汽轮机除湿技术分析.docx

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1、汽轮机除湿技术分析摘要：目前，核动力舰用汽轮机、大功率汽轮机、地热电站汽轮机、核电汽轮机的快速发展，汽轮机面临湿蒸汽的问题越来越严重。湿蒸汽主要引起两方面的问题，一方面提高动叶片的故障率；另一方面运行效率的下降。文章介绍汽轮机内部除湿技术的发展过程，讨论常用的除湿技术，从而为汽轮机除湿设计提供一些有益思路。关键词：汽轮机；湿蒸汽；除湿技术1汽轮机内部湿蒸汽危害在核电汽轮机的全部通流部分和石化燃料汽轮机的低压部分，蒸汽会膨胀，膨胀到一定程度会凝结成核，形成了湿蒸汽。在汽轮机流通部分，进一步流动膨胀，一方面部分水滴在轮机内壁形成水膜，另一方面湿蒸汽中凝结核不断变大。在核电汽轮机中，大部分透平都在湿

2、蒸汽区域内工作，会出现大量的侵蚀和腐蚀。在火电厂汽轮机中，湿蒸汽中的粗糙水滴会对部件从撞击侵蚀。由于湿蒸汽导致的侵蚀主要有两种：一种是动叶进气边顶部的水蚀，另一种是静叶出气边根部水蚀。汽轮机叶片受到侵蚀，会导致整个设备效率下降，严重侵蚀可能导致叶片断裂，引发设备毁坏的严重事故。从上世纪六十年代出，饱和蒸汽成核理论发展以来，国内外积极做了很多湿蒸汽两相流的理论和试验研究。但是，目前为止湿蒸汽两相流的很多事情还未得到认识。与之相关的叶片水蚀破坏及流动效率提高等问题并未圆满解决。2汽轮机湿蒸汽两相流凝结及除湿结构特点的介绍蒸汽轮机中存在凝结的湿蒸汽两相流动，本质上是一种不平衡现象，不平衡现象会有两方

3、面显现，一方面是过饱和膨胀产生的热力不平衡；另一方面是高速气流中央，带有不同动力学特性的水滴产生的动力不平衡。除湿范围包括静叶和动叶，為了达到除湿效果，需要充分利用叶片的几何结构。在静叶方面，有四种除湿结构：1）空心导叶尾缘开设吹扫缝，将较高压蒸汽引进导叶内腔后，从尾缘吹扫缝喷出；2）通过导叶空腔将水膜抽吸出流动区域；3）一种是在动叶表面上铣出沟槽或者在动叶叶顶加上叶冠，另一种上述结构在动叶片同时都有。4）通过向叶轮空腔内引进热量，加热壳体，使水膜层蒸发，不能形成二次大水滴。除此之外，还可以在动静叶栅间加装隔板装置达到除湿的效果。3内除湿技技术发展情况自20世纪50年代以来，世界许多发达国家都

4、在积极开展汽轮机内部除湿的研究。应用最早和最广泛除湿方法是外缘分离法，在外缘开设除湿沟槽，利用机构对汽流的扭转和离心效应，将水滴甩向外缘，经过沟槽后进入冷凝器中。根据除湿位置不同，汽轮机内部除湿方法可以以下3种。3.1静叶除湿技术它是将静叶之城空腔，通过抽吸、吹扫或者加热的方法，将附在静叶表面的液膜或尾缘的大滴液去掉，以改变蒸汽干度。按吹、吸机加热的方式不同，静叶除湿又可分以下几种：3.1.1静叶抽吸法这种方法是空心导叶去湿的最早方法。对于不同的结构及运行条件，例如开槽大小、抽吸压力流量、开槽位置等，去湿效果也不同。3.1.2静叶加热法该结构是将热量引进静叶空腔，对内壁加热，把外表面水膜层蒸发

5、掉，使尾缘不能形成二次大水滴。在实际应用中，要考虑引入多少热量，这种方法需要改变设备结构，可能会因为热量不足，导致除湿效果不足。3.1.3静叶吹扫法在静叶尾缘加工出吹扫缝，将较高压蒸汽引入导叶内，然后从尾缘吹扫缝喷出。此方法将从尾缘脱落的大水滴变小，速度加快，减轻对动叶的冲蚀。此方法需要吹扫汽量和方向角需要合理匹配，以免影响主汽流。3.1.4加热和吹扫综合法设计合理的吹扫缝结构，将引入的高温高压的蒸汽喷出，既可以防止导叶出汽位置形成大水滴，又可以增加主流蒸汽干度，而且吹出热蒸汽会在导叶表面形成保护层，保护免受水滴侵蚀。3.2动叶除湿技术在动叶表面，进汽一侧的背部刻若干道小槽，用以收集和输送叶片表面的水滴，减少水滴反弹；同时在动叶顶部做一个水份收集装置，保证水份收集效果。3.3隔板除湿技术采用隔板分离装置，此装置设在动、静叶栅轴向间隙。利用蒸汽汽流，将水滴向外缘移动。4总结除湿技术经过几十年的发展和研究，一些方面已经很成熟了。我国开始研究比较晚，而且相对比较落后，离实际应用尚有一段距离。综合应用各方法研制除湿是机内除湿的未来方向。