江苏华电句容发电厂1000MW等级超超临界机组主机设备及参数选择专题报告

1、专题报告之02 / 32编号：32-STB2005-021-P02-02-A02主机设备及参数选择专题报告江苏省电力设计院2005年11月主机设备及参数选择专题报告批准：高嘉梁 审核：王志斌 卢建彬校核：吴 斌编制：宋坤林目 录1 前言2 国外超超临界机组技术发展状况和经验教训2.1 国外主要技术流派超超临界汽轮机技术特点2.2 国外主要技术流派超超临界锅炉技术特点2.3 国外主要技术流派大功率发电机技术特点2.4 国外近期超超临界机组的主要业绩3 国内超超临界机组最新发展状况和技术特点3.1 国内1000MW超超临界汽轮机技术合作情况3.2 国内1000MW超超临界锅炉技术合作情况3.3 国

2、内1000MW发电机技术合作情况4 超超临界机组的运行特性4.1 低负荷运行特性4.2 负荷变化的范围和变动率4.3 启动方式4.4 启动时间5 本工程1000MW超超临界机组结构选型5.1 本工程1000MW超超临界机组再热次数分析5.2 本工程1000MW超超临界机组炉型选择分析5.3 本工程1000MW超超临界机组发电机型式及电压等级选择分析5.4 本工程1000MW超超临界机组汽轮机结构分析6 本工程1000MW超超临界机组主要蒸汽初参数选择6.1 超超临界主要蒸汽参数对经济性的影响分析6.2 超超临界机组可靠性分析7 对本工程主机参数的推荐意见和结论内容提要：结合国外超超临界机组发展

3、情况，通过对不同压力温度的方案计算和材料比较，建议本工程采用蒸汽参数25(26.25)MPa/600/600的四缸四排汽单轴一次再热1000MW超超临界机组，其中如采用东汽、哈汽等引进日本技术的汽轮机，推荐主汽压力为25MPa，如采用上汽引进SIEMENS技术的汽轮机，推荐主汽压力为26.25MPa。主蒸汽温度600，一次中间再热温度600参数。1 前言我们知道，亚临界机组的工作压力低于水的临界点压力(Pc=22.129MPa)，一个很明显的特征就是蒸汽循环中存在一个定温汽化的过程，并在锅炉的汽包中完成对汽水的分离。而当机组的工作压力大于水的临界点压力时，我们就称之为超临界机组。对于超临界机组

4、来说，当工质被加热到某一温度后就立即全部汽化，不存在上述汽化分离的过程。因此超临界锅炉均为直流炉，在锅炉水冷壁出口就已经完成了汽化而无需汽包这一汽水分离的装置。当今国际上超超临界机组的参数一般是在常规超临界机组参数24.2MPa566566的基础上在压力或温度上提升一个档次，目前普遍公认把工质工作压力大于28.0MPa或工作温度大于580的参数统称为超超临界(Ultra Supercritical)。江苏华电句容发电厂工程本期拟建设二台1000MW等级的超超临界机组。本报告即为针对江苏华电句容发电厂工程超超临界机组主机设备及参数选择而进行的分析论证。2 国外超超临界机组技术发展状况和经验教训

5、国外目前发展超超临界技术领先的地区主要是日本、欧洲及美国等，超超临界机组的最高热效率已达到49。分析发达国家超超临界发电技术的发展历程、现状及趋势，大致可得到如下经验总结： 上世纪50年代末以美国为代表，注重提高初压(30MPa或以上)并采用两次再热，使结构与系统趋于复杂，运行控制难度增加，机组可用率及可靠性下降。由于超超临界机组发展初期技术还不成熟，蒸汽参数选择过高，超越了当时的金属材料技术水平，运行中出现了很多问题，因此，美国到上世纪80年代，参数又降低到超临界水平。上世纪80年代末，日本以(川越电厂)31.1MPa566566566的超超临界为代表，由引进到自主开发，有步骤有计划地发展超

6、超临界机组。上世纪90年代初，日本在31.1MPa566566566的超超临界参数基础上将压力调整为24MPa25MPa，温度由566566逐步提高到600600并取得了显著的成功。目前德国等欧洲国家(丹麦除外)超超临界机组的压力一般在25MPa28Mpa,温度一般采用580600或600600。采用二次再热的超超临界机组，除了早期美国的三台机组外，只有日本川越两台以及丹麦的机组，其它二次再热机组鲜有报道。采用二次再热虽然可使机组的热效率提高1315，但也造成了调温方式复杂、受热面布置困难，成本明显提高等不利因素。因此，除早期投运的少数超超临界机组外，目前无论是日本还是欧洲都趋向于采用一次再热

