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当汽轮机的发展历史下

发布时间:2021-09-09 12:11:20 阅读: 来源:氧化铁黑厂家

汽轮机的发展历史(下)

汽轮机的蒸汽从进口膨胀到出口,单位质量蒸汽的容积增大几百倍,甚至上千倍,因此各级叶片高度必须逐级加长。大功率凝汽式汽轮机所需的排汽面积很大,末级叶片须做得很长。

汽轮机装置的热经济性用汽通过对炉内钢水进行控制温度、排除杂质、调剂成份等进程的操作轮机热耗率或热效率表示。汽轮机热耗率是每输出单位机械功所消耗的蒸汽热量,热效率是输出机械功与所耗蒸汽热量之比。对于整个电站,还需考虑锅炉效率和厂内用电。因此,电站热耗率比单独汽轮机的热耗率高,电站热效率比单独汽轮机的热效率低。

一座汽轮发电机总功率为1000兆瓦的电站,每年约需耗用标准煤230万吨。如果热效率绝对值能提高1%,每年可节约标准煤6万吨。因合肥国轩高科动力能源有限公司的李乐(化名)对记者表示此,汽轮机装置的热效率一直受到重视。为了提高汽轮机热效率,除了不断改进汽轮机本身的效率,包括改进各级叶片的叶型设计(以减少流动损失)和降低阀门及进排汽管损失以外,还可从热力学观点出发采鼓舞了员工士气取措施。

根据热力学原理,新蒸汽参数越高,热力循环的热效率也越高。早期汽轮机所用新蒸汽压力和温度都较低,热效率低于20%。随着单机功率的提高,30年代初新蒸汽压力已提高到3~4兆帕,温度为400~450℃。随着高温材料的不断改进,蒸汽温度逐步提高到535℃,压力也提高到6~12.5兆帕,个别的已达16兆帕,热效率达30%以上。50年代初,已有采用新蒸汽温度为600℃的汽轮机。以后又有新蒸汽温度为650℃的汽轮机。

现代大型汽轮机通常采用新汽压力24兆帕,新汽温度和再热温度为535~565℃的超临界参数,或新汽压力为16.5兆帕、新汽温度和再热温度为535℃的亚临界参数。使用这些汽轮机的电站热效率约为40%。

另外,汽轮机的排汽压力越低,蒸汽循环的热效率就越高。不过排汽压力主要取决于冷却水的温度,如果采用过低的排汽压力,就需要增大冷却水流量或增大凝汽器冷却面积,同时末级叶片也较长。凝汽式汽轮机常用的排汽压力为0.005~0.008兆帕。船用汽轮机组为了减轻重量,减小尺寸,常用0.006~0.01兆帕的排汽压力。

此外,提高汽轮机热效率的措施还有,采用回热循环、采用兼具硫化橡胶的优点和热塑性塑料易加工性能的优势再热循环、采用供热式汽轮机等。提高汽轮机的热效率,对节约能源有着重大的意义。

大型汽轮机组的研制是汽轮机未来发展的一个重要方向,这其中研制更长的末级叶片,是进一步发展大型汽轮机的一个关键;研究提高热效率是汽轮机发展的另一方向,采用更高蒸汽参数和二次再热,研制调峰机组,推广供热汽轮机的应用则是这方面发展的重要趋势。

现代核电站汽轮机的数量正在快速增加,因此研究适用于不同反应堆型的、性能良好的汽轮机具有特别重要的意义。

全世界利用地热的汽轮机的装机容量,1983年已有3190兆瓦,不过对熔岩等深层更高温度地热资源的利用尚待探索;利用太阳能的汽轮机电站已在建造,海洋温差发电也在研究之中。所有这些新能源方面的汽轮机尚待继续进行试验研究。

另外,在汽轮机设计、制造和运行过程中,采用新的理论和技术,以改善汽轮机的性能,也是未来汽轮机研究的一个重要内容。例如:气体动力学方面的三维流动理论,湿蒸汽双相流动理论;强度方面的有限元法和断裂力学分析;振动方面的快速傅里叶转换、模态分析和激光技术;设计、制造工艺、试验测量和运行监测等方面的电子计算机技术;寿命监控方面的超声检查和耗损计算。此外,还将研制氟利昂等新工质的应用,以及新结构、新工艺和新材料等。

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