超超临界空冷机组介绍(中电联)ppt课件

1、111000MW超超临界直接空冷机组可行性与经济性讨论朱 军西北电力设计院， 西安 7100322个人简介个人简介 朱军，男，陕西杨陵人，朱军，男，陕西杨陵人，1986年年7月毕业于月毕业于 西安交通大学电厂热能动力专业，多年从事西安交通大学电厂热能动力专业，多年从事 火力发电厂设计任务，参与、主持了华能沁火力发电厂设计任务，参与、主持了华能沁 北电厂北电厂600超临界机组工程、超临界机组工程、 华电邹县电厂四期华电邹县电厂四期1000超超临界机组工程等数超超临界机组工程等数十个大型火力发电厂的设计任务。曾任西北电力设计院设计十个大型火力发电厂的设计任务。曾任西北电力设计院设计总工程师、副总工

2、程师。现任西北电力设计院总工程师，高总工程师、副总工程师。现任西北电力设计院总工程师，高级工程师级工程师(教授级教授级)。 : 02982593019 : zhujunnwepdi3引 言n 火力发电电源建立的开展趋势火力发电电源建立的开展趋势n n 确定了节约资源和环境维护是火力确定了节约资源和环境维护是火力发电电源建立的开展趋势。发电电源建立的开展趋势。n 中国资源特点中国资源特点n “贫油少气多煤一次能源构造，决议了我国燃煤贫油少气多煤一次能源构造，决议了我国燃煤电厂在很长一段时间内将占居我国电力的较大份额，电厂在很长一段时间内将占居我国电力的较大份额，而缺水的资源情况决议了节约水资源是

3、燃煤电厂建而缺水的资源情况决议了节约水资源是燃煤电厂建立中非常重要的环节，立中非常重要的环节，4引 言n 超超临界机组技术超超临界机组技术n 机组效率上又有着无可争议的优势机组效率上又有着无可争议的优势n 在国际上有着比较成熟的运转阅历在国际上有着比较成熟的运转阅历n 大型空冷机组技术大型空冷机组技术n 火力发电厂颇为有效的一项节水技术火力发电厂颇为有效的一项节水技术n 技术有效地交融技术有效地交融n 能否将二种技术有效地交融，构成超超临界空冷能否将二种技术有效地交融，构成超超临界空冷机组，在节约用水的同时节约燃料，这是我们需求机组，在节约用水的同时节约燃料，这是我们需求研讨和思索的问题。研讨

4、和思索的问题。5 1我国超超临界机组技术开展现状及我国超超临界机组技术开展现状及趋势趋势 1.1 国外超超临界机组的开展国外超超临界机组的开展 超超临界发电技术已是世界上进入商业化运转超超临界发电技术已是世界上进入商业化运转的先进、成熟的发电技术之一，在世界上不少国家的先进、成熟的发电技术之一，在世界上不少国家推行运用并获得了明显的节能和改善环境的效果。推行运用并获得了明显的节能和改善环境的效果。 超超临界技术正朝着更高参数开展。超超临界技术正朝着更高参数开展。主汽压力主汽压力3540 MPa，蒸汽温度将提高到蒸汽温度将提高到700 720 ，机组的供电效率将到达机组的供电效率将到达5055。

5、61我国超超临界机组技术开展现状及趋势我国超超临界机组技术开展现状及趋势1.2 我国超超临界机组的开展我国超超临界机组的开展 国内有数台超临界机组曾经投入商业运转，国内有数台超临界机组曾经投入商业运转，数十台超临界机组正在建立，并将投入商业数十台超临界机组正在建立，并将投入商业运转。运转。华能玉环电厂华能玉环电厂21000MW超超临界机组及华超超临界机组及华电国际邹县发电厂四期工程电国际邹县发电厂四期工程21000MW超超超超临界机组曾经投入商业运转。临界机组曾经投入商业运转。7河南华能沁北电厂8华能玉环电厂9华电邹县电厂四期工程101我国超超临界机组技术开展现状及趋势我国超超临界机组技术开展