7、。锅炉布置型式按各锅炉生产公司的传统，有型布置及塔型布置。日本超超临界锅炉一般采用型布置，德国、丹麦一般采用塔式布置，这主要是各自的传统技术及燃烧煤种特性所决定的。燃烧方式按各公司传统，主要有切圆燃烧和对冲燃烧。日本IHI、日立公司制造的超超临界型炉均采用了前后墙对冲燃烧方式，三菱重工的锅炉燃烧方式全为八角双切圆燃烧方式，两种燃烧方式都是为了减少炉膛出口烟温偏差，欧洲的超超临界塔式炉不存在烟温偏差问题，燃烧方式既有四角切圆燃烧，又有对冲燃烧，还有个别的八角双切圆燃烧和八角单切圆燃烧。早期超超临界锅炉水冷壁型式一般采用垂直管屏，90年代后，除日本三菱公司采用内螺纹垂直管技术外，其余厂家一般还是采

8、用螺旋管圈。国际上已投运的1000MW等级超超临界机组以双轴机组居多，随着发电机及长叶片的技术进步，目前国外大容量等级的超超临界机组的开发及1000MW级机组倾向于采用单轴方案。为减少汽轮机低压缸排汽口数量，大容量机组的发展更注重大型低压缸的开发和应用，3000rmin大功率机组已普遍采用高度为1000mm1200mm的长叶片。在超超临界机组材料方面，从上世纪80年代开始，美国、日本及欧洲都分别开展了各自的材料研发计划，针对不同级别参数的机组(如580、600、620等)开发了新的耐热材料，并进行了大量的实验室和实际验证，目前新高温铁素体-马氏体9%12Cr材料已可用于压力为31MPa、温度为

9、600625的参数等级。国外另外还有前苏联(俄罗斯)也开发了超超临界机组，其超超临界机组的研制主要立足于国内。其超临界机组的蒸汽参数为主汽压力约24MPa，蒸汽温度一般为545565，目前俄罗斯设计了新一代的超超临界机组，蒸汽参数为3032MPa580600580600。前苏联超超临界机组开发采用了包括超临界热电联产技术、燃用劣质高灰分煤的技术、汽轮机末级叶片设计、直接接触式给水加热器、给水加氧处理等特有技术。从总体上看，前苏联的超超临界机组水平低于欧洲先进国家的水平，控制系统比较落后，水处理也比较落后，导致其超超临界机组效率较低。国外超超临界机组发展的近期目标为1000MW级机组，压力参数为

10、31MPa，主蒸汽温度参数为600，再热蒸汽温度参数为600，并正在向更高的水平发展。一些国家和制造厂商纷纷公布了发展下一代超超临界机组的计划，蒸汽初温将提高到700，再热汽温达720，相应的压力将从目前的30MPa左右提高到35MPa40MPa，机组的供电效率预计可达到5055。国外主要的动力制造厂商经过多次的并购和整合，在超超临界火电机组设计制造方面，主要以欧洲(SIEMENS、ALSTOM)、日本(东芝、三菱、日立)为代表，形成了不同的技术流派。国外超超临界机组技术的发展给我们国家发展超超临界机组提供了很多有益经验和教训： 提高机组效率和保护环境是发展超超临界技术的主要动力。要把研究和开

11、发放在十分重要的地位。特别要重视锅炉和材料方面的研究。要采用经过验证的成熟技术，把示范技术放在重要地位。参数和容量的选择十分重要，在这方面，美国早期发展超超临界技术过程中的经验教训值得借鉴。在提高蒸汽参数的同时，也应发展和采用其它提高效率和性能的技术。作为超超临界技术重要基础的材料的研究和开发应该先行。对于发展超超临界机组较晚的国家，引进技术、消化吸收和自主创新是一条比较好的发展之路。2.1 国外主要技术流派超超临界汽轮机技术特点2.1.1 SIEMENS公司SIEMENS公司在1951年就生产了625的超超临界汽轮机，至今进汽温度在600以上的机组已有14台在运行。自1997年起，SIEME

