能提供全部给水回热抽汽的二次再热汽轮机超高压缸.pdf

本发明能提供全部给水回热抽汽的二次再热汽轮机超高压缸涉及一种二次再热机组使用的能提供全部给水回热抽汽的新结构的二次再热汽轮机组的超高压缸。包括：超高压进汽接口、切向全周进汽室、超高压外缸、超高压内缸、套箍、超高压转子、超高压通流、轴向推力平衡鼓、汽封、油封、轴承、Z1至Z6级叶片、Z1至Z6级隔板、Z1Z2 Z3Z4和Z5Z6隔板套、1抽接口、新2抽接口、新3抽接口、新4抽接口；提供新2抽、新3抽、新4抽顶替高、中压缸上的2抽、3抽、4抽、5抽、6抽，明显增加发电机输出功率，降低汽轮机组的热耗；新3抽过热度大幅度下降，可控制3号高加进汽截止调节阀的开度提高主机的加负荷瞬态响应能力。

权利要求书
1.  一种能提供全部给水回热抽汽的二次再热汽轮机超高压缸，其特征在于：包括超高压进汽接口、切向全周进汽室、超高压外缸、超高压内缸、套箍、遮热板、超高压转子、超高压通流、轴向推力平衡鼓、汽封、油封、轴承、Z1级叶片、Z2级叶片、Z3级叶片、Z4级叶片、Z5级叶片、Z6级叶片、Z1级隔板、Z2级隔板、Z3级隔板、Z4级隔板、Z5级隔板、Z6级隔板、Z1Z2隔板套、Z3Z4隔板套、Z5Z6隔板套、1抽接口、新2抽接口、新3抽接口、新4抽接口；超高压第1级至第10级隔板固定在超高压内缸内，超高压第10级冲动式叶片后的蒸汽的大部分经一次再热冷段管道送入锅炉一次低温再热器入口/超高压第1级至第14级隔板固定在超高压内缸内，超高压第14级反动式叶片后的蒸汽的大部分经一次再热冷段管道送入锅炉一次低温再热器入口；超高压第10级冲动式叶片后/超高压第14级反动式叶片后的小部分蒸汽进入Z1级隔板，Z2级叶片后引出新2抽；新2抽的压力和流量适合2号高压加热器中给水回热温升的要求；剩余蒸汽进入Z3级隔板，Z4级叶片后引出新3抽；新3抽的压力和流量适合3号高压加热器中给水回热温升的要求；剩余蒸汽进入Z5级隔板，Z6级叶片后引出新4抽；新4抽的压力和流量适合除氧器中给水回热温升的要求；新2抽、新3抽、新4抽的回热做功比已高于1抽，开拓了优化新4抽、新3抽、新2抽、1抽的抽汽量比例的新空间，较高的新2抽压力，较高的新3抽压力，较高的新4抽压力可以通过优化Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级的透平特征参数获得；Z1级、Z2级、Z3级、Z4、Z5、Z6级均为冲动式透平级，以期在有限的轮周速度下取得需要的级压力降；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级均具有通流量较小、叶片较短、轮周功率较小的特点，可以采用窄隔板、窄叶片以控制超高压转子轴向长度；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级的叶片围带外径小于套箍内径，不影响套箍红套工艺进行；Z1级隔板、Z2级隔板经Z1Z2隔板套固定在超高压外缸上/Z1级隔板、Z2级隔板固定在超高压内缸的延伸段上；Z3级隔板、Z4级隔板经Z3Z4隔板套固定在超高压外缸上；Z5级隔板、Z6级隔板经Z5Z6隔板套固定在超高压外缸上；超高压转子毛坯为整锻结构/锻焊结构；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级增加的轴向推力由轴向推力轴承和/或轴向推力平衡鼓承担；由于新4抽压力明显低于1抽压力，新4抽端的轴封可以缩短轴向长度，以控制新结构超高压缸的轴向长度和超高压缸组件的重量。

2.  根据权利要求1所述的能提供全部给水回热抽汽的二次再热汽轮机超高压缸，其特征是所述的新2抽的压力和流量适合2号高压加热器中给水回热温升的要求，是指所提供的新2抽的抽汽量与2号高压加热器需要的凝汽量相匹配，2号高压加热器需要的凝汽量足以把流经2号高压加热器的给水加热到2号高压加热器壳侧压力下的饱和温度，新2抽的压力为2号高压加热器壳侧压力的105％。

3.  根据权利要求1所述的能提供全部给水回热抽汽的二次再热汽轮机超高压缸，其特征是所述的较高的新3抽的压力和流量适合3号高压加热器中给水回热温升的要求，是指所提供的新3抽的抽汽量与3号高压加热器需要的凝汽量相匹配，3号高压加热器需要的凝汽量足以把流经3号高压加热器的给水加热到3号高压加热器壳侧压力下的饱和温度，新3抽的压力为3号高压加热器壳侧压力的105％。

4.  根据权利要求1所述的能提供全部给水回热抽汽的二次再热汽轮机超高压缸，其特征是所述的新4抽的压力和流量适合除氧器中给水回热温升的要求，是指所提供的新4抽的 抽汽量与除氧器需要的用汽量相匹配，除氧器需要的用汽量足以把流入除氧器的凝结水加热到除氧器压力下的饱和温度，新4抽的压力为除氧器压力的105％。

5.  根据权利要求1所述的能提供全部给水回热抽汽的二次再热汽轮机超高压缸，其特征是所述的较高的新2抽的设计压力不仅能降低主机热耗，而且有助于在较低的轮周速度条件下取得可接受的/较高的/优良的Z1级、Z2级级段内效率。

6.  根据权利要求1所述的能提供全部给水回热抽汽的二次再热汽轮机超高压缸，其特征是所述的较高的新3抽的设计压力不仅能降低主机热耗，而且有助于在较低的轮周速度条件下取得可接受的/较高的/优良的Z3级、Z4级级段内效率。

7.  根据权利要求1所述的能提供全部给水回热抽汽的二次再热汽轮机超高压缸，其特征是所述的较高的新4抽的设计压力不仅能降低主机热耗，而且有助于在较低的轮周速度条件下取得可接受的/较高的/优良的Z5级、Z6级级段内效率。

