《汽轮机原理》                       第  四  章   任课教师       李    爱    军      华中科技大学   能源与动力工程学院  第 四 章     供热式汽轮机  能同时对外供电、供热的汽轮机称为供热式汽轮机（或者称热电联产汽轮机）。 安装有供热式汽轮机的电厂称为热电厂。 供热式汽轮机有背压式汽轮机和调节抽汽式汽轮机两大类： 背压式汽轮机排汽压力（背压）高于一个大气压力。 调节抽汽式汽轮机是将在汽轮机内作过功的蒸汽从某个中间级后抽出来供给热用户。根据热用户对用汽参数的不同要求，调节抽汽式汽轮机可以是单抽汽的，也可以是双抽汽的。 供热式汽轮机的供热参数一般有两种，即工业用汽和采暖用汽两种不同的参数。工业用汽的压力一般为 0.8 ~ 1.3 Mpa (8 ~13 a t a ) ；采暖用汽压力一般为0.05 ~ 0.12Mpa （0.5 ~1.2 a t a )。    第 一 节       背压式汽轮机  一，背压式汽轮机的特点  背压式汽轮机的任务是供热，同时发电。 背压机没有回热抽汽，也没有凝汽器。排汽全部送到热用户。因此，其热经济性是最好的。  背压机排汽参数高，整机理想焓降小。都采用喷嘴调节。调节级形式多为双列级。 由于整机理想焓降小，对于同功率大小的凝汽式汽轮机来说，背压机的流量大，相应各级通流部分的几何尺寸就大，叶高长、部分进汽度大。 背压机的初参数一般不会很高，多为中参数。排汽压力要根据热负荷的性质而定。工业用汽，压力一般为0.8 ~ 1.3 M p a；采暖用汽，一般为0.12 ~ 0 .25Mpa。 二，背压机热电负荷之间的关系        图4--1为背压式汽轮机装置示意图。新蒸汽进入背压机1膨胀作功后，排汽送到热用户4。由于无回热抽汽，进汽量等于排汽量。所以，当热负荷增大时，进汽量增大，发电功率增大；反之亦然。这就是说，背压机的发电功率要受供热量大小的限制，不能同时满足热、电两负荷的要求。因此，背压机常常和凝汽式汽轮机并列运行（如图4--1所示）。凝汽机2承担电负荷的变化，以满足电负荷的要求。 另外，当背压机出故障或者 需要检修时，由减温减压 器3向热用户供汽。  三，背压机的工况图 对背压机进行变工况计算后，可绘制出它的汽耗特性曲线，如图4—2中b线所示。为了便于比较，在图中同时给出了功率和参数相同的凝汽机汽耗特性曲线c。 从图可见，背压机的汽耗微增率（b线的斜率）比凝汽机的大。这是因为背压机的背压高， 整机理想焓降小，所以要 发出相同功率，则所需蒸 汽流量就大。从而，背压 机的空载汽耗量也比凝汽 机的大。  第 二 节   一次调节抽汽式汽轮机        调节抽汽式汽轮机同时发电和对外供热，并能在较大范围内同时满足热、电两负荷的要求。也就是说，当发电功率不变时，供热抽汽量可以在所在范围内任意变动；当供热量不变时，发电功率可以在所在范围内任意变动。根据热负荷的要求，调节抽汽式汽轮机可以向外提供一种或者两种不同参数的蒸汽，并且， 供汽参数和流量大 小可以控制。因此， 调节抽汽式汽轮机 得到了广泛地应用。   一，一次调节抽汽式汽轮机的工作原理            图4--- 3为一次调节抽汽式汽轮机的工作原理和热力过程曲线示意图。它由高压部分和低压部分所组成。从锅炉出来的蒸汽（参数为      、     ），经主汽阀、调节阀先在高压缸膨胀作功作功之后，分为两股：一股蒸汽         从高压缸抽出送到热用户；另一股蒸汽       经低压调节阀5进入低压缸继续膨胀作功，作功后的乏汽最后排入凝汽器（压力为      ）。一次调节抽汽式汽轮机有高、低压两个调节阀（有的机组的低压调节装置是旋转隔版），由机组本身的调节系统的调速器和调压器控制，以同时满足外界不同热、电负荷的要求。也就是说，一次调节抽汽式汽轮机的控制系统，可使当热负荷改变时而电负荷不变，或者，当电负荷改变时而热负荷不变。        对于一次调节抽汽式汽轮机，其流量和功率可用下式来表示：                                                                                  ( 4 ---  3  )                                                                                ( 4 -----  4  ) 其中，                   -----分别为机组的进汽量、抽汽量、凝汽量；                                 -----分别为机组的功率、高、低缸功率。 用图4—3中的符号，则高 、低缸功率和整机的功率为                                                                                                                                                                                    （ 4— 5 ） 或 者                                                          =                                    （ 4— 5  a  ）           由式（4—5）可见，当供汽量一定时，可通过调节进汽量而得到不同的电功率。也就是说，一次调节抽汽式汽轮机在一定范围内，可同时满足热、电两负荷的需要。  二，一次调节抽汽式汽轮机的工况图             一次调节抽汽式汽轮机的进汽量、调节抽汽量和功率三者之间的关系曲线称为一次调节抽汽式汽轮机的工况图，如图4—4的形式： 1，纯凝汽工况线：   当机组抽汽量     = 0时，机组的功率与流量的关系曲线称为纯凝汽工况线。这时，机组的功率为：                                                                                （ 4 — 6 ）        根据假设，上式的     为一常数。显然，功率     与流量     呈直线关系，如图4—4中的0 a  线所示。该线就是纯凝汽工况线，其斜率为                。图中线  段oo’   表示机组有效功率为零时的空载汽耗量         ，   点所对应的功率为额定功率。  2，纯背压工况线         当低压缸流量     = 0时，机组的功率与流量的关系曲线称为纯背压工况线。这时，机组相当于一台背压式汽轮机，用汽量等于进汽量，机组的功率为：                                                                                        （ 4 — 7 ）            纯背压工况线的其斜率                。其空载汽耗量     （线 段）比凝汽工况的大。          在实际运行中，纯背压工况是不可能实现的。为了冷却低压缸
《汽轮机原理》讲稿第04章.ppt