6、现状及趋势 在未来，超超临界机组将和其他发电技在未来，超超临界机组将和其他发电技术如循环流化床锅炉技术、整体煤气化结合循环术如循环流化床锅炉技术、整体煤气化结合循环发电技术等相互交融，构成更为节约资源和环保发电技术等相互交融，构成更为节约资源和环保的整体发电技术，而与空冷技术的有机结合也将的整体发电技术，而与空冷技术的有机结合也将使其成为节煤和节水的最正确组合，并成为缺水使其成为节煤和节水的最正确组合，并成为缺水地域电厂建立和开展的一个方向。地域电厂建立和开展的一个方向。112我国大容量直接空冷技术开展现状我国大容量直接空冷技术开展现状2.1 国外电站空冷系统的运用国外电站空冷系统的运用国外电

7、站空冷系统的运用半个多世纪国外电站空冷系统的运用半个多世纪 1978年美国怀俄达克电厂年美国怀俄达克电厂360MW直接空冷直接空冷机组投运机组投运1987年，南非马丁巴电厂年，南非马丁巴电厂6665MW直接空直接空冷机组投运冷机组投运1988年，南非肯达尔电厂年，南非肯达尔电厂6686MW间接空间接空冷机组投运冷机组投运122我国大容量直接空冷技术开展现状我国大容量直接空冷技术开展现状南非马丁巴电厂南非马丁巴电厂6665MW直接空冷机组直接空冷机组132我国大容量直接空冷技术开展现状我国大容量直接空冷技术开展现状2.2 直接空冷机组情况直接空冷机组情况目前，我国北方的缺水地域大容量机组根目前，

8、我国北方的缺水地域大容量机组根本上采用空冷机组，近期已有一批本上采用空冷机组，近期已有一批300MW和和600MW亚临界直接空冷机组投入商业运亚临界直接空冷机组投入商业运转，这些电厂的空冷汽轮机均由我国自行设转，这些电厂的空冷汽轮机均由我国自行设计和制造，标志着我国亚临界空冷汽轮机设计和制造，标志着我国亚临界空冷汽轮机设计制造技术曾经成熟。计制造技术曾经成熟。142我国大容量直接空冷技术开展现状我国大容量直接空冷技术开展现状2.3 空冷系统空冷系统2004年，中国电力工程顾问集团公司依托中年，中国电力工程顾问集团公司依托中电投通辽电厂组织东北电力设计院、西北电电投通辽电厂组织东北电力设计院、西

9、北电力设计院、华北电力设计院及哈尔滨空调器力设计院、华北电力设计院及哈尔滨空调器厂对空冷系统国产化进展了技术创新和技术厂对空冷系统国产化进展了技术创新和技术攻关，获得了可喜的科研成果，构成了具有攻关，获得了可喜的科研成果，构成了具有自主知识产权的设计技术，并将科研成果胜自主知识产权的设计技术，并将科研成果胜利地运用于工程工程之中，通辽电厂将于利地运用于工程工程之中，通辽电厂将于2006年投入运转。华能铜川电厂年投入运转。华能铜川电厂2600MW机组也采用国产化直接空冷技术进展建立。机组也采用国产化直接空冷技术进展建立。这标志着我国空冷设计、制造、安装、调试这标志着我国空冷设计、制造、安装、调试

10、和运转程度即将迈上新的台阶。和运转程度即将迈上新的台阶。152我国大容量直接空冷技术开展现状我国大容量直接空冷技术开展现状 就目前曾经投运的空冷机组型式而言，根本是亚临界机就目前曾经投运的空冷机组型式而言，根本是亚临界机组，随着超临界机组设计、制造技术的掌握以及相关超临界组，随着超临界机组设计、制造技术的掌握以及相关超临界机组的投入运转，超临界技术与空冷技术的结合已成为现实，机组的投入运转，超临界技术与空冷技术的结合已成为现实，目前有数个目前有数个600MW超临界空冷机组电厂也在设计和建立当超临界空冷机组电厂也在设计和建立当中。中。1631000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技

