過載補汽技術在現代汽輪機技術中的應用主講人：劉曉宏職稱：高工西安熱工研究院有限公司2013年8月過載補汽技術在現代汽輪機技術中的應用中國電機工程學會火力發電分會論文交流內容提要1、過載補汽技術介紹

1.1過載補汽閥的結構及工作原理1.2過載補汽閥相關的高壓缸結構1.3主調聯合汽閥結構介紹2、過載補汽技術的特點2.1優點介紹2.2不足之處2.3對機組性能的影響分析3、展望與結語中國電機工程學會火力發電分會論文交流內容提要中國電機工程學會火力發電分會論文交流1、過載補汽技術介紹1.1過載補汽閥的結構及工作原理

過載補汽技術實際上是一個在主汽門后與主調門并列而引出的調節閥，閥門布置在汽缸下部，經過載補汽閥節流后，進入高壓缸的某幾級（華能玉環的電廠的進入高壓缸第六級，平圩電廠進入第五級），在以后各級繼續膨脹做功的一種措施，見圖1過載補汽閥（下文簡稱補汽閥）的管道布置。當汽輪機的最大進汽量與THA工況流量之比較大時，或者從TMCR（或THA）工況起，補汽閥開啟，將超出額定流量的部分（約占額定主蒸汽流量的5~10%）由這個外置的補汽閥提供，因此它又可稱為過載調節閥。總之，補汽閥可以看作汽輪機的一個調節閥，只是控制的主蒸汽流量進入高壓缸的位置不同而已。中國電機工程學會火力發電分會論文交流1、過載補汽技術介紹中國電機工程學會火力發電分會論文交流中國電機工程學會火力發電分會論文交流中國電機工程學會火力發電分會論文交流1.2補汽閥相關的高壓缸結構

在高壓外缸與內缸之間有一個封閉腔室，該腔室通過高壓內缸上的徑向孔與高壓通流部分某一級動葉出口相通，因此該腔室的壓力相當于高壓通流部分某級動葉的出口壓力，詳見圖2。由補汽閥來的蒸汽經過該腔室再進入高壓通流部分。根據等焓節流原理，蒸汽進入該級處的溫度將降低約30℃，使得補汽閥的蒸汽與主流蒸汽的溫差明顯縮小。加上該汽流與主汽流來源相同，焓相同，因此補汽與主汽的溫差在所有工況下均是穩定的，汽缸不存在附加的熱應力，對于高壓汽缸的安全、可靠運行是非常有利的。

中國電機工程學會火力發電分會論文交流1.2補汽閥相關的高壓中國電機工程學會火力發電分會論文交流圖2過載補汽閥在高壓缸的接口中國電機工程學會火力發電分會論文交流圖2過載補汽閥在高壓中國電機工程學會火力發電分會論文交流1.3主調聯合汽閥結構介紹

一般主調情況下，這種結構的主汽閥和調節閥組成聯合汽閥，每臺機組有兩組這樣的閥門，分別位于高壓缸的兩側，補汽閥的來汽口接在調節閥的殼體上，這種主調聯合汽閥，不僅結構緊湊，沒有主汽閥與調節閥之間的導汽管道，不僅可以降低昂貴金屬的消耗、便于安裝，降低機組的造價，而且將主蒸汽的節流損失降到最小，有利于提高機組運行的經濟性。2、補汽閥的特點2.1補汽閥的優點分析2.1.1使滑壓運行機組在額定流量下，進汽壓力達到額定值；中國電機工程學會火力發電分會論文交流1.3主調聯合汽閥結構介中國電機工程學會火力發電分會論文交流中國電機工程學會火力發電分會論文交流中國電機工程學會火力發電分會論文交流中國電機工程學會火力發電分會論文交流中國電機工程學會火力發電分會論文交流2.1.2提高機組運行的經濟性：當汽輪機的最大進汽量與THA工況流量之比較大時，補汽閥

開啟，將超出額定流量的部分由這個外置的補汽調節閥提供；此時主調節閥在額定流

量下就可設計成全開，沒有節流損失，從而提高額定負荷及以下所有工況的效率。可

使機組的熱耗率在額定負荷降低12~45kJ/kWh，負荷越低這種收益就越大，長期運行，

節能效果將非常可觀；

2.1.3在犧牲一定經濟性的條件下，可以提高機組的出力；

2.1.4機組的通流能力不需要設計很大，大大提高了機組在部分負荷下的經濟性；2.1.5使機組實際運行時，不必通過主調閥的節流就具有調頻功能，可避免節流損失，而且

調頻反應迅速，并可以減少鍋爐的壓力波動；中國電機工程學會火力發電分會論文交流2.1.2提高機組運行中國電機工程學會火力發電分會論文交流2.1.6在部分負荷時具有負荷調節功能；2.1.7對超超臨界高溫汽輪機，補汽還能起到對汽缸的冷卻作用。該閥通過保持一定的