8.  根据权利要求1所述的能提供全部给水回热抽汽的二次再热汽轮机超高压缸，其特征是所述的较高的新2抽压力，较高的新3抽压力，较高的新4抽压力可以通过优化Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级的透平特征参数获得，是指新4抽、新3抽、新2抽的抽汽量比例主要受Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级的透平特征参数控制，如轮周速度、级焓降、喷嘴型线、喷嘴高度、叶片型线、叶片高度、通流截面，选取合适的透平级特征参数，同时配合合理的高压加热器特征参数，如上端差、下端差、壳侧承压能力、换热面积、导汽管压损，可以取得明显的热经济性效果。

9.  根据权利要求1所述的能提供全部给水回热抽汽的二次再热汽轮机超高压缸，其特征是所述的Z4级叶片后引出新3抽，由于新3抽过热度大幅度下降，有条件使用控制3号高加进汽截止调节阀的开度提高主机的加负荷瞬态响应能力，在主机接到加负荷信号后，在锅炉加风、加燃料量的同时关小3号高加进汽截止调节阀的开度，3号高压加热器的凝汽量减少，流经高、中、低压缸的流量瞬态增加，有效改进了节流调节方式的主机的加负荷瞬态响应能力，而不必使用能耗高的主机调阀预节流/主机旁通补汽阀方案。

说明书能提供全部给水回热抽汽的二次再热汽轮机超高压缸
(一)技术领域：
本发明能提供全部给水回热抽汽的二次再热汽轮机超高压缸涉及一种火电站二次再热机组使用的新型给水回热技术方案，能显著降低机组热耗，能提供全部给水回热抽汽的新结构的二次再热汽轮机组的超高压缸。
(二)背景技术：
现有技术的火电站使用的二次再热电站锅炉用于向二次再热的汽轮发电机组供汽，典型的汽机侧主汽温度/一次再热汽温度/二次再热汽温度的设计值为600℃/620℃/620℃；二次再热的汽轮机组通常由同轴的超高压缸、高压缸、中压缸、低压缸及众多辅助设备组成；一次再热器布置在超高压缸的排汽缸与高压缸的一次再热联合汽门之间；二次再热器布置在高压缸的排汽缸与中压缸的二次再热联合汽门之间。
现有技术认为回热级数越多，抽汽管道压降越小，加热器端差越小，给水温度越高的给水回热系统是越接近理想的给水回热系统；充分利用较低压力的抽汽可以增大回热做功比，降低机组热耗。典型的二次再热的给水回热系统配有4台/5台高压加热器和2台/3台分离的蒸汽冷却器。锅炉给水温度可高达330℃；超高压缸的排汽温度和高压缸的排汽温度一般在415～450℃。
高效超超临界二次再热机组的高、中压缸进汽温度均高达620℃，2抽(高压缸的前级抽汽)焓值升高，温度可到540℃以上；3抽(高压缸的后级抽汽)也达510℃；4抽(高压缸排汽)434℃；5抽(中压缸的前级抽汽)又高达545℃；6抽(中压缸的后级抽汽)供除氧器使用仍高达432℃，甚至需要用专用的减温减压器先期减温减压后再送入除氧器；经过再热，2抽、3抽、4抽、5抽、6抽的回热做功比急剧下降，用高焓值、高过热度的高、中压缸抽汽去加热给水会大幅度增加给水回热过程exergy(火用)损失，抬升机组的热耗。
再热温度由亚临界机组的535℃逐步攀升到高效超超临界机组的620℃，由-次再热演进为二次再热，使给水回热过程exergy(火用)损失增大的问题变得越来越突出，如不改进，到700℃/720℃、700℃/720℃/720℃机组，会更严重地损害高参数、二次再热带来的节能效果。
现有技术的二次再热的汽轮机组使用的高压加热器是机组给水回热系统的重要组成部分，典型的高压加热器为卧式、U形传热管、管壳式换热器；U形传热管组通常分为过热蒸汽冷却区、凝结放热区、疏水冷却区三部分；4台/5台高压加热器的管侧串联布置，给水泵出口与5号高压加热器的管侧入口连接，5号高压加热器的管侧出口与4号高压加热器的管侧入口连接，4号高压加热器的管侧出口与3号高压加热器的管侧入口连接，3号高压加热器的管侧出口与2号高压加热器的管侧入口连接，2号高压加热器的管侧出口与1号高压加热器的管侧入口连接，1号高压加热器的管侧出口与分离的蒸汽冷却器的管侧入口连接，分离的蒸汽冷却器的管侧出口与二次再热锅炉的省煤器入口连接；1号高压加热器壳侧接受汽轮机超高压缸排汽(1抽)；高压缸的前级抽汽(2抽)经分离的蒸汽冷却器(2抽)的壳侧预冷，进入2号高压加热器壳侧；高压缸的后级抽汽(3抽)经分离的蒸汽冷却器(3抽)的壳侧预冷，进入3号高压加热器壳侧；4号高压加热器壳侧接受高压缸的排汽(4抽)；中压缸的前级抽汽(5 抽)经分离的蒸汽冷却器(5抽)的壳侧预冷，进入5号高压加热器壳侧；给水在5号高压加热器内被加热到5抽压力下的饱和温度，给水在4号高压加热器内被加热到4抽压力下的饱和温度，给水在3号高压加热器内被加热到3抽压力下的饱和温度，给水在2号高压加热器内被加热到2抽压力下的饱和温度，给水在1号高压加热器内被加热到1抽压力下的饱和温度，给水在分离的蒸汽冷却器中另有8～11K温度升高；高压加热器的疏水逐级回流，1号高压加热器的疏水回流到2号高压加热器的壳侧，2号高压加热器的疏水回流到3号高压加热器的壳侧，3号高压加热器的疏水回流到4号高压加热器的壳侧，4号高压加热器的疏水回流到5号高压加热器的壳侧，5号高压加热器的疏水回流到除氧器。
现有技术的二次再热汽轮机组通常提供不同压力的9级到10级抽汽，与该机组所配置的高压加热器、除氧器、低压加热器数相匹配。
现有技术的二次再热机组，1号高压加热器通常具有最高的给水焓升，最大的换热面积，最大的凝汽量，是因为1抽与2抽、3抽、4抽、5抽、6抽相比较，1抽未经再热，相对具有较大的回热做功比。多用1抽，就现有技术的给水回热系统，从热经济性角度看是合理的。
