[发明专利]双缸同轴联合循环供热汽轮机

说明书

技术领域

本发明涉及热电联供汽轮机技术，公开了一种双缸同轴联合循环供热汽轮机，特别涉及一种可适用于冬季背压运行、夏季凝汽运行的热电联供汽轮机。

背景技术

汽轮机是电站建设中的关键动力设备之一，是把热能转换成机械能进而转换成电能的能量转换装置。由锅炉产生的高温，高压蒸汽，经过蒸汽透平，将热能与压力势能转换成汽轮机的机械能，带动汽轮机转子输出轴功，该机械能通过汽轮机转轴传递给发电机，从而将机械能转换成电能，因此，汽轮机作为源动机常被称为：“光明之源”。

燃气-蒸汽联合循环是目前可实现的效率最高的热力循环之一，其将燃气轮机作为前置透平，由供热系统的余热锅炉回收燃气透平的排气余热，并产生若干档压力蒸汽，再将蒸汽引入汽轮机，使燃气透平与蒸汽透平均输出轴功，带动发电机转换出电能。用于上述联合循环中的汽轮机一般被称作联合循环汽轮机，当前效率最高的联合循环汽轮机为三压再热联合循环汽轮机，即产生的蒸汽压力分高压、中压、低压三档。该种联合循环为效率最高的符合节能环保要求的新型装备，具有很大的发展前景。“一拖一”联合循环是指一台燃气透平与一台余热锅炉带动一台汽轮机组。“二拖一”联合循环是指两台燃气透平与两台余热锅炉带动一台汽轮机组。“二拖一”联合循环，因汽轮机容量的提高在节能方面优势更为突出，因此，“二拖一”联合循环的应用将变得更为广泛。

热电联供凝汽式汽轮机是指汽轮机带动发电机向电网输送电能的同时又在汽轮机合适的通流位置处抽出一部分蒸汽进入热网供热，另一部分蒸汽继续在透平流道内膨胀带动转子输出轴功，排汽在凝汽器中定压定温放热并凝结成水，最后，再进入热力循环当中。热电联供背压式汽轮机就是指蒸汽经过通流做功输出轴功后，将蒸汽全部引入热网供热的一种汽轮机，由于背压式汽轮机不设置凝汽器，无冷端的放热损失，成为目前热能利用率最高的汽轮机。从热能的利用角度出发：纯凝汽式汽轮机、热电联供凝汽式汽轮机、热电联供背压式汽轮机三者的对热能的利用效率是从低到高的。

然而，尽管热电联供汽轮机具有较高的热能利用率，其也存在弊端：工况变化一般比较大，而汽轮机的最优设计工况一般只有一个，当机组运行偏离设计工况时机组的效率将会下降。例如，在中国的北部地区一般冬季需要进行采暖供热，这时热电联供汽轮机要遵循以热定电的原则，向热网输入热能；而到了夏季，北部地区一般就不需要采暖供热抽汽了，这时汽轮机又不需要抽汽了要进入纯凝汽工况运行状态了，为了满足此工况的运行需求，低压部分通流需设置较长的叶片，而较长的叶片在冬季工况中，存在效率低下的问题，这对热电联供汽轮机来说是个难题，因为效率的最优点只有一个，一般在设计时会考虑选择后者作为设计工况，因为一般冬季供热的时间约为一个季度，而凝汽运行的时间一般要有三个季度。但这样带来的问题是在冬季工况时由于汽轮机低压通流效率太低，对能源的利用产生了不可避免的浪费。

如果能让汽轮机在冬季以背压方式运行，将最大可能的提高对热能的利用率；而在夏季以纯凝汽方式运行，以该工况作为最优的设计工况，使得汽轮机的内效率达到最高，这样就可以解决上述难题，达到最大程度的节约使用能源的目的。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种可冬季背压运行、夏季凝汽运行的汽轮机。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种双缸同轴联合循环供热汽轮机，其包括一高压模块和一低压模块，所述高压模块、低压模块同轴布置，所述高压模块中设有高中压转子，所述低压模块中设有低压转子，所述高压模块采用高中压合缸结构，反流布置，其逻辑上可分为高压缸和中压缸，所述高压缸顺流布置，所述中压缸逆流布置，所述高中压转子靠近中压缸的一端与发电机联接，所述高中压转子的一端与一中间轴同轴联接，所述中间轴的另一端通过一自动同步离合器与所述低压转子联接，所述高压模块与所述低压模块之间通过低压联通管联通，所述低压联通管上设有低压阀组，所述高压模块还与一供热抽汽管道联通，所述供热抽汽管道上设有抽汽调节阀。

优选的，所述高压模块的高中压合缸采用双层缸结构，包括高中压外缸和高中压内缸，所述高中压转子位于所述高中压内缸内，所述低压模块的低压缸为双层缸结构，包括低压外缸和低压内缸，所述低压转子位于所述低压内缸内。

优选的，所述高中压内缸采用整体内缸结构。