11、术可行性3.1 锅炉锅炉汽轮机进汽量的差别汽轮机进汽量的差别, 锅炉蒸发量略大。锅炉蒸发量略大。锅炉型式、炉膛容积热负荷、断面热负荷、熄灭器区锅炉型式、炉膛容积热负荷、断面热负荷、熄灭器区域热负荷、熄灭器布置、水冷壁方式、受热面布置域热负荷、熄灭器布置、水冷壁方式、受热面布置方式、各受热面资料选择、锅炉启动系统的配置以方式、各受热面资料选择、锅炉启动系统的配置以及锅炉控制系统等选择与超超临界湿冷所配的锅炉及锅炉控制系统等选择与超超临界湿冷所配的锅炉是一致的。是一致的。1731000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性3.2 汽轮机汽轮机进口参数高，使其高中压缸具备湿冷进口参

12、数高，使其高中压缸具备湿冷1000MW超超超超临界汽轮机高中压缸的根本特性。对于高中压缸而临界汽轮机高中压缸的根本特性。对于高中压缸而言，经过近几年超超临界机组技术的引进、消化和言，经过近几年超超临界机组技术的引进、消化和吸收，其设计和制造技术均已根本成熟。吸收，其设计和制造技术均已根本成熟。排汽背压高且随环境温度变化幅度大，而低压缸具备排汽背压高且随环境温度变化幅度大，而低压缸具备空 冷 汽 轮 机 低 压 缸 的 根 本 特 性 ， 可 采 用 多 个空 冷 汽 轮 机 低 压 缸 的 根 本 特 性 ， 可 采 用 多 个600MW空冷汽轮机低压缸模块组合而成。空冷汽轮机低压缸模块组合而

13、成。将超超临界高中压缸模块与空冷机组低压缸模块有机将超超临界高中压缸模块与空冷机组低压缸模块有机的结合，对于通流面积、轴系的稳定性及末级叶片的结合，对于通流面积、轴系的稳定性及末级叶片等关键参数进展复核、计算和调整，在技术上满足等关键参数进展复核、计算和调整，在技术上满足相关规范的要求。相关规范的要求。1831000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性n东方汽轮机厂东方汽轮机厂1000MW超超临界湿冷汽轮机超超临界湿冷汽轮机n用用1000MW超超临界湿冷汽轮机的高中压缸模超超临界湿冷汽轮机的高中压缸模块与块与600MW二缸二排汽空冷汽轮机的低压缸模二缸二排汽空冷汽轮机的低压

14、缸模块进展组合块进展组合n单轴、一次中间再热、四缸四排汽型式单轴、一次中间再热、四缸四排汽型式n高压缸高压缸II8级，中压缸级，中压缸26级，低压缸级，低压缸226级，末级叶片级，末级叶片762 mm。对于。对于1000MW超超临界超超临界空冷汽轮机可选轴系稳定性、通流面积及末级叶空冷汽轮机可选轴系稳定性、通流面积及末级叶片等应进展重新复核。片等应进展重新复核。1931000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性n哈尔滨汽轮机厂哈尔滨汽轮机厂1000MW超超临界湿冷汽轮机超超临界湿冷汽轮机n用用1000MW超超临界湿冷汽轮机的高中压缸模超超临界湿冷汽轮机的高中压缸模块与块与6

15、00MW二缸二排汽空冷汽轮机的低压缸模二缸二排汽空冷汽轮机的低压缸模块进展组合块进展组合n单轴、一次中间再热、四缸四排汽型式，单轴、一次中间再热、四缸四排汽型式，n高压缸高压缸II9级，中压缸级，中压缸27级，低压缸级，低压缸226级，末级叶片级，末级叶片940mm二缸二排汽。对于轴二缸二排汽。对于轴系稳定性、通流面积及末级叶片等进展重新复核。系稳定性、通流面积及末级叶片等进展重新复核。2031000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性n上海汽轮机厂上海汽轮机厂1000MW超超临界湿冷汽轮机超超临界湿冷汽轮机n1000MW超超临界湿冷汽轮机的高中压缸模块超超临界湿冷汽轮机的

16、高中压缸模块与与600MW二缸二排汽空冷汽轮机的低压缸模块二缸二排汽空冷汽轮机的低压缸模块进展组合进展组合n单轴、一次中间再热、四缸四排汽型式单轴、一次中间再热、四缸四排汽型式n高压缸高压缸14级，中压缸级，中压缸213级，高中压缸采用级，高中压缸采用西门子特有的筒形构造，各缸之间采用单轴承支西门子特有的筒形构造，各缸之间采用单轴承支撑，低压缸撑，低压缸227级，末级叶片级，末级叶片665mm。n轴系稳定性、通流面积及末级叶片等进展重新轴系稳定性、通流面积及末级叶片等进展重新复核复核2131000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性 1000 MW超超临界汽轮机高、中压缸