除氧器和给水泵驱动用小汽轮机通常共用6抽/5抽(中压缸的后级抽汽)。
现有技术也有用一台抽汽背压式小汽轮机从主机超高压缸排汽口和/或一次低温再热器出口联箱取汽，用该小汽轮机的抽汽顶替4抽，该小汽轮机的排汽排入除氧器顶替6抽/5抽，小汽轮机输出的轴功率用于驱动给水泵和/或变转速的小发电机。
现有技术还有用与二次再热主汽轮机同轴布置的背压抽汽小汽轮机，背压抽汽小汽轮机热力系统包括背压抽汽小汽轮机、进汽管系、抽汽管系、排汽管系以及回热设备。
现有技术的二次再热超超临界汽轮机的超高压缸常用的有3种类型：
a.冲动式汽轮机，切向全周进汽，超高压缸通流10级，内、外双层缸，内缸采用套箍结构，无抽汽口，超高压缸排汽全部送到锅炉一次低温再热器入口；
b.反动式汽轮机，切向全周进汽，超高压缸通流15/14级，内、外双层缸，内缸采用套箍结构，无抽汽口，超高压缸排汽全部送到锅炉一次低温再热器入口；
c.冲动式汽轮机，超高压缸与高压缸头对头合缸，超高压缸通流6/7级，高压缸通流5级，超高压缸切向全周进汽，进汽室加内、外双层缸，组成三层承压结构，超高压内缸中分面用窄法兰、螺栓把合，无抽汽口，超高压缸排汽全部送到锅炉一次低温再热器入口。
(三)发明内容：
所要解决的技术问题：
大幅度减少给水回热过程exergy(火用)损失，提供新2抽、新3抽、新4抽顶替高、中压缸上的2抽、3抽、4抽、5抽、6抽，明显增加发电机输出功率，降低机组热耗、提高运行安全性；控制新3抽的流量，有效提高主机增负荷的瞬态响应能力，降低机组运行热耗。
解决其技术问题采用的技术方案：
本发明的目的是提供一种能提供全部给水回热抽汽的二次再热汽轮机超高压缸，采取与现有技术完全不同的技术路线。
本发明一种能提供全部给水回热抽汽的二次再热汽轮机超高压缸包括：超高压进汽接口、切向全周进汽室、超高压外缸、超高压内缸、套箍、遮热板、超高压转子、超高压通流、 轴向推力平衡鼓、汽封、油封、轴承、Z1级叶片、Z2级叶片、Z3级叶片、Z4级叶片、Z5级叶片、Z6级叶片、Z1级隔板、Z2级隔板、Z3级隔板、Z4级隔板、Z5级隔板、Z6级隔板、Z1Z2隔板套、Z3 Z4隔板套、Z5 Z6隔板套、1抽接口、新2抽接口、新3抽接口、新4抽接口；超高压第1级至第10级隔板固定在超高压内缸内，超高压第10级冲动式叶片后的蒸汽的大部分经一次再热冷段管道送入锅炉一次低温再热器入口/超高压第1级至第14级隔板固定在超高压内缸内，超高压第14级反动式叶片后的蒸汽的大部分经一次再热冷段管道送入锅炉一次低温再热器入口；超高压第10级冲动式叶片后/超高压第14级反动式叶片后的小部分蒸汽进入Z1级隔板，Z2级叶片后引出新2抽；新2抽的压力和流量适合2号高压加热器中给水回热温升的要求；剩余蒸汽进入Z3级隔板，Z4级叶片后引出新3抽；新3抽的压力和流量适合3号高压加热器中给水回热温升的要求；剩余蒸汽进入Z5级隔板，Z6级叶片后引出新4抽；新4抽的压力和流量适合除氧器中给水回热温升的要求；新2抽、新3抽、新4抽的回热做功比已高于1抽，开拓了优化新4抽、新3抽、新2抽、1抽的抽汽量比例的新空间，较高的新2抽压力，较高的新3抽压力，较高的新4抽压力可以通过优化Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级的透平特征参数获得；Z1级、Z2级、Z3级、Z4、Z5、Z6级均为冲动式透平级，以期在有限的轮周速度下取得需要的级压力降；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级均具有通流量较小、叶片较短、轮周功率较小的特点，可以采用窄隔板、窄叶片以控制超高压转子轴向长度；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级的叶片围带外径小于套箍内径，不影响套箍红套工艺进行；Z1级隔板、Z2级隔板经Z1 Z2隔板套固定在超高压外缸上/Z1级隔板、Z2级隔板固定在超高压内缸的延伸段上；Z3级隔板、Z4级隔板经Z3 Z4隔板套固定在超高压外缸上；Z5级隔板、Z6级隔板经Z5 Z6隔板套固定在超高压外缸上；超高压转子毛坯为整锻结构/锻焊结构；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级增加的轴向推力由轴向推力轴承和/或轴向推力平衡鼓承担；由于新4抽压力明显低于1抽压力，新4抽端的轴封可以缩短轴向长度，以控制新结构超高压缸的轴向长度和超高压缸组件的重量。
有的汽轮机供应商设计的二次再热汽轮机组配有5级高压加热器，其高压缸有2级抽汽，较低焓值的新2抽、新3抽同样可以顶替较高焓值的2抽、3抽、4抽、5抽，较低焓值的新4抽顶替较高焓值的6抽，维持1号高加的出口给水温度不变，本发明一种用于二次再热机组的新型高效给水回热系统同样可以在配有5级高压加热器的汽轮机组上应用，并取得更好的节能、减排效果。
发明的有益效果：
●以焓值较低、过热度较低的新2抽、新3抽、新4抽顶替焓值较高、过热度较高的高、中压缸上的2抽、3抽、4抽、5抽、6抽，明显增加发电机输出功率，降低机组热耗、提高运行安全性，有明显的热经济性效益；
●高压加热器的U形传热管组通常分为过热蒸汽冷却区、凝结放热区、疏水冷却区三部分，凝结放热区的传热系数明显高于过热蒸汽的传热系数，高压加热器的进汽过热度越低，给水温升相同的高压加热器的尺寸越小，造价越低，高压加热器由4/5台加2/3台分离的蒸汽冷却器优化为3台高压加热器，基建投资大幅度降低；