漏汽，充分利用補汽溫度始終低于主蒸汽30℃的特點，對汽缸起到冷卻作用。這

個額外的得益有利于提高高溫部件的可靠性；2.1.8具有提高變負荷速率的功能，有利于提高大電網的穩定性，這是它的主要功能；

2.1.9它使全周進汽型汽輪機的安全可靠性、經濟性全面超過噴嘴調節機型。2.2補汽閥不利因素分析2.2.1由于補汽進入汽輪機的方向垂直于汽缸內蒸汽流動方向，對高壓缸內原有軸向流

動的蒸汽造成擾動。當補汽閥開啟后，汽輪機高壓轉子部分的振動會有所上升；

中國電機工程學會火力發電分會論文交流2.1.6中國電機工程學會火力發電分會論文交流2.2.2補汽閥的設置，使得汽輪機進汽系統變得更復雜些，除了閥門、油動機以及控制

系統外，還要增加近百米價格昂貴的管道材料，使得機組的一次性投資成本增加；2.2.3利用率不高：正常運行時補汽閥很少開啟，有的運行人員稱：從沒有看到補汽閥開

啟過，以至于有些人認為補汽閥僅是一種虛假的擺設；2.2.4補汽閥開啟，機組的高壓缸效率會降低，熱耗率會升高，經濟性下降。2.3對機組性能的影響分析

以平圩第二發電有限責任公司4號汽輪機B修前性能試驗為例進行分析，閥全開一（VWO1）工況：主調閥全開+兩個補汽閥全開、閥全開二（VWO2）工況：主調閥全

開+兩個補汽閥全關，由表1中的數據可以得到：中國電機工程學會火力發電分會論文交流2.2.中國電機工程學會火力發電分會論文交流試驗工況單位VWO1VWO2試驗電功率MW647.287605.633主蒸汽壓力MPa24.04224.281主蒸汽溫度℃561.8560.8高壓缸排汽壓力MPa5.0314.617高壓缸排汽溫度℃330.5314.8再熱蒸汽壓力MPa4.7034.321再熱蒸汽溫度℃565.6564.6中壓缸排汽壓力MPa0.6430.591中壓缸排汽溫度℃283.1283.0高壓缸效率%85.5987.55中壓缸效率%92.5892.53試驗熱耗率kJ/kWh7886.47809.3二類修正后熱耗率kJ/kWh7614.67555.4二類修正后電功率MW647.557608.608表1主要計算結果匯總表中國電機工程學會火力發電分會論文交流試驗工況單位VWO1VW中國電機工程學會火力發電分會論文交流（1）補汽閥開啟后，可以提高機組的帶負荷能力，使得機組的試驗電功率增加41.654MW，

