[科普中国]-再热式汽轮机

介绍

再热式汽轮机是为实现蒸汽再热循环所采用 的汽轮机。由高压汽缸及转子、低 压汽缸及转子、汽轮机与再热器之 间的往返连接管道和凝汽器等组 成。蒸汽在汽轮机高压汽缸的若干 级内作了一部分功以后，全部引到 锅炉的再热器中重新接受加热，当 提高了过热度后又送回低压汽缸其 余各级中继续膨胀作功，乏汽最后 排入凝汽器。上述使过热度已降低 的蒸汽重新接受加热的过程，称为 “中间再（过）热”。通过中间再过热 能使蒸汽在低压汽缸各级内膨胀时 的焓降显著增大，终湿度大为减小， 因而可提高整套动力装置的循环热 效率和汽轮机的功率，且有助于消 除或减轻包含于乏汽中的水珠对汽 轮机末了几级动叶片的冲蚀作用， 延长了动叶片的使用寿命。

按再热 次数的不同，有一次再热式汽轮机 和两次再热式汽轮机之分。目前一次再热式汽轮机已广泛应用于某些 新汽初压超过12MPa的大容量火 力发电厂。再热式汽轮机代表了大 型电厂汽轮机今后发展的方向。2

工作特性（一）甩负荷后转速飞升

因为中间再热环节包括了从汽轮机间到锅炉问，又从锅炉问返回汽轮机问以及锅炉内部再热器的全部管道，其总长可达200～300m，管道内的蒸汽压力也比较高，因此在汽轮机甩负荷后即使高压缸主汽阀和调节阀立即关死，仅由于中间再热环节中的蒸汽在中、低压缸中膨胀所做的功，就足以使汽轮机产生严重的超速。根据计算，中间再热环节中蒸汽所包含的能量如果全部转化成为转子的动能，则将使汽轮机超速50%～60%，这显然已远远超过了汽轮机允许的转速范围，所以在设计中间再热汽轮机控制系统时必须考虑这个问题。

（二）机炉低负荷时的相互配合问题

中间再热机组是单元机组，每一台锅炉所产生的蒸汽只供给一台汽轮机使用，但是汽轮机和锅炉的特性不同，在某些工况下需要解决两者之间的配合问题。

（1）锅炉的最小蒸发量通常不能小于其额定值的15%～50%，所以在汽轮机启动、低负荷以及短时间的空负荷运行时，需要处理锅炉发出的多余蒸汽，否则将引起锅炉安全阀动作，这一方面将损失大量的工质，另一方面对设备也会带来一定的影响。

（2）再热器要求经常流过一定数量的蒸汽以冷却其管道，如哈尔滨汽轮机厂200MW中间再热锅炉的最低冷却流量为额定值的14%，而汽轮机的空载流量只是5%～8%，所以在启动和空载运行时要考虑中间再热器的保护问题。

改善再热式汽轮机调节特性的措施在考虑了以上所叙述的中间再热式汽轮机的调节特点后，在通常的凝汽式汽轮机控制系统的基础上，经过一定的改造并增添一些必要的设备，构成了中间再热式汽轮机控制系统。它与凝汽式汽轮机控制系统的主要区别有以下几点。

（一）设置中压缸的主汽阀和调节阀

为了在甩负荷时能够阻止再热管道中的蒸汽进入中、低压缸，在中压缸前边设置主汽阀和调节阀，中间再热蒸汽先经过中压主汽阀和中压调节阀后再进入中压缸，中压主汽阀受危急遮断器控制，而中压调节阀则同时受调速器和危急遮断器控制。

为了减少中压调节阀的节流损失，希望它在较大的负荷范围内是保持全开的，而当甩负荷时又要求它与高压调节阀一起参与调节，迅速关闭。一般取高压调节阀开度的30%以下作为中压调节阀的动作范围。在汽轮机转速升高时调速器关闭高、中压缸的调节阀，同时切断来自锅炉和中间再热器的蒸汽，从而防止再热蒸汽进入中、低压缸引起超速。如果转速继续升高引起危急遮断器动作时，危急遮断器将使高、中压缸的主汽阀和调节阀同时关闭，切断汽轮机的进汽。

（二）高压缸调节阀的动态过开（或动态过关）

为了提高中间再热机组参加一次调频的能力，多数再热式汽轮机的控制系统中设有动态校正器，在负荷变化时，动态校正器使高压缸调节阀的开度超过静态所要求的数值，以后再逐渐减小至静态值，以改善再热机组的负荷适应性。

（三）设置旁路系统

当汽轮机的负荷较低或大幅度甩负荷时，机、炉之问的蒸汽流量供需将发生不平衡，锅炉的蒸发量大于汽轮机的用汽量，为了解决汽轮机空载流量与锅炉最低蒸发量之间相差较大的矛盾，并且为了保护再热器，再热式汽轮机大都设有旁路系统。这时多余的蒸汽便可经过旁路系统的减压减温装置排人再热器和凝汽器。

再热式发电厂全称 “再热式汽轮机发电厂”、“回热-再 热式发电厂”。火力发电厂的一种类 型。选用再热式汽轮机作为发动机 以实施回热-再热循环。由锅炉、再 热器、再热式汽轮机、凝汽器、连 接管道以及阀门等其他辅助设备组 成。其工作原理与普通汽轮机发电 厂基本相同，所不同的只是汽轮机 需制成高、低压两个汽缸。新蒸汽 在汽轮机高压汽缸内作了一部分功 以后，全部引到锅炉的再热器中重 新接受加热，当提高了过热度后又 送回低压汽缸中继续膨胀作功。与 无再热措施的单纯回热式汽轮机发 电厂相比，具有单机功率和全厂容 量常甚大，机组运行经济性较高，汽 轮机乏汽终湿度较小，能延长汽轮 机最后几级动叶片的使用寿命等优 点;但管道系统十分复杂，建厂投资 费用很大。主要用为电力系统中的 基本负荷发电厂。再热式发电厂代 表了高参数大容量火力发电厂今后 发展的方向。