●高压加热器的进汽过热度越低，高压加热器的管板的热应力越小、热疲劳越轻微， 有利于高压加热器的长周期安全运行；
●高压加热器的进汽温度越低，同一壳体材质的许用应力越高，造价越低；
●由于新3抽的过热度大幅度下降，有条件使用控制3号高加进汽截止调节阀的开度来提高主机的加负荷瞬态响应能力，而不必使用能耗大的主机调阀预节流/主机旁通补汽阀方案，使二次再热机组的运行热耗明显降低；
●高压缸取消抽汽口可以简化高压缸结构，进一步提高高压缸内效率，提高高压缸的旋转对称性以及减少高压缸发生水冲击的危险；
●中压缸取消抽汽口可以简化中压缸结构，进一步提高中压缸内效率，提高中压缸的旋转对称性以及减少中压缸发生水冲击的危险；
●连接高压加热器系统的管道因高压加热器数量减少和工作温度降低，投资额明显减少，布置高压加热器的主厂房投资额减少；
●顶替较高焓值的2抽、3抽、4抽、5抽、6抽的新2抽、新3抽、新4抽的总质量流量，要大于2抽、3抽、4抽、5抽、6抽的质量流量的总和，并且抽汽点前移，进入一次再热器的质量流量明显减少，进入二次再热器的质量流量也有所减少，锅炉一次高温再热器受热面可以减少，降低造价，锅炉二次再热器的中、低负荷下的调温特性改善，煤种适应能力增强；
●舍弃分离的蒸汽冷却器，略低的给水温度有利于锅炉水冷壁管的选材和取得较低的排烟温度；
●由于给水回热过程exergy(火用)损失大幅度减少，发电机输出功率明显增加，本发明兼具增加机组出力、降低热耗、减排温室气体、提高运行安全性的效果；
●可以研发建造单轴1300MW等级的二次再热汽轮发电机组，其热耗接近研发中的采用现有给水回热技术的700℃/720℃一次再热机组的热耗期望值；
●与用一台抽汽背压式小汽轮机从主机超高压缸排汽口和/或一次低温再热器出口联箱取汽，用该小汽轮机的抽汽顶替4抽，该小汽轮机的排汽排入除氧器顶替6抽/5抽，小汽轮机输出的轴功率用于驱动给水泵和/或变转速的小发电机的现有技术相比，不仅减少、简化了设备、系统，明显降低基建造价，并且没有主机与抽汽背压式小汽轮机的匹配、协调控制问题，能够更大幅度减少给水回热过程exergy(火用)损失，降低主机热耗；
●与用“与二次再热主汽轮机同轴布置的背压抽汽小汽轮机，背压抽汽小汽轮机热力系统包括背压抽汽小汽轮机、进汽管系、抽汽管系、排汽管系以及回热设备”的现有技术相比，不仅减少、简化了设备、系统，明显降低基建造价，对主机轴系振动特性影响较小，没有主机与背压抽汽小汽轮机的匹配、协调控制问题，而且能够更大幅度减少给水回热过程exergy(火用)损失，降低主机热耗。
(四)附图说明：
图1为能提供全部给水回热抽汽的二次再热汽轮机超高压缸剖面图实施例1；
图2为能提供全部给水回热抽汽的二次再热汽轮机超高压缸剖面图实施例2；
图3为能提供全部给水回热抽汽的二次再热汽轮机超高压缸剖面图实施例3。
在图1、图2和图3中：
1   超高压缸进汽接口、   2   超高压外缸、        3   超高压内缸、
4   套箍、               5   超高压转子、        6   汽封、
7   油封、               8   轴承、              9   超高压第1级叶片、
10  超高压第7级叶片、    11  超高压第9级叶片、   12  超高压第10级叶片、
13  超高压第14级叶片、   14  超高压第15级叶片、  15  Z1 Z2隔板套、
16  Z3 Z4隔板套、        17  Z5 Z6隔板套、       18  超高压缸隔板、
19  1抽接口、            20  新2抽接口、         21  新3抽接口、
22  新4抽接口、          23  Z1级叶片、          24  Z2级叶片、
25  Z3级叶片、           26  Z4级叶片、          27  Z5级叶片、
28  Z6级叶片、           29  Z1级隔板、          30  Z2级隔板、
31  Z3级隔板、           32  Z4级隔板、          33  Z5级隔板、
34  Z6级隔板、           35  轴向推力平衡鼓。
(五)具体实施方式：
实施例1：
现结合图1，以一台1000MW等级，汽机侧主汽温度/一次再热汽温度/二次再热汽温度的设计值为600℃/620℃/620℃的冲动式二次再热汽轮机组为例说明实现本发明的优选方式。该型冲动式二次再热汽轮机组采用了5台高压加热器，3台分离的蒸汽冷却器，其高压缸多了一级抽汽(高压缸后级抽汽)送3号高压加热器；高压缸排汽成为4抽送4号高压加热器；中压缸前级抽汽成为5抽送5号高压加热器；除氧器和小机用汽成为6抽(中压缸后级抽汽)。