17、600MW两缸两排汽空冷低压缸 2231000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性末级叶片系列，末级叶片系列，东方汽轮机厂东方汽轮机厂863mm和和762mm；哈尔滨汽轮机厂哈尔滨汽轮机厂620mm、680mm、 780mm、940mm；上海汽轮机厂上海汽轮机厂910mm，720mm和和665mm。除此之外，超超临界空冷汽轮机在资料选择、除此之外，超超临界空冷汽轮机在资料选择、防固体颗粒侵蚀、防止蒸汽激振等方面采用的防固体颗粒侵蚀、防止蒸汽激振等方面采用的原那么和措施与超超临界湿冷汽轮机是一样的。原那么和措施与超超临界湿冷汽轮机是一样的。2331000MW超超临界直接空冷技

18、术可行性超超临界直接空冷技术可行性3.3 空冷系统空冷系统超临界机组空冷系统与亚临界机组空冷系统的优化、超临界机组空冷系统与亚临界机组空冷系统的优化、选择和配置计算方法是一样的。选择和配置计算方法是一样的。散热面积散热面积 210240万万m2 冷却段数冷却段数 8084段段陈列陈列 12列列7行行 10列列8行行 9列列9行行 8列列10行行平台高度平台高度 50米。米。 9列列9行和行和8列列10行需求进展环境风影响及风机群行需求进展环境风影响及风机群效应等方面的研讨。效应等方面的研讨。2431000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性3.4 给水系统配置给水系统配置对

19、于气候条件的敏感性对于气候条件的敏感性电动给水泵电动给水泵给水泵轴功率将到达约给水泵轴功率将到达约40000kW左右，必左右，必需求思索大容量电机及液力耦合器调理范围需求思索大容量电机及液力耦合器调理范围的要素。的要素。汽动给水泵汽动给水泵给水泵汽轮机循环冷却水的冷却方式，应保给水泵汽轮机循环冷却水的冷却方式，应保证给水泵汽轮机应有比较稳定的背压。证给水泵汽轮机应有比较稳定的背压。2531000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性3.5 凝结水精处置系统凝结水精处置系统超超临界机组汽水质量要求高，对凝结水进展除铁和超超临界机组汽水质量要求高，对凝结水进展除铁和阴阳离子交换精

20、处置。阴阳离子交换精处置。空冷系统庞大，汽水空间较大，使得凝结水中铁离子空冷系统庞大，汽水空间较大，使得凝结水中铁离子含量较高。含量较高。夏季气温较高，凝结水的温度也较高，将对精处置系夏季气温较高，凝结水的温度也较高，将对精处置系统中阴树脂的运转将产生不利的影响统中阴树脂的运转将产生不利的影响精处置系统的选择精处置系统的选择按照阴树脂最高运转温度设置汽轮机最高运转背压按照阴树脂最高运转温度设置汽轮机最高运转背压2631000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性3.6 空冷安装的布置协调问题及土建构造问题空冷安装的布置协调问题及土建构造问题空冷凝汽器纵向长度与主厂房长度的协调

21、，空冷凝汽器纵向长度与主厂房长度的协调，2300MW主厂房长度约为主厂房长度约为155m，空冷凝汽器占，空冷凝汽器占地为地为155Lm50W；2600MW主厂房长度约为主厂房长度约为170-195m，空冷凝汽，空冷凝汽器占地为器占地为181.5L84Wm2300MW和和2600MW机组主厂房长度与空冷凝机组主厂房长度与空冷凝汽器的布置根本上是协调一致的。汽器的布置根本上是协调一致的。21000MW主厂房长度约为主厂房长度约为185210m，而空冷，而空冷凝汽器占地为凝汽器占地为283L82mW12列列7行行或或220L108Wm9列列9行或行或245L96Wm10列列8行或行或195L120W