約6.88%，二類修正后電功率增加38.949MW，約6.40%；（2）補汽閥開啟后，由于主蒸汽未在高壓前幾級做功，造成高品質蒸汽的浪費，導致機組

的試驗熱耗率增加約77.1kJ/kWh，二類修正后熱耗率增加約59.2kJ/kWh，經濟性響

影約0.78%；（3）補汽閥開啟后，進入高壓缸的主蒸汽流量加大，高壓缸排汽壓力和溫度有所升高，導

致高壓缸效率會下降約1.96%。

從（1）、（2）的數據可知，補汽閥開啟后，機組出力可以增加約6.40%，而經濟

性影響約為0.78%，這在夏天或其它用電高峰來說，用犧牲一點經濟性，來提高機組出力的辦法是非常劃算的。

中國電機工程學會火力發電分會論文交流（1）補汽閥開啟后，可以中國電機工程學會火力發電分會論文交流3展望與結語

補汽閥的存在，使得主調聯合汽閥可以全開無節流方式運行，既滿足電網一次調頻的需要（快速升負荷的能力，可以提高大電網的穩定性，這對國家電網的安全運行尤為重要），而且可以使機組在額定及以下負荷的經濟性有所提高：在機組整個壽命期內，可使機組的熱耗率在額定負荷附近降低12~45kJ/kWh，負荷越低這種收益就越大，節能效果將非常可觀。可以這樣說補汽閥控制的主蒸汽流量實際上是機組通流能力裕量（超出額定負荷部分）的一個體現，這對在低負荷段運行機組的經濟性非常有利，很好的解決了其它類型機組因通流能力過大，而導致機組在低負荷段經濟性較差的問題。節流配汽方式+過載補汽技術+主調閥聯合汽閥類型機組，相對與其它結構類型的機組而言，具有更高的經濟性、可靠性，在一定程度上代表著汽輪機技術的發展趨勢。中國電機工程學會火力發電分會論文交流3展望與結語中國電機工程學會火力發電分會論文交流感謝各位領導、專家指導！EndOfthePresentation感謝各位領導、專家指導！EndOfthePresentation中國電機工程學會火力發電分會論文交流感謝各位領導、專家指導！過載補汽技術在現代汽輪機技術中的應用主講人：劉曉宏職稱：高工西安熱工研究院有限公司2013年8月過載補汽技術在現代汽輪機技術中的應用中國電機工程學會火力發電分會論文交流內容提要1、過載補汽技術介紹

1.1過載補汽閥的結構及工作原理1.2過載補汽閥相關的高壓缸結構1.3主調聯合汽閥結構介紹2、過載補汽技術的特點2.1優點介紹2.2不足之處2.3對機組性能的影響分析3、展望與結語中國電機工程學會火力發電分會論文交流內容提要中國電機工程學會火力發電分會論文交流1、過載補汽技術介紹1.1過載補汽閥的結構及工作原理

過載補汽技術實際上是一個在主汽門后與主調門并列而引出的調節閥，閥門布置在汽缸下部，經過載補汽閥節流后，進入高壓缸的某幾級（華能玉環的電廠的進入高壓缸第六級，平圩電廠進入第五級），在以后各級繼續膨脹做功的一種措施，見圖1過載補汽閥（下文簡稱補汽閥）的管道布置。當汽輪機的最大進汽量與THA工況流量之比較大時，或者從TMCR（或THA）工況起，補汽閥開啟，將超出額定流量的部分（約占額定主蒸汽流量的5~10%）由這個外置的補汽閥提供，因此它又可稱為過載調節閥。總之，補汽閥可以看作汽輪機的一個調節閥，只是控制的主蒸汽流量進入高壓缸的位置不同而已。中國電機工程學會火力發電分會論文交流1、過載補汽技術介紹中國電機工程學會火力發電分會論文交流中國電機工程學會火力發電分會論文交流中國電機工程學會火力發電分會論文交流1.2補汽閥相關的高壓缸結構

在高壓外缸與內缸之間有一個封閉腔室，該腔室通過高壓內缸上的徑向孔與高壓通流部分某一級動葉出口相通，因此該腔室的壓力相當于高壓通流部分某級動葉的出口壓力，詳見圖2。由補汽閥來的蒸汽經過該腔室再進入高壓通流部分。根據等焓節流原理，蒸汽進入該級處的溫度將降低約30℃，使得補汽閥的蒸汽與主流蒸汽的溫差明顯縮小。加上該汽流與主汽流來源相同，焓相同，因此補汽與主汽的溫差在所有工況下均是穩定的，汽缸不存在附加的熱應力，對于高壓汽缸的安全、可靠運行是非常有利的。

中國電機工程學會火力發電分會論文交流1.2補汽閥相關的高壓中國電機工程學會火力發電分會論文交流圖2過載補汽閥在高壓缸的接口中國電機工程學會火力發電分會論文交流圖2過載補汽閥在高壓中國電機工程學會火力發電分會論文交流1.3主調聯合汽閥結構介紹

一般主調情況下，這種結構的主汽閥和調節閥組成聯合汽閥，每臺機組有兩組這樣的閥門，分別位于高壓缸的兩側，補汽閥的來汽口接在調節閥的殼體上，這種主調聯合汽閥，不僅結構緊湊，沒有主汽閥與調節閥之間的導汽管道，不僅可以降低昂貴金屬的消耗、便于安裝，降低機組的造價，而且將主蒸汽的節流損失降到最小，有利于提高機組運行的經濟性。2、補汽閥的特點2.1補汽閥的優點分析2.1.1使滑壓運行機組在額定流量下，進汽壓力達到額定值；中國電機工程學會火力發電分會論文交流1.3主調聯合汽閥結構介中國電機工程學會火力發電分會論文交流中國電機工程學會火力發電分會論文交流中國電機工程學會火力發電分會論文交流中國電機工程學會火力發電分會論文交流中國電機工程學會火力發電分會論文交流2.1.2提高機組運行的經濟性：當汽輪機的最大進汽量與THA工況流量之比較大時，補汽閥