本发明一种能提供全部给水回热抽汽的二次再热汽轮机超高压缸包括：超高压进汽接口、切向全周进汽室、超高压外缸、超高压内缸、套箍、遮热板、超高压转子、超高压通流、汽封、油封、轴承、Z1级叶片、Z2级叶片、Z3级叶片、Z4级叶片、Z5级叶片、Z6级叶片、Z1级隔板、Z2级隔板、Z3级隔板、Z4级隔板、Z5级隔板、Z6级隔板、Z3 Z4隔板套、Z5 Z6隔板套、1抽接口、新2抽接口、新3抽接口、新4抽接口；超高压第1级至第10级隔板固定在超高压内缸内，超高压第10级冲动式叶片后的蒸汽的大部分经一次再热冷段管道送入锅炉一次低温再热器入口；超高压第10级冲动式叶片后的小部分蒸汽进入Z1级隔板，Z2级叶片后引出新2抽；新2抽的压力和流量适合2号高压加热器中给水回热温升的要求；剩余蒸汽进％Z3级隔板，Z4级叶片后引出新3抽；新3抽的压力和流量适合3号高压加热器中给水回热温升的要求；剩余蒸汽进入Z5级隔板，Z6级叶片后引出新4抽；新4抽的压力和流量适合除氧器中给水回热温升的要求；新2抽、新3抽、新4抽的回热做功比已高于1抽，开拓了优化新4抽、新3抽、新2抽、1抽的抽汽量比例的新空间，较高的新2抽压力，较高的新3抽压力，较高的新4抽压力可以通过优化Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级的透平特征参数获得；Z1级、Z2级、Z3级、Z4、Z5、Z6级均为冲动式透平级，以期在有限的轮周速度下取得需要的级压力降；Z1级、 Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级均具有通流量较小、叶片较短、轮周功率较小的特点，可以采用窄隔板、窄叶片以控制超高压转子轴向长度；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级的叶片围带外径小于套箍内径，不影响套箍红套工艺进行；Z1级隔板、Z2级隔板固定在超高压内缸的延伸段内，Z2级叶片出口与超高压缸的内、外缸之间的腔室相通；Z3级隔板、Z4级隔板经Z3 Z4隔板套固定在超高压外缸上；Z5级隔板、Z6级隔板经Z5 Z6隔板套固定在超高压外缸上；超高压转子毛坯为整锻结构；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级增加的轴向推力由轴向推力轴承承担；由于新4抽压力明显低于1抽压力，新4抽端的轴封可以缩短轴向长度，以控制新结构超高压缸的轴向长度和超高压缸组件的重量。
新4抽、新3抽、新2抽的回热做功比已高于1抽，开拓了优化新4抽、新3抽、新2抽、1抽的抽汽量比例的新空间，优化方式之一是取给水在1号高压加热器、2号高压加热器、3号高压加热器和除氧器的焓增均布或1号高压加热器焓增较低；新4抽、新3抽、新2抽的抽汽量比例主要受Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级的透平特征参数控制，如轮周速度、级焓降、喷嘴型线、喷嘴高度、叶片型线、叶片高度、通流截面，选取合适的透平级特征参数，同时配合合理的高压加热器特征参数，如上端差、下端差、壳侧承压能力、换热面积、导汽管压损，可以取得明显的热经济性效果；新4抽、新3抽、新2抽、1抽在主机滑压变负荷过程具有良好的自平衡能力，热经济性明显优于现有技术的给水回热系统。
新2抽的压力和流量适合2号高压加热器中给水回热温升的要求，是指所提供的新2抽的抽汽量与2号高压加热器需要的凝汽量相匹配，2号高压加热器需要的凝汽量足以把流经2号高压加热器的给水加热到2号高压加热器壳侧压力下的饱和温度，新2抽的压力为2号高压加热器壳侧压力的105％。
新3抽的压力和流量适合3号高压加热器中给水回热温升的要求，是指所提供的新3抽的抽汽量与3号高压加热器需要的凝汽量相匹配，3号高压加热器需要的凝汽量足以把流经3号高压加热器的给水加热到3号高压加热器壳侧压力下的饱和温度，新3抽的压力为3号高压加热器壳侧压力的105％。
新4抽的压力和流量适合除氧器中给水回热温升的要求，是指所提供的新4抽的抽汽量与除氧器需要的用汽量相匹配，除氧器需要的用汽量足以把流入除氧器的凝结水加热到除氧器压力下的饱和温度，新4抽的压力为除氧器压力的105％。
本实施例，取新2抽的设计压力为6.4MPa，提供的新2抽的抽汽量与其在2号高压加热器需要的凝汽量相匹配，2号高压加热器壳侧能够长期安全地在6.4MPa压力下工作，并具有足够的安全系数；较高的新2抽的设计压力不仅能降低主机热耗，而且有助于在较低的轮周速度条件下取得可接受的Z1级、Z2级级段内效率。
本实施例，取新3抽的设计压力为3.27MPa，提供的新3抽的抽汽量与其在3号高压加热器需要的凝汽量相匹配，3号高压加热器壳侧能够长期安全地在3.27MPa压力下工作，并具有足够的安全系数；较高的新3抽的设计压力不仅能降低主机热耗，而且有助于在较低的轮周速度条件下取得可接受的Z3级、Z4级级段内效率。
本实施例，取新4抽的设计压力为1.23MPa，提供的新4抽的抽汽量与其在除氧器的耗汽量相匹配，除氧器能够承受3号高加进汽截止调节阀全关时的新4抽的压力，并有足够的安全系数；较高的新4抽的设计压力不仅能降低主机热耗，而且有助于在较低的轮周速度条件下 取得可接受的Z5级、Z6级级段内效率。
该型机组在THA工况下，2抽的焓值为3534.4kJ/kg，压力6.278MPa，温度548.2℃；3抽的焓值为3458.7kJ/kg，压力5.000MPa，温度510.4℃；4抽的焓值为3308.5kJ/kg，压力3.090MPa，温度434.5℃；5抽的焓值为3571.3kJ/kg，压力1.735MPa，温度545.5℃；6抽的焓值为3335.2kJ/kg，压力0.837MPa，温度432.1℃；新2抽焓值为3057.34kJ/kg，压力6.40MPa，温度358.32℃(饱和温度279.83℃)；新3抽焓值为2916.5kJ/kg，压力3.27MPa，温度274.48℃(饱和温度238.69℃)；新4抽焓值为2741.08kJ/kg，压力1.23MPa，温度189.19℃(干度为0.9780)，可见新2抽、新3抽、新4抽的焓值和过热度颇低于2抽、3抽、4抽、5抽、6抽的焓值和过热度，新4抽已进入湿蒸汽区域；低压缸排汽焓为2408.9kJ/kg，2抽、3抽、4抽、5抽、6抽与新2抽、新3抽、新4抽相比，在汽轮机组内的做功能力有巨大差异。