12、NS公司在50HZ、单轴、900MW功率等级超超临界机组处于领先位置；近十年来8台单轴50HZ的870MW至1025MW机组业绩中，SIEMENS公司占据了其中的6台(另两台为ALSTOM(ABB机型)的930MW、26MPa550580机组)；其中最大的1025MW、单轴、参数26.5MPa576599的超超临界汽轮机(锅炉参数为27.49MPa580600)已于2002年在德国NIEDERAUSSEM电厂投运。目前SIEMENS公司的汽轮机产品系列中的HMN系列可适应200MW1200MW、50HZ60HZ的超超临界机组，蒸汽参数最高可达30MPa600620。SIEMENS公司超临界大功

13、率汽轮机的主要特点是高压缸采用单流程、小直径筒式结构、中压缸进口为双层结构并做涡旋式冷却、轴承箱与汽缸分离并刚性落地。机组采用滑压运行，调峰性能好。各转子采用整锻转子，转子之间由整体刚性联轴器连接。1000MW超超临界机组每两根转子之间只设一个轴承，四个汽缸(高压缸、中压缸和两个低压缸)共五个轴承。轴承座全部支撑在基础上，动静间隙变化小。低压外缸与凝汽器采用刚性连接。SIEMENS公司的机组通流部分设计采用全三维技术，除低压末三级外，其余所有的高中低压叶片级全部采用弯扭耦合叶片，级反动度控制在3040的水平。目前SIEMENS公司50HZ机组中有运行业绩的末级叶片为1146mm，其正在开发排汽

14、面积13.5m2的1430mm钛合金叶片。2.1.2 ALSTOM公司ALSTOM公司由原ABB、原ALSTOM公司合并而成，其大功率超超临界机组已投运的有参数为930MW、26MPa550580单轴机组2台。ALSTOM公司目前正在设计1100MW四缸四排汽27MPa600605超超临界汽轮机。ALSTOM公司具备原ABB公司的焊接转子、高压内缸中分面用紧箍环安装等特点，ALSTOM公司和SIEMENS公司一样采用全周进汽、节流调节方式，为适合电网调频要求，另保留5节流能力，在节流时会降低机组效率。机组每两根转子之间只设一个轴承，四个汽缸(高压缸、中压缸和两个低压缸)共五个轴承。为减少围带汽

15、封的漏汽损失，ALSTOM公司研制开发了刷子汽封。刷子汽封材料由Ni基材料组成，能耐700高温，运行时与围带间隙接近于零，有效地减少了汽封漏汽。ALSTOM公司已经开发了50HZ、49英寸钛合金末级叶片，并将应用于新设计的1100MW四缸四排汽超超临界汽轮机。ALSTOM公司的材料开发大致可以分成三个阶段：90年代前主要采用X20（1112Cr)，适应温度565。从90年代开始，在9Cr钢中添加W，得到更高的蠕变断裂强度，在管道材料上采用P91、E911和P92。叶片采用奥氏体钢StTl713W;第二阶段参加开发11Cr钢，添加Co、B，得到更好的蠕变断裂强度和抗氧化性能，预计使用温度可以达到

16、625；第三阶段是参加开发适用于700、725的材料。HCMl2和镍基合金Alloy617即将进行试验。2.1.3 东芝公司东芝公司是在引进美国GE公司技术基础上发展的。东芝公司生产的汽轮机容量在1000MW的机组有8台。东芝公司在已成熟应用242MPa538566参数的基础上，正在发展31MPa593610的技术，并应用在大功率机组上。据介绍，东芝已经具备生产1000MW等级单轴汽轮机的能力，采用适用于蒸汽温度超过600610的材料，蒸汽参数可达31.6MPa600610。每个汽缸采用其传统的双轴承结构，四个汽缸共八个轴承。东芝公司通过采用了通流部分的三维设计、新的叶片型线、复合倾斜喷嘴、倾

17、斜动叶，整体叶顶汽封和改进排汽涡壳型线等使汽轮机内效率得到改善。东芝公司的42英寸(1067mm)和48英寸(1219mm)末级叶片采用全三维设计。2.1.4 三菱公司三菱公司是在引进美国西屋公司技术基础上发展的。到目前为止，三菱公司已经生产了1000MW等级汽轮机6台。虽然其生产的1000MW级汽轮机均为双轴60HZ机组，但高、中压缸的设计可以用于单轴机组。虽然其没有单轴1000MW、50HZ超超临界参数机组的业绩，但可以通过模块化优化设计获得50HZ机组。1996年后投运的两台超超临界机组参数为：1000MW242MPa593593和1000MW245MPa600600，三菱公司已在大机组

