汽轮机湿蒸汽的影响研究

崔立达

(哈尔滨电气股份有限公司，黑龙江 哈尔滨 150028)

1 热流体效应

1.1 雾的形成

这表现为蒸汽流中的冷凝液滴，在水流中携带。一部分雾滴将沉积在蒸汽路径表面，其他雾滴在通流中继续添加。

1.2 水流(包括抽水/通风流量)

雾滴沉积：假设蒸汽进入实心叶片，接触叶片轮廓的雾滴粘附在表面并形成/连接运行到尾缘的薄膜和裂片(和外壳)。水流从实心叶片重新加入通流：水滴从尾缘溢出，并重新循环，部分通过雾化，进入散流，从而以更高的速度主蒸汽拖动加速。

1.3 移动的叶片

一些冲击水流粘附在移动的叶片上，并加入沉积的数量。其余的喷雾在拖动加速作用下，留在转子通道。

1.4 粗水重新加入通流

流经的粗水离开转子叶片尾部边缘，因为液滴在叶片高速时移动，进入低速时，大液滴被拖减，分解成较小的滴状。由此产生的粗水喷雾剂通过蒸汽输送到下一阶段。转子叶片表面上剩余的粗水中，有很大一部分是向外离心的。

下一阶段粗水进入实心叶片。前一阶段的液滴以喷洒的形式出现。这些将影响实心叶片表面水沉积为雾的比例，其余的粗水将反弹为水滴喷雾，将加速主蒸汽流，这个过程将继续在后期涡轮阶段扩展与持续形成雾。

1.5 涡轮性能的影响因素

阶段效率和涡轮机性能降低是由几个因素影响造成的：液滴拖动转子叶片上离心的水分损失，着眼于“超饱和”和“水分损失”区域。 通常，少量的水会首先作为盐水溶液出现在饱和线的上游。但是，由于蒸汽轮机中的盐量受到严格控制，因此盐量通常非常小。然后，在饱和线后不久，在流动中的任何固体颗粒上将进一步形成少量的水。这是因为机的膨胀速度如此之快，以至于没有足够时间形成生长的水滴。

有一些证据表明，这种液滴核化过程不会以凝结冲击的方式发生，而是渐进的过程。这是因为蒸汽轮机的给定温度不是恒定的，热力损失发生在核区，因为凝结过程释放的热量从相对温暖的水滴(接近饱和温度)流向超冷蒸汽。

超饱和和核损失发生在扩张的早期，超过3%～4%的湿度范围，逐渐发生凝结，水滴的存在造成水分损失。 一旦核发生，将继续有一些热力损失。唯一的例外是，如果膨胀足够快，导致第二个核过程，水分的存在变得牢固，将继续有重大损失。这些所谓的跨端口损失由2种影响导致。

液滴对刀片表面的影响，产生强大的动量交换。 液滴相对于主蒸汽流的滑动，导致液滴和干蒸汽之间的拖动。这是因为高密度水滴不能像同一压力梯度下的干蒸汽那样加速。

2 阶段效率的经验规则

事实证明，先前描述的损失的复杂性难以纳入实际和全面的计算方法。经测试确认了“超饱和”和“水分”损失的2个不同区域循环热力学的影响度损失和叶片侵蚀的恶化，随着膨胀线排气压力端的湿度水平增加，对实际蒸汽循环产生了重大影响。在叶片上发现了严重的侵蚀，合理的限制约为10%～12%例如，在非重新加热 (NRH) 循环中运行的长、全速转子叶片可能涉及排气时约 15% 的湿度水平。如果没有适合的反措施，这可能导致严重的尖端侵蚀。

次临界循环：在从“非再热”转向“再加热”锅炉蒸汽供应方面，蒸汽循环效率/热速率方面具有显著的热动力效益。即通过增加平均温度 ，增加热量，使热速率总体提高了9%(具体工作增加了54%)，包括在防止湿度损失(热速率为1%)和减少LP汽缸侵蚀方面的优势。 但是，在再加热器管道的“额外”压力损失中，存在一种关闭性能效应(通常热速会恶化 1%)。

扩展线还说明了另一种“再热”膨胀线在大约100 ℃时切断饱和线的机制，而在不重新加热的情况下，这种机制发生在140 ℃左右，即凝结过程，以及腐蚀盐水溶液的外观，很可能发生在408 ℃的高温下，在非再加热的区域这种高温效应可能会对腐蚀、应力腐蚀开裂(SCC)、疲劳强度和材料问题产生严重影响。

3 结论

提高蒸汽发电厂循环效率的条件是从“次临界”移动到“超临界”压力水平(0.221 bar(相当于 2% 的热速率)，再加热温度从 540 ℃(1000 °F) 到 565℃(1050 °F) 。目前，高达600 ℃。 高入口温度通常改善 LP 湿润情况，推进到超临界压力条件，冷凝过程从更高的温度 (130 ℃) 开始，使 SCC 可能恶化(但从较早的 LP 阶段开始，叶片离心压力更小)。

寻求更好的循环效率，通常与超临界入口压力水平相结合。具体工作和循环效率都得到了改善，一般湿度水平链点线也是如此。改进的LP湿度水平贡献了约一半的净2%的热速率。