经过再热的高焓值蒸汽用于发电，不再参与高exergy(火用)损失的给水回热过程。
2抽的质量流量为23.648kg/s；2抽留在机组内可增发36.59MW；
3抽的质量流量为38.354kg/s；3抽留在机组内可增发56.44MW；
4抽的质量流量为32.594kg/s；4抽留在机组内可增发43.07MW；
5抽的质量流量为26.569kg/s；5抽留在机组内可增发30.88MW；
6抽的质量流量为52.489kg/s；6抽留在机组内可增发48.62MW。
增加带全部给水回热抽汽的超高压缸的进汽量，以新2抽、新3抽、新4抽顶替2抽、3抽、4抽、5抽、6抽，主机热耗6824.2kJ/kWh比基准热耗7092.3kJ/kWh低268.1kJ/kWh。此热耗值已接近研发中的采用现有技术的给水回热系统的一次再热的700℃/720℃机组的热耗期望值。
使用6抽的给水泵驱动小汽轮机被高速变频同步电动机取代后，6抽进给水泵驱动小汽轮机的蒸汽质量流量为48.812kg/s；留在机组内可增发45.214MW，主机热耗进一步下降到6596.6kJ/kWh(高速变频电动给水泵)，主机热耗比基准热耗7092.3kJ/kWh低495.7kJ/kWh。比基准值热耗下降达495.7kJ/kWh，是一个颇为可观的数字。
汽动给水泵是现有技术的流行选择，几乎成为不二选择，汽动给水泵可以明显降低厂用电率。但是，从工程热力学的角度看，其本质是并联增加了一个效率较低的、在运行中需要大范围变速的小低压缸，小机的平均运行效率要比主机的中、低压缸内效率低20％或者更多，越是高效、大容量的发电机组采用高速变频电动给水泵，越有明显的节能、减排效益。
增加带全部给水回热抽汽的超高压缸的进汽量，以新2抽、新3抽、新4抽顶替2抽、3抽、4抽、5抽、6抽，锅炉一次再热系统有效热量占锅炉总有效热量由16.2％下降到13.1％；锅炉二次再热系统有效热量占锅炉总有效热量由11.7％下降到11.0％；给水温度不超过1抽压力下的饱和温度314℃；二次再热电站锅炉的高温过热器、高温一次再热器、高温二次再热器的布置条件有明显改善；略低的给水温度有利于锅炉水冷壁管的选材和取得较低的排烟温度，经过再热的较高焓值的2抽、3抽、4抽、5抽、6抽全部用于发电，不再参与高exergy(火用)损失的给水回热过程，具有明显的热经济效益。
新3抽焓值为2916.5kJ/kg，压力3.27MPa，温度274.48℃(饱和温度238.69℃)，过热度35.79K；2抽、3抽、4抽、5抽、6抽中过热度最小的是4抽，4抽的过热度为199K， 最大的是5抽，5抽的过热度为340.2K，由于新3抽过热度大幅度下降，有条件使用控制3号高加进汽截止调节阀的开度提高主机的加负荷瞬态响应能力，在主机接到加负荷信号后，在锅炉加风、加燃料量的同时关小3号高加进汽截止调节阀的开度，3号高压加热器的凝汽量减少，流经高、中、低压缸的流量瞬态增加，有效改进了节流调节方式的主机的加负荷瞬态响应能力，而不必使用能耗高的主机调阀预节流/主机旁通补汽阀方案；3号高加进汽截止调节阀由全开到全关，主机瞬态出力可增加80MW以上，并不会使3号高压加热器产生过大的热应力，但考虑主机调节应有合理的调节静态曲线，应该适当限制3号高加进汽截止调节阀关闭的速度和行程。
实施例2：
现结合图2，以一台1000MW等级，汽机侧主汽温度/一次再热汽温度/二次再热汽温度的设计值为600℃/620℃/620℃的反动式二次再热汽轮机组为例说明实现本发明的优选方式。该型反动式二次再热汽轮机组采用了4台高压加热器，2台分离的蒸汽冷却器，其高压缸设计有一级抽汽送2号高压加热器；高压缸排汽成为3抽送3号高压加热器；中压缸前级抽汽成为4抽送4号高压加热器；除氧器和小机用汽成为5抽(中压缸后级抽汽)；超高压缸设计有14级反动式透平级，第1级喷嘴横置。
本发明一种能提供全部给水回热抽汽的二次再热汽轮机超高压缸包括：超高压进汽接口、切向全周进汽室、超高压外缸、超高压内缸、套箍、超高压转子、超高压通流、轴向推力平衡鼓、汽封、油封、轴承、Z1级叶片、Z2级叶片、Z3级叶片、Z4级叶片、Z5级叶片、Z6级叶片、Z1级隔板、Z2级隔板、Z3级隔板、Z4级隔板、Z5级隔板、Z6级隔板、Z1 Z2隔板套、Z3 Z4隔板套、Z5 Z6隔板套、1抽接口、新2抽接口、新3抽接口、新4抽接口；超高压第1级至第14级隔板固定在超高压内缸内，超高压第14级反动式叶片后的蒸汽的大部分经一次再热冷段管道送入锅炉一次低温再热器入口；超高压第14级反动式叶片后的小部分蒸汽进入Z1级隔板，Z2级叶片后引出新2抽；新2抽的压力和流量适合2号高压加热器中给水回热温升的要求；剩余蒸汽进入Z3级隔板，Z4级叶片后引出新3抽；新3抽的压力和流量适合3号高压加热器中给水回热温升的要求；剩余蒸汽进入Z5级隔板，Z6级叶片后引出新4抽；新4抽的压力和流量适合除氧器中给水回热温升的要求；新2抽、新3抽、新4抽的回热做功比已高于1抽，开拓了优化新4抽、新3抽、新2抽、1抽的抽汽量比例的新空间，较高的新2抽压力，较高的新3抽压力，较高的新4抽压力可以通过优化Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级的透平级特征参数获得；Z1级、Z2级、Z3级、Z4、Z5、Z6级均为冲动式透平级，以期在有限的轮周速度下取得需要的级压力降；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级均具有通流量较小、叶片较短、轮周功率较小的特点，可以采用窄隔板、窄叶片以控制超高压转子轴向长度；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级的叶片围带外径小于套箍内径，不影响套箍红套工艺进行；Z1级隔板、Z2级隔板经Z1 