18、上广泛应用593、600的主蒸汽参数，并将再热蒸汽温度进一步发展到610。三菱公司汽轮机为反动式汽轮机。已运行的1000MW机组均为四缸四排汽，由双分流高压缸、双分流中压缸和两个双流半速低压缸组成。三菱公司最新设计的TC4F-48型1000MW汽轮机采用全速、单轴布置，末级叶片采用新开发的48英寸。2.1.5 日立公司日立公司是在引进美国GE公司技术基础上发展的。目前日立已有两台1000MW级汽轮机的运行业绩。日立单机容量最大的机组参数为1000MW24.5MPa600600双轴四缸四排汽，参数最高的机组为单轴700MW25MPa600600。日立公司正在进行的1000MW单轴超超临界汽轮机设

19、计，蒸汽参数从25MPa600600提高到30MPa600600。为改善超超临界汽轮机的可靠性，日立公司采用了以下措施：椭圆形汽封：用隔板电子束焊接改进焊接件的可焊性和强度；保证转子材料的同轴性，防止由于转子材料的蠕变伸长沿圆周方向不均匀所造成的转子弯曲；汽轮机转子采用整体转子。为进一步提高机组效率，日立公司采用了BALANCE叶片，在这种叶片的设计中考虑了蒸汽的可压缩性；先进的可控涡切向倾斜式喷嘴叶片(AVN-S)，降低了喷嘴叶片和动叶片的损失，同时降低了由于二次流造成的汽流不均匀性；先进的可控涡切向倾斜式喷嘴叶片(AVN-L)，形成三维发散的汽流通道，优化了喷嘴中的流型，实现高效率：扩压式

20、排汽缸，加上导流板使得汽流更加均匀，降低了透平末级到凝汽器间的静压损失。2.2 国外主要技术流派超超临界锅炉技术特点在火力发电机组的发展过程中，目前在世界上发展超超临界技术领先的国家主要是日本、德国等国家，对于国外超超临界锅炉的特点也主要流行着欧洲和日本两大技术流派。2.2.1 炉型欧洲的超超临界锅炉均采用塔式布置，其优点是水冷壁(尤其是上炉膛)回路简单，炉膛各墙水冷壁间热力与水动力偏差小，烟气自下向上垂直流动，消除了型锅炉中因有二次90转弯(炉膛出口和尾部转向室)而导致的烟侧偏差，此外从减轻对流受热面的结渣和烟侧磨损也是有利的。缺点是：锅炉较高，增加了安装难度，四根大立柱承受锅炉全部荷载，对

21、柱基础的设计要求较高，增加了锅炉房的地基费用。日本的超超临界锅炉均采用双烟道的型布置，美国几家大的锅炉制造商(如阿尔斯通-CE、B&W公司等)采用的也是这种布置，其主要优点是锅炉高度相对较低，易于安装：缺点是水冷壁特别是上部后水冷壁的回路较复杂，其热力和水力偏差稍大，过热器与再热器沿炉宽方向的烟侧偏差稍大；转向室后的低温对流受热面存在局部烟侧磨损的可能性。二种炉型代表不同的设计传统，各有利弊，只要设计合理，均能保证锅炉的可靠运行。2.2.2 燃烧方式与炉膛尺寸目前世界上已投运的1000MW等级燃煤超超临界锅炉就其燃烧方式而言主要分为切向燃烧和对冲燃烧二大类，而在切向燃烧方式中又分为单切圆和双切

22、圆二种，德国、丹麦等欧洲国家均采用单切圆正方形炉膛，能保证较好的燃烧效果和炉内空气动力场，已投运的最大的正方形炉膛为德国Schwarze Pump的800MW褐煤炉，其截面尺寸为24m24m，其次为NiedrauBen的900MW褐煤炉，其截面尺寸为2316m23.16m，均已顺利运行。三菱公司为了在大容量锅炉上消除型布置单切圆燃烧沿炉宽方向水冷壁、高温过热器和再热器的烟侧偏差，改善切向燃烧炉膛内的空气动力场，从八十年代末开始采用旋转方向相背的双切圆矩形炉膛，已为十余台容量为700MW1000MW的超临界和超超临界锅炉所采用并取得了良好的运行业绩。美国ALSTOM-CE公司与三菱公司同属一个流

