，必将对汽轮机运行造成限制，还可能引

发一系列安全问题。为从技术角度上避免排汽温度异常升高，本文以背压式汽轮

机运行原理为基础，着重探究排汽温度升高因素，继而提出排汽温度升高解决建议，以供参考。

关键词：背压式汽轮机；排汽温度；升高原因；解决建议

前言：背压式汽轮机是火力发电厂的主要组成系统。在设备实际运行过程中，如果主排气流量过小，会受到热负荷和排气不一致等问题的影响，这将导致排气

温度升高，影响汽轮机的安全运行。因此，有必要进一步分析汽轮机的背压，了

解排气温度升高的原因，及时采取相应的解决措施，以降低设备的进气温度，确

保安全生产，提高发电厂经济效益。

1.背压式汽轮机运行原理

通常，背压式汽轮机不会单独安装，而是与其他凝汽式汽轮机并联运行，凝

汽式汽轮机可以承受电力负荷的变化，以满足外部对电力负荷的需求[1]。前置汽

轮机的功率取决于中低压汽轮机所需的蒸汽量，压力调节器用于控制蒸汽输入量，以保持排气压力恒定；低压机组根据电力负荷要求调节蒸汽输入量，从而改变前

置汽轮机的排气量。因此，前置汽轮机不能直接根据功率负荷控制其蒸汽输入量。背压式汽轮机的排气压力较高，蒸汽焓降较小，就燃料利用率而言，背压式汽轮

机比冷凝式汽轮机热效率更高，由于汽轮机可通过的蒸汽消耗量大，加上前级采

用较大的叶片，内效率高于凝汽式汽轮机高压部分。

2.背压式汽轮机运行中排汽温度升高因素

背压式汽轮机运行时排气温度升高的主要原因之一是汽轮机基本蒸汽流量低，汽轮机的鼓风摩擦热量无法带走。在汽轮机运行过程中，汽轮机的运行级别主要

包括三种工作状态，该级通过工质的体积流量明显减少，理想焓降的背压汽轮机

压降焓和相应的轮轴焓降均降低，当设备的主要体积流量下降到一定的参数范围

内时，工作效率基本为0，工作状态通常是指过渡工作模式，为此，必须将大于

0的系统工作状态转换为工作状态。随着汽轮机设备的一次体积流量持续下降，

由于通过动态叶片格栅的蒸汽流量流速变慢，实际上将抑制转子部件。此时的工

况就像鼓风机将蒸汽压过转子叶栅，工作效率小于0的工况称为鼓风工况。

此外，背压式汽轮机产生的鼓风机的特性参数主要有温升率、温升量，因此，鼓风工况特性参数显然与汽轮机内部的蒸汽流速、次等末级叶片的内部结构有关[2]。由于汽轮机装置产生的蒸汽消耗少，叶片级数越长，鼓风工况越明显，甚至

引起汽轮机温度明显变化，一旦汽轮机温度超过最高限值，就会在隔膜转子和汽

缸上产生显著的热应力，导致转子部件损坏。在热电厂中，单级背压汽轮机输入

中压蒸汽。来自锅炉的蒸汽通过管道被送到汽轮机，设备安装完毕后进行调试。

调试期间出现排气温度高问题，表明背压式涡轮机没有按预期工作，并且运行效

率低下，原因可能如下：喷嘴结垢、叶片结垢、喷嘴和叶片变形等。而安装的背

压式汽轮机是全新的设备，没有结垢等问题，与厂家技术人员沟通后发现，排汽

温度偏高是厂家设计问题造成，并非操作和设备问题。

3.背压式汽轮机运行中排汽温度升高解决建议

3.1温度控制措施

对于排汽温度高的技术问题，要针对各种现象采取不同的技术措施，具体如下：(1)设计热负荷与实际热负荷相匹配。加热和排汽负荷的设计应尽可能匹配，考虑主蒸汽流量和排汽流量的匹配，避免主蒸汽流量低和排汽温度高，特别是在

有准确预测的热负荷时。(2)背压机组设计用于与冷凝式汽轮机配套使用。自备

电厂通常与带背压和泵的冷凝式汽轮机结合使用，以优化热负荷控制和安全经济

运行。这种配置很好，但会影响清洗汽轮机的经济性。(3)汽轮机背压控制不得

低于额定负荷的40%。在背压汽轮机低负荷时，禁止过度降低排气压力，这可能

导致轴向推力增加。在排汽温度高的情况下，机组负荷应限制在额定负荷的40%

以上。(4)废气的改善与回收。以锅炉主蒸汽为动力，机组高压缸排汽再热将蒸

汽加热成相应压力的中压蒸汽，必须通过热力计算准确确定。因此，需要提高锅

炉的热负荷，以缓解排汽不足的问题，这种方式实现了发电机与锅炉的耦合，是

未来工业加热技术的发展方向之一。

3.2排气改造

汽轮机组在背压状态下运行时，压力满足要求，但排气温度不符合要求，造

成温度过高，而安装冷却装置可以有效解决这一问题[3]。冷却装置的种类很多，

其中单孔喷嘴具有结构简单、成本低的特点。喷嘴的工作原理很简单：冷却时，

冷却水以水雾的形式喷出，冷却管路中的蒸汽。此外，喷嘴的形状也影响冷却效果。其中，涡流式和离心式喷嘴应用广泛。根据实际情况，火电厂最终采用离心

喷头。

3.3科学运用热循环

热网循环泵与背压式汽轮机的经济性比较是一个比较标准的解决方案，必须

换算到相同的边界条件下才有实际意义。比较的方法是比较两种不同类型驱动在

相同热负荷下的运行成本、对煤耗的影响和投资回收期。分析运营成本和对煤炭

消耗的影响。当热网循环泵由背压式汽轮机驱动时，需要将主吸段的一部分作为

背压式汽轮机的输入蒸汽。这部分泵失去了通过主汽轮机继续运行的能力。通常，背压汽轮机的效率低于主汽轮机。因此，在同等功率下使用背压式汽轮机与使用

电动机驱动技术相比，会增加运行成本，增加机组的煤耗。增压程度取决于涡轮

背压相对于主机效率的降低。同时，由于采用背压式汽轮机带动热网循环泵，减

少了辅助耗电量，增加了在线耗电量。电力供应对煤炭消费的影响取决于额外的

运营成本和增加的在线用电量。根据某热电厂有限责任公司热电网实际数据测算，与电机驱动和背压式汽轮机驱动热电网循环泵相比，发电用煤量有略有增加，供

电用煤量略有下降。

3.4气封冷却器

冷却器与气门配合工作时，从汽轮机前后门流出的蒸汽通过气门进入一级冷

却器。蒸汽在冷却器中冷却后，由于温度下降，蒸汽由气态变为液态，压力随之