Z2隔板套固定在超高压外缸；Z3级隔板、Z4级隔板经Z3 Z4隔板套固定在超高压外缸；Z5级隔板、Z6级隔板经Z5 Z6隔板套固定在超高压外缸；超高压转子毛坯为锻焊结构；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级增加的轴向推力由轴向推力平衡鼓与轴向推力轴承承担；由于新4抽压力明显低于1抽压力，新4抽端的轴封可以缩短轴向长度，以控制新结构超高压缸的轴向长度和超高压缸组件的重量。
新4抽、新3抽、新2抽的回热做功比已高于1抽，开拓了优化新4抽、新3抽、新2抽、1抽的抽汽量比例的新空间，优化方式之一是取给水在1号高压加热器、2号高压加热器、3号高压加热器和除氧器的焓增均布或1号高压加热器焓增较低；新4抽、新3抽、新2抽的抽汽量比例主要受Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级的透平特征参数控制，如轮周速度、级焓降、喷嘴型线、喷嘴高度、叶片型线、叶片高度、通流截面，选取合适的透平级特征参数，同时配合合理的高压加热器特征参数，如上端差、下端差、壳侧承压能力、换热面积、导汽管压损，可以取得明显的热经济性效果；新4抽、新3抽、新2抽、1抽在主机滑压变负荷过程具有良好的自平衡能力，热经济性明显优于现有技术的给水回热系统。
新2抽的压力和流量适合2号高压加热器中给水回热温升的要求，是指所提供的新2抽的抽汽量与2号高压加热器需要的凝汽量相匹配，2号高压加热器需要的凝汽量足以把流经2号高压加热器的给水加热到2号高压加热器壳侧压力下的饱和温度，新2抽的压力为2号高压加热器壳侧压力的105％。
新3抽的压力和流量适合3号高压加热器中给水回热温升的要求，是指所提供的新3抽的抽汽量与3号高压加热器需要的凝汽量相匹配，3号高压加热器需要的凝汽量足以把流经3号高压加热器的给水加热到3号高压加热器壳侧压力下的饱和温度，新3抽的压力为3号高压加热器壳侧压力的105％。
新4抽的压力和流量适合除氧器中给水回热温升的要求，是指所提供的新4抽的抽汽量与除氧器需要的用汽量相匹配，除氧器需要的用汽量足以把流入除氧器的凝结水加热到除氧器压力下的饱和温度，新4抽的压力为除氧器压力的105％。
本实施例，取新2抽的设计压力为6.4MPa，提供的新2抽的抽汽量与其在2号高压加热器需要的凝汽量相匹配，2号高压加热器壳侧能够长期安全地在6.4MPa压力下工作，并具有足够的安全系数；较高的新2抽的设计压力不仅能降低主机热耗，而且有助于在较低的轮周速度条件下取得较高的Z1级、Z2级级段内效率。
本实施例，取新3抽的设计压力为3.27MPa，提供的新3抽的抽汽量与其在3号高压加热器需要的凝汽量相匹配，3号高压加热器壳侧能够长期安全地在3.27MPa压力下工作，并具有足够的安全系数；较高的新3抽的设计压力不仅能降低主机热耗，而且有助于在较低的轮周速度条件下取得较高的Z3级、Z4级级段内效率。
本实施例，取新4抽的设计压力为1.23MPa，提供的新4抽的抽汽量与其在除氧器的耗汽量相匹配，除氧器能够承受3号高加进汽截止调节阀全关时的新4抽的压力，并有足够的安全系数；较高的新4抽的设计压力不仅能降低主机热耗，而且有助于在较低的轮周速度条件下取得较高的Z5级、Z6级级段内效率。
由于新3抽过热度大幅度下降，有条件使用控制3号高加进汽截止调节阀的开度提高主机的加负荷瞬态响应能力，在主机接到加负荷信号后，在锅炉加风、加燃料量的同时关小3号高加进汽截止调节阀的开度，3号高压加热器的凝汽量减少，流经高、中、低压缸的流量瞬态增加，有效改进了节流调节方式的主机的加负荷瞬态响应能力，而不必使用能耗高的主机调阀预节流/主机旁通补汽阀方案；3号高加进汽截止调节阀由全开到全关，主机瞬态出力可增加80MW以上，并不会使3号高压加热器产生过大的热应力，但考虑主机调节应有合理的调节静态曲线，应该适当限制3号高加进汽截止调节阀关闭的速度和行程。
实施例3：
现结合图3，以一台1000MW等级，汽机侧主汽温度/一次再热汽温度/二次再热汽温度的设计值为600℃/620℃/620℃的冲动式超高压缸与高压缸合缸的二次再热汽轮机组为例说明实现本发明的优选方式。该型冲动式二次再热汽轮机组采用了5台高压加热器，3台分离的蒸汽冷却器，其高压缸多一级抽汽(高压缸后级抽汽)送3号高压加热器；高压缸排汽成为4抽送4号高压加热器；中压缸前级抽汽成为5抽送5号高压加热器；除氧器和小机用汽成为6抽(中压缸后级抽汽)。
