[发明专利]一种汽轮机节能方法及汽轮机叶片和节能汽轮机结构

说明书

本发明公开了一种汽轮机节能的方法及结构，包括叶片、静叶栅、动叶栅、转子，所述节能汽轮机叶片上设有内腔和通气缝，所述叶片沿着周向间隔分布在静叶栅和动叶栅上，所述静叶栅和所述动叶栅沿着轴向依次交替间隔分布，所述动叶栅与所述转子连接。该节能汽轮机结构可以促使蒸汽进行能量交换，然后再分离成高、低能量气流，高能量气流继续做功，利用凝结潜热做功，减少汽机的冷源能量浪费，减小湿蒸汽产生的液滴阻力损失、制动损失、疏液损失、离心损失和汽轮机出口损失等，同时消除湿蒸汽对汽轮机的冲蚀。

技术领域

本发明涉及节能减排技术领域，特别涉及汽轮机节能方法及汽轮机叶片和节能汽轮机结构。

背景技术

目前汽轮机广泛用于核电、地热发电、余热发电、太阳能光热发电、火力发电等，汽轮机中静叶栅在前，动叶栅在后，气流先通过静叶栅的叶片(以下简称静叶)之间的喷嘴，然后流入动叶栅的叶片(以下简称动叶)之间的喷嘴，蒸汽推动动叶栅旋转，从而带动转子旋转做功。汽轮机的排汽进入凝汽器，循环水在凝汽器内把排汽的汽化潜热带走，排汽凝结成水，循环水把凝结潜热带到冷却塔，冷却塔把凝结潜热散发到大气中，凝结潜热散发。

现有技术中，汽轮机内的湿蒸汽，特别是末几级的湿蒸汽会造成叶片冲蚀，导致叶片断裂事故；汽轮机内汽液两相非平衡凝结、两相间的速度差异、叶片表面形成水膜等均会引起湿汽损失，从而导致机组效率下降和叶片水蚀损坏。目前认可度较高的观点是：湿汽损失可分为热力学损失、水滴阻力损失、制动损失、疏水损失、离心损失和汽轮机出口损失，热力学损失占湿汽损失的80％以上，水滴阻力损失和制动损失所占比例较小，部分专家认为热力学损失要出现在成核级，水滴的生长过程中也会伴随热力学损失的产生；一次水滴在动叶片、静叶片、汽缸壁上扩散、沉积形成水膜，水膜撕裂破碎形成二次水滴，二次水滴与高速汽流之间有较大的速度滑移；故易对叶片造成水蚀损坏，此过程中主要出现制动损失。

为避免水蚀损坏，目前常规方法有：降低末几级蒸汽的湿度；汽轮机按设计工况运行，同时提高汽轮机叶片的抗冲蚀性能。为了减缓叶片被冲蚀损坏，在汽轮机的叶片的迎风面开设除水槽，通过除湿槽把气流中的水滴抽到叶片的空腔内，通过内外环的空腔导走，从而起到除湿作用。

但是现有技术中，为提高电网消纳新能源，要求汽轮机组深度调峰，在深度调峰时汽轮机末几级蒸汽湿度更大，汽轮机叶片受到的冲蚀更加严重，甚至在低负荷下汽轮机末几级动叶栅的部分区域出现鼓风现象，部分蒸汽不但没做工，反而做了负工。

发明内容

本发明旨在利用汽轮机的凝结潜热做功，突破当前的技术瓶颈，提高汽轮机的效率，同时解决汽轮机叶片被冲蚀问题，解决深度调峰时部分蒸汽做负功问题。

为此，本发明实施例提出一种汽轮机节能方法及节能叶片和节能汽轮机结构，该节能叶片和节能汽轮机结构可以使蒸汽在汽轮机内部进行能量交换，一部分气流把能量交换给另一部分气流，成为低能量气流，另一部分气流成为高能量气流，高能量气流继续在汽轮机内做功，该节能汽轮机叶片及结构把低能量气流分离出来，低能量气流中的一部分蒸汽凝结，释放凝结潜热，并把汽化潜热交还给低能量气流中的另一部分蒸汽，低能量气流中的另一部分蒸汽温度上升，可继续在汽轮机内做功，凝结水排出汽轮机外，实现利用蒸汽凝结的潜热做功。同时降低了蒸汽的湿度，减小湿蒸汽产生的液滴阻力损失、制动损失、疏液损失、离心损失和汽轮机出口损失等，同时消除湿蒸汽对汽轮机的冲蚀，同时可以减少凝汽器、冷却塔的容量。同时减少可以减少向大气中排放热能。

根据本发明的节能叶片，叶片是截面为月牙形的柱体，其压力面为凹圆弧线，其吸力面为凸圆弧线，所述叶片的吸力面设有通气缝，所述通气缝沿着径向延伸，所述通气缝位于、叶片的吸力面与喷嘴进、出口截面两个交点之间曲线长度的1/2处之后、叶片尾端之前；所述叶片内部设有内腔，所述内腔与所述通气缝连通，所述叶片沿着周向间隔分布。

在一些实施例中，所述通气缝有多段，且分别沿着径向交错分布在所述叶片上。

在一些实施例中，所述叶片尾端还设有排气缝，所述排气缝与所述叶片内腔连通。