23、派，在大容量锅炉上采用的也是旋转方向相背的双切圆矩形炉膛，但在超超临界锅炉上运行业绩较少。日立和石川岛播磨二家公司的超超临界锅炉均采用旋流式燃烧器前后墙对冲布置，有良好的运行业绩；采用矩形炉膛，对百万机组的燃煤锅炉，其炉宽可达30m，因此对长伸缩式吹灰器的工作性能有很高的要求。为了降低NOx生成量，所有投运的超超临界锅炉的炉膛均采用分级燃烧，ALSTOM公司烟煤超超临界锅炉运行中的NOx生成量可降至240mgm3，日本三菱生产的1000MW超超临界锅炉(三偶电厂#1炉)燃用澳大利亚烟煤时在锅炉出口测得的NOx生成量仅为137ppm，而在脱硝装置后测得的NOx量又降到30ppm，因此为了满足对火

24、电厂日益严格的环保要求，绝大部分超超临界锅炉均采用分级燃烧和脱硝装置。2.2.3 水冷壁系统世界上已投运的超超临界锅炉的水冷壁大多数为下炉膛采用螺旋管圈，上炉膛采用垂直管圈，如ALSTOM(EVT)、日立、石川岛播磨等公司，美国B&W及德国、丹麦推出的超超临界锅炉水冷壁也主要为上述型式：其优点是水冷壁沿炉膛四周热偏差较小，对煤种和燃烧方式变化的敏感性较小，缺点是水冷壁阻力较大，但各锅炉制造商为了降低厂用电耗，近年来采用了所谓低阻力的螺旋管圈水冷壁，既适当加大螺旋倾角，在保证运行可靠的前提下，适当降低质量流速，另外日立BHK开发了在燃烧器高负荷区采用内螺纹管的螺旋管圈水冷壁。八十年代末，日本三菱

25、公司和美国ALSTOM-CE公司联合开发了用节流管圈调节一次上升垂直内螺纹管圈水冷壁，其突出优点是可以采用较低的质量流速，阻力较低；易于制造和安装；缺点是：由于水冷壁较细和垂直上升，因此对煤种的变化和炉内空气动力场及温度场的变化较为敏感，另外，为装设节流孔圈，需采用大直径的水冷壁下集箱，针对上述缺点和根据运行经验，日本三菱公司近年来对垂直管圈水冷壁作了二项改进，一是取消大直径的水冷壁下集箱，节流圈装于下集箱进口管子上，便于安装和调试，同时为了减少水冷壁出口温度偏差，已加装了中间混合集箱。下表列出的为国外主要超超临界机组锅炉概况。国家电站容量(HW)锅炉布置型式燃烧方式水冷壁型式投运时间锅炉制造

26、商日本能代2#600型对冲燃烧螺旋管圈1994121HI苓北10700型对冲燃烧螺旋管圈1995121HI七尾太田2#700型对冲燃烧螺旋管圈199871HI橘湾101050型对冲燃烧螺旋管圈200071HI碧南4，5#1000型对冲燃烧螺旋管圈2001112002111HI松蒲2#1000型对冲燃烧螺旋管圈19997日立BHK原町2#lOOO型对冲燃烧螺旋管圈19987日立BHK橘湾2#1050型对冲燃烧螺旋管圈20011日立BHKHitachinaka 191000型对冲燃烧螺旋管圈200312日立BHK川越1，2#700型八角双切圆燃烧垂直管屏1989919906三菱原町191000型八

27、角双切圆燃烧垂直管屏19977三菱三隅191000型八角双切圆燃烧垂直管屏19986三菱敦贺2#700型八角双切圆燃烧垂直管屏200010三菱苓北2#700型八角双切圆燃烧垂直管屏2003，7三菱Maizuru 10900型八角双切圆燃烧垂直管屏2004三菱庀野5#600型八角双切圆燃烧垂直管屏2004三菱德国Schwpumpe(A，B)800半塔型四角切圆燃烧螺旋管圈19971998Boxberg12900半塔型对冲燃烧螺旋管圈19981999SteinmullerLippendorf RS933半塔型对冲燃烧螺旋管圈1999德国BabcockBexbach 11750半塔型对冲燃烧螺旋管圈

28、2001德国BabcockFrimersdorf950半塔型四角切圆燃烧螺旋管圈2001德国EVTNIEDERAUSSEM1025半塔型四角切圆燃烧螺旋管圈200211ALSTOM2.3 国外主要技术流派大功率发电机技术特点随着超超临界技术的不断发展，使得发电机单机容量不断增大，以降低发电机单位容量的造价并提高效率。目前世界上的百万千瓦火电机组，有双轴布置和单轴布置两种方式，在已投运的机组中，大多数为双轴布置，单轴布置方式仅有少数几台，但随着设计技术、材料及工艺等的不断改进和发展，单轴布置越来越成为新的发展趋势和选择。当前已经生产和有能力生产百万千瓦火电机组的国外厂商有：SIEMENS公司、日