本发明一种能提供全部给水回热抽汽的二次再热汽轮机超高压缸包括：超高压进汽接口、切向全周进汽室、超高压外缸、超高压内缸、超高压转子、超高压通流、汽封、油封、轴承、Z1级叶片、Z2级叶片、Z3级叶片、Z4级叶片、Z5级叶片、Z6级叶片、Z1级隔板、Z2级隔板、Z3级隔板、Z4级隔板、Z5级隔板、Z6级隔板、Z1 Z2隔板套、Z3 Z4隔板套、Z5 Z6隔板套、1抽接口、新2抽接口、新3抽接口、新4抽接口；超高压第1级至第7级隔板固定在超高压内缸内，超高压第7级冲动式叶片后的蒸汽的大部分经一次再热冷段管道送入锅炉一次低温再热器入口；超高压第7级冲动式叶片后的小部分蒸汽经蒸汽联通管进入Z1级隔板，Z2级叶片后引出新2抽；新2抽的压力和流量适合2号高压加热器中给水回热温升的要求；剩余蒸汽进入Z3级隔板，Z4级叶片后引出新3抽；新3抽的压力和流量适合3号高压加热器中给水回热温升的要求；剩余蒸汽进入Z5级隔板，Z6级叶片后引出新4抽；新4抽的压力和流量适合除氧器中给水回热温升的要求；新2抽、新3抽、新4抽的回热做功比已高于1抽，开拓了优化新4抽、新3抽、新2抽、1抽的抽汽量比例的新空间，较高的新2抽压力，较高的新3抽压力，较高的新4抽压力可以通过优化Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级的透平特征参数获得；Z1级、Z2级、Z3级、Z4、Z5、Z6级均为冲动式透平级，以期在有限的轮周速度下取得需要的级压力降；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级均具有通流量较小、叶片较短、轮周功率较小的特点，可以采用窄隔板、窄叶片以控制超高压转子轴向长度；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级的叶片围带外径有较大的选择空间，可以取得优良的透平级效率；Z1级隔板、Z2级隔板经Z1 Z2隔板套固定在原高压缸的外缸上；Z3级隔板、Z4级隔板经Z3 Z4隔板套固定在原高压外缸上；Z5级隔板、Z6级隔板经Z5 Z6隔板套固定在原高压外缸上；超高压转子毛坯为整锻结构；Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级增加的轴向推力与超高压1至7级产生的推力有抵消作用，不平衡部分由轴向推力轴承承担；由于新4抽压力明显低于1抽压力，新4抽端的轴封可以缩短轴向长度，以控制新结构超高压缸的轴向长度和超高压缸组件的重量。
新4抽、新3抽、新2抽的回热做功比已高于1抽，开拓了优化新4抽、新3抽、新2抽、1抽的抽汽量比例的新空间，优化方式之一是取给水在1号高压加热器、2号高压加热器、3号高压加热器和除氧器的焓增均布或1号高压加热器焓增较低；新4抽、新3抽、新2抽的抽汽量比例主要受Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级的透平特征参数控制，如轮周速度、级焓降、喷嘴型线、喷嘴高度、叶片型线、叶片高度、通流截面，选取合适的透平级特征参数，同时配合合理的高压加热器特征参数，如上端差、下端差、壳侧承压能力、换热面积、导汽管压损，可以取得明显的热经济性效果；新4抽、新3抽、新2抽、1抽在主机滑压变负荷过程具有良好的自平衡能力，热经济性明显优于现有技术的给水回热系统。
新2抽的压力和流量适合2号高压加热器中给水回热温升的要求，是指所提供的新2抽的抽汽量与2号高压加热器需要的凝汽量相匹配，2号高压加热器需要的凝汽量足以把流经2号高压加热器的给水加热到2号高压加热器壳侧压力下的饱和温度，新2抽的压力为2号高压加热器壳侧压力的105％。
新3抽的压力和流量适合3号高压加热器中给水回热温升的要求，是指所提供的新3抽的抽汽量与3号高压加热器需要的凝汽量相匹配，3号高压加热器需要的凝汽量足以把流经3号高压加热器的给水加热到3号高压加热器壳侧压力下的饱和温度，新3抽的压力为3号高压加热器壳侧压力的105％。
新4抽的压力和流量适合除氧器中给水回热温升的要求，是指所提供的新4抽的抽汽量与除氧器需要的用汽量相匹配，除氧器需要的用汽量足以把流入除氧器的凝结水加热到除氧器压力下的饱和温度，新4抽的压力为除氧器压力的105％。
本实施例，取新2抽的设计压力为6.4MPa，提供的新2抽的抽汽量与其在2号高压加热器需要的凝汽量相匹配，2号高压加热器壳侧能够长期安全地在6.4MPa压力下工作，并具有足够的安全系数；较高的新2抽的设计压力不仅能降低主机热耗，而且有助于在较低的轮周速度条件下取得优良的的Z1级、Z2级级段内效率。
本实施例，取新3抽的设计压力为3.27MPa，提供的新3抽的抽汽量与其在3号高压加热器需要的凝汽量相匹配，3号高压加热器壳侧能够长期安全地在3.27MPa压力下工作，并具有足够的安全系数；较高的新3抽的设计压力不仅能降低主机热耗，而且有助于在较低的轮周速度条件下取得优良的Z3级、Z4级级段内效率。
本实施例，取新4抽的设计压力为1.23MPa，提供的新4抽的抽汽量与其在除氧器的耗汽量相匹配，除氧器能够承受3号高加进汽截止调节阀全关时的新4抽的压力，并有足够的安全系数；较高的新4抽的设计压力不仅能降低主机热耗，而且有助于在较低的轮周速度条件下取得优良的Z5级、Z6级级段内效率。
由于新3抽过热度大幅度下降，有条件使用控制3号高加进汽截止调节阀的开度提高主机的加负荷瞬态响应能力，在主机接到加负荷信号后，在锅炉加风、加燃料量的同时关小3号高加进汽截止调节阀的开度，3号高压加热器的凝汽量减少，流经高、中、低压缸的流量瞬态增加，有效改进了节流调节方式的主机的加负荷瞬态响应能力，而不必使用能耗高的主机调阀预节流/主机旁通补汽阀方案；3号高加进汽截止调节阀由全开到全关，主机瞬态出力可增加80MW以上，并不会使3号高压加热器产生过大的热应力，但考虑主机调节应有合理的调节静态曲线，应该适当限制3号高加进汽截止调节阀关闭的速度和行程。
本实施例利用原高压缸布置Z1级、Z2级、Z3级、Z4级、Z5级、Z6级，超高压缸转子长度与超高压缸与高压缸合缸的超高压缸转子长度相比，无明显增加。但二次再热机组需要增补一个分离的无抽汽的高压缸，二次再热机组总的轴线长度是增加了。