開啟，將超出額定流量的部分由這個外置的補汽調節閥提供；此時主調節閥在額定流

量下就可設計成全開，沒有節流損失，從而提高額定負荷及以下所有工況的效率。可

使機組的熱耗率在額定負荷降低12~45kJ/kWh，負荷越低這種收益就越大，長期運行，

節能效果將非常可觀；

2.1.3在犧牲一定經濟性的條件下，可以提高機組的出力；

2.1.4機組的通流能力不需要設計很大，大大提高了機組在部分負荷下的經濟性；2.1.5使機組實際運行時，不必通過主調閥的節流就具有調頻功能，可避免節流損失，而且

調頻反應迅速，并可以減少鍋爐的壓力波動；中國電機工程學會火力發電分會論文交流2.1.2提高機組運行中國電機工程學會火力發電分會論文交流2.1.6在部分負荷時具有負荷調節功能；2.1.7對超超臨界高溫汽輪機，補汽還能起到對汽缸的冷卻作用。該閥通過保持一定的

漏汽，充分利用補汽溫度始終低于主蒸汽30℃的特點，對汽缸起到冷卻作用。這

個額外的得益有利于提高高溫部件的可靠性；2.1.8具有提高變負荷速率的功能，有利于提高大電網的穩定性，這是它的主要功能；

2.1.9它使全周進汽型汽輪機的安全可靠性、經濟性全面超過噴嘴調節機型。2.2補汽閥不利因素分析2.2.1由于補汽進入汽輪機的方向垂直于汽缸內蒸汽流動方向，對高壓缸內原有軸向流

動的蒸汽造成擾動。當補汽閥開啟后，汽輪機高壓轉子部分的振動會有所上升；

中國電機工程學會火力發電分會論文交流2.1.6中國電機工程學會火力發電分會論文交流2.2.2補汽閥的設置，使得汽輪機進汽系統變得更復雜些，除了閥門、油動機以及控制

系統外，還要增加近百米價格昂貴的管道材料，使得機組的一次性投資成本增加；2.2.3利用率不高：正常運行時補汽閥很少開啟，有的運行人員稱：從沒有看到補汽閥開

啟過，以至于有些人認為補汽閥僅是一種虛假的擺設；2.2.4補汽閥開啟，機組的高壓缸效率會降低，熱耗率會升高，經濟性下降。2.3對機組性能的影響分析

以平圩第二發電有限責任公司4號汽輪機B修前性能試驗為例進行分析，閥全開一（VWO1）工況：主調閥全開+兩個補汽閥全開、閥全開二（VWO2）工況：主調閥全

開+兩個補汽閥全關，由表1中的數據可以得到：中國電機工程學會火力發電分會論文交流2.2.中國電機工程學會火力發電分會論文交流試驗工況單位VWO1VWO2試驗電功率MW647.287605.633主蒸汽壓力MPa24.04224.281主蒸汽溫度℃561.8560.8高壓缸排汽壓力MPa5.0314.617高壓缸排汽溫度℃330.5314.8再熱蒸汽壓力MPa4.7034.321再熱蒸汽溫度℃565.6564.6中壓缸排汽壓力MPa0.6430.591中壓缸排汽溫度℃283.1283.0高壓缸效率%85.5987.55中壓缸效率%92.5892.53試驗熱耗率kJ/kWh7886.47809.3二類修正后熱耗率kJ/kWh7614.67555.4二類修正后電功率MW647.557608.608表1主要計算結果匯總表中國電機工程學會火力發電分會論文交流試驗工況單位VWO1VW中國電機工程學會火力發電分會論文交流（1）補汽閥開啟后，可以提高機組的帶負荷能力，使得機組的試驗電功率增加41.654MW，

約6.88%，二類修正后電功率增加38.949MW，約6.40%；（2）補汽閥開啟后，由于主蒸汽未在高壓前幾級做功，造成高品質蒸汽的浪費，導致機組

的試驗熱耗率