二次再热热力设计

一、汽轮机蒸汽参数

30Mpa/600℃/620℃/620℃-4.9kPa

二、热力系统设计（分析考虑回热系统、再热压损8%、抽汽压损5%以及通流合适的效率）

二次再热机组一、二次再热压力选取原则是使得整个循环效率最高，同时应综合考虑汽轮机排汽湿度、一、二次再热锅炉进口汽温度等因素，从而得到综合效果最佳的热力系统。 (1)一次再热压力选取

对于实际的汽轮机组，首级高加回热抽汽采用超高压缸排汽，因此，一次再热压力同时也应考虑锅炉给水温度这一因素。一次再热压力选取过高，锅炉给水温度偏高于最佳给水温度，后续再热循环所占份额下降，导致整体循环效率下降，同时超高压排汽温度偏高，锅炉一次再热器进口温度偏高，对其设计造成不利影响，反之，一次再热压力选取过低，锅炉给水温度偏低，后续循环效率下降，也会导致整体循环效率降低，同时会导致二次再热难以布置。 通过实际计算分析，得出如下如曲线所示热耗对应一次再热压力关系曲线，从曲线可以看出，一次再热压力/主汽压力≈40%时，循环效率最高，综合考虑给水温度以及超高压排汽温度一次再热压力选取在主汽压力的34%-37%为宜。

热耗变化对应一次再热压力关系

-25.0

-20.0

-15.0

-10.0

-5.0

0.0

30.0

31.0

32.0

33.0

34.0

35.036.037.038.0

39.0

40.0

41.0

42.0

一次再热压力/主汽压力 %

热耗变化kJ/kW.h

（2）二次再热压力选取

二次再热压力选取主要应考虑循环效率、排汽湿度、中压缸排汽压力、温度等因素的影响。 若二次再热压力选取过高，高压缸排汽温度偏高，锅炉二次再热器进口温度偏高，对其设计造成不利影响，同时二次再热循环所占份额下降，整体循环效率下降，反之，二次再热压力

二次再热循环示意图

0.0

50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 300.0 350.0 400.0 450.0 500.0 550.0 600.0 650.0 700.0

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0

熵 KJ/Kg.K

温度℃

P0 T0

P1 T1

P1rh T1rh

P2 T2

P2rh T2rh

Pk Ik

选取过低，后续循环效率下降，导致整体循环效率降低，同时会导致排汽湿度降低，在背压变化较大时可能会出现排汽为干蒸汽的情况，另外会导致中排温度偏高或者必须选取较低的中排压力，对汽轮机连通管以及低压模块设计造成不利影响。通过计算分析，得出如下所示热耗对应二次再热压力关系曲线、二次再热压力对应排汽干度曲线以及中排温度对应二次再热压力曲线。

热耗变化对应二次再热压力关系

-8.0

-6.0

-4.0

-2.0

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

7.0

7.5

8.0

8.5

9.09.510.010.5

11.0

11.5

12.0

二次再热压力/主汽压力 %

热耗变化kJ/kW.h

排汽湿度对应二次再热压力关系（Trh2=620℃）

0.0

1.0

2.03.0

4.0

5.06.07.0

8.09.02.00

2.25

2.50

2.75

3.00

3.25

3.50

3.75

4.00二次再热压力MPa

排汽湿度%Pk=4.9kPa

Pk=11.8kPa

Pk=30kPa

Pk=15kPa

中排温度对应二次再热压力关系（Trh2=620℃）

250.0

275.0

300.0

325.0

350.0

375.0

400.0

2.00 2.25 2.50 2.75

3.00 3.25 3.50

3.75

4.00二次再热压力MPa

中排温度 ℃P 中排=0.4MPa

P 中排=0.3MPa

P 中排=0.35MPa

P 中排=0.45MPa

P 中排=0.5MPa

根据以上曲线，综合考虑中排温度、排汽湿度和循环效率，对于主汽参数为30Mpa/600℃，一二次再热温度为620℃的湿冷汽轮机组，二次再热压力选取在2.7Mpa~3.0Mpa 。同时中排压力宜选取为~0.45Mpa ，对于主汽参数为30Mpa/600℃，一二次再热温度为620℃的空冷汽轮机组，二次再热压力选取在3.5Mpa~3.75Mpa 。同时中排压力宜选取为~0.5Mpa ，同时也可以看出，二次再热应用于空冷汽轮机组上对其冷端性能要求更

高。以防止背压剧烈变化对汽轮机运行造成的不良影响。 （3）回热系统设计

二次再热机组的开发和投运是为了满足电力系统对发电设备日益提高的经济性要求，因此在提高蒸汽循环初参数的同时也必须最大化的优化回热系统，以期得到最高的循环效率并保证其实施的简便性。

➢ 给水温度选取：随着主汽初参数提高，汽轮机组最佳给水温度也相应提高，经过计算分

析，对于二次再热机组，最佳给水温度在35%~40%主汽压力对应的饱和水温度，相对于一次再热机组，二次再热机组增加了一个超高压缸，在超高压缸排汽处设置第一级回热抽汽是必要也是合适的，前面已经阐述在超高压缸排汽设置第一级回热抽汽可以得到最佳的给水温度和循环效率。

➢ 回热级数选取：在给水温度选定情况下，适当增加回热级数可以提高循环效率，但每增

加一级回热抽汽得到的收益随着回热级数增加下降，同时过多的回热级数也会增加回热系统布置上的困难。经过计算分析，可以得到如下图表。

热耗收益对应回热级数关系（以八级回热作为基准）

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

9

1011

回热级数

可以看出，综合比较投入与收益可以得出，对于本文讨论的二次再热湿冷机组，回热级数宜设置为10级（4高5低1除氧器），而对于空冷机组，若也设置十级回热，末级低加在背压变化较大时得不到预期的效果，宜设置为9级。