22、m8列列10行，行，协调好主厂房与空冷凝汽器之间的布置协调好主厂房与空冷凝汽器之间的布置2731000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性3.6 空冷安装的布置协调问题及土建构造问题空冷安装的布置协调问题及土建构造问题 在土建构造方面，对于不同在土建构造方面，对于不同 的布置方式，需求对空冷支的布置方式，需求对空冷支 架的构造方式及在不同荷载架的构造方式及在不同荷载 下的受力、振型、构造频率、下的受力、振型、构造频率、 变形、轴压比的特点和规律变形、轴压比的特点和规律 以及柱顶节点的选用原那么等以及柱顶节点的选用原那么等 方面的问题进展进一步计算和实验验证。方面的问题进展进

23、一步计算和实验验证。2831000MW超超临界直接空冷技术可行性超超临界直接空冷技术可行性3.7 排汽管道排汽管道排汽管道，排汽管道，每根管道的直径每根管道的直径6000mm左右，蒸汽的均匀流动特左右，蒸汽的均匀流动特性需求研讨。性需求研讨。排汽管道排汽管道每根管道直径约每根管道直径约8000mm，管道的加固方式、管道，管道的加固方式、管道在不同的布置方式和不同荷载组合下的应力分布情在不同的布置方式和不同荷载组合下的应力分布情况以及管道内流体特性情况等问题需求计算和验证。况以及管道内流体特性情况等问题需求计算和验证。2941000MW超超临界直接空冷经济性超超临界直接空冷经济性4.1 汽轮机热

24、耗 当汽轮机设计背压为15kPa时，不同型式空冷机组热耗值如下：亚临界空冷亚临界空冷超临界空冷超临界空冷超超临界空冷超超临界空冷热耗热耗 KJ/kWh KJ/kWh806580657760776075807580比率比率0 0-3.7%-3.7%-6%-6%3041000MW超超临界直接空冷经济性超超临界直接空冷经济性4.2 发电规范煤耗 假设锅炉效率按93，管道效率98，年利用小时数按5500小时，标煤价钱按照350元计算，对于21000MW超超临界空冷机组和3660MW超临界空冷机组，其发电规范煤耗分别计算如下：2 21000MW1000MW超超超超临界空冷机组临界空冷机组3 3660MW

25、660MW超临超临界空冷机组界空冷机组3 3660MW660MW亚临亚临界空冷机组界空冷机组发电标准煤耗（发电标准煤耗（g/Kwhg/Kwh）283.8283.8290.5290.5302302年标煤耗（万吨）年标煤耗（万吨）312312320320332332年标煤耗差（万吨）年标煤耗差（万吨）8 80 01212年节约标煤费用（万元）年节约标煤费用（万元）150015000 0435043503141000MW超超临界直接空冷经济性超超临界直接空冷经济性4.3 同容量投资比较同容量投资比较 21000MW超超临界空冷机超超临界空冷机 组投资比组投资比3660MW超临界空冷超临界空冷 机组的

26、投资高机组的投资高31000万元。万元。 4.4 含税上网电价含税上网电价 21000MW超超临界空冷机组含税上网电价超超临界空冷机组含税上网电价有能够比有能够比3660MW超临界空冷机组的含税超临界空冷机组的含税上网电价低。上网电价低。325结论及建议结论及建议5.1 技术可行性技术可行性 我 国我 国 1 0 0 0 M W 超 超 临 界 机 组 技 术 和超 超 临 界 机 组 技 术 和600MW亚临界二缸二排汽空冷机组技术曾经亚临界二缸二排汽空冷机组技术曾经根本成熟，根本成熟，1000MW超超临界机组曾经投入运超超临界机组曾经投入运转，转，600MW超临界二缸二排汽空冷机组以设超临界二缸二排汽空冷机组以设计终了。采用计终了。采用1000MW超超临界湿冷汽轮机的超超临界湿冷汽轮机的高中压缸模块与高中压缸模块与600MW二缸二排汽空冷汽轮二缸二排汽空冷汽轮机的低压缸模块进展组合构成四缸四排汽的机的低压缸模块进展组合构成四缸四排汽的1000MW超超临界空冷机组，在技术上是可行超超临界空冷机组，在技术上是可行的。的。335结论及建议结论及建议5.2 技术关注点技术