29、本三菱公司、日本日立公司、日本东芝公司、ALSTOM公司、美国GE公司和前苏联有关电力厂商。从目前各制造商所掌握的技术和使用业绩来看，以欧洲和日本的公司较为领先。从发电机的制造技术和性能参数来看，各公司大同小异：转轴采用高强度合金钢材料；护环采用抗腐蚀性能良好的18Mnl8Cr高强度反磁合金钢；冷却方式采用水、氢、氢；励磁系统采用静态励磁或无刷励磁系统；导磁材料采用均匀大晶粒微结构的硅钢片；定子绝缘材料经真空压力浸渍VPI工艺，确保定子电压高达24kV27kV。2.4 国外近期超超临界机组的主要业绩近期大功率超超临界机组的主要业绩参数MPa功率MW周波转子公司(机炉)电厂投运日期3156656

30、656670060单东芝三菱川越#1198993156656656670060单东芝三菱川越#21990624153859370060单三菱IHI碧南#31993424156659360050单日立/IHI能代#2199412245566593100050双东芝三菱原町#119977245600600100060双三菱三菱三隅#l19986245600600100050双日立日立原町#21998724156659370060单日立IHI七尾太田#219987241593593100060双三菱日立松蒲#21999724156659370060单东芝日立四国电力20007256006101050

31、60双东芝,GE/IHI橘湾#120007参数MPa/功率MW周波转子公司(机/炉)电厂投运日期24159359370060单东芝三菱敦贺#220001025600610105060双三菱日立橘湾#2200112560061060050单福士（西门子）/IHI玑子#1200232560060070050单日立IHI占东厚真#420026241566593100060单东芝IHI碧南#4200111241566593100060单东芝IHI碧南#520021124159359370060单东芝三菱苓北#220037245600600100050双日立日立常陆那珂#1200312245600600

32、60050单三菱三菱広野#52004724559559590060双三菱三菱舞鹤#120048241538538139060双西门子西屋美国ZIMER1199126454456087450单西门子ALSTOM德国SCHWARZEPUMPE 1199726454456087450单西门子ALSTOM德国SCHWARZEPUMPE 2199826055058293350单ALSTOM德国Babcock德国LippendorfS199926054058091050单西门子Steinmuller德国BOXBERGBLOCK Q199926055058293350单ALSTOU德国Babcock德国Li

33、ppendorf R199925160061060050单西门子IHl日本ISOGO2002265576599102550单西门子ABB-ALSTOM德国NIEDERAUSSEM20022557559575050单西门子德国Babcock德国BEXBACH，20023 国内超超临界机组最新发展状况和技术特点 我国通过引进华能石洞口第二电厂等超临界机组，采用技贸结合引进技术的方式，引进了大部分超临界技术，不仅取得了设计的主要计算软件，而且通过联合设计，培训了一批设计人员。目前我国进口的超临界机组已投运20台、总容量11400MW，其中，最大单机容量为900MW，最长运行时间已近10年，积累了丰富

34、的运行经验，形成了一批掌握超临界机组设计、安装、调试和运行技术的队伍。我国现役进口超临界机组有：华能石洞口第二电厂2600MW、华能南京和营口电厂各2300MW、依敏和盘山电厂各2500MW、绥中电厂2800MW，福建后石电厂6600MW，上海外高桥电厂2900MW等，我国现役国产超临界机组有：河南沁北2600MW，江苏常熟电厂等。随着2002年9月，国家863计划“超超临界燃煤发电技术”以及依托工程华能玉环电厂的启动，国内各大动力制造厂都相继引进了国外成熟的超超临界技术，到目前为止，国产超超临界机组的订货已有将近20套(含600MW机组)，其中1000MW超超临界机组订货情况，详见下表。国内

35、1000MW超超临界机组订货情况一览表序号项目数量(套)机组汽机侧蒸汽参数(MPa)制造厂家(锅炉汽机发电机)1华能玉环42625600600哈尔滨上海上海2山东邹县225600600东方东方东方3外高桥三期227600600上海上海上海4江苏泰州225600600哈尔滨哈尔滨哈尔滨现阶段国内业主(采购方)采购超超临界机组均要求相关制造厂提供外方技术支撑以保证机组性能。通过以上几个项目的启动，国内三大动力集团及北京巴威公司也纷纷进行了大量的技术引进和寻求国外技术支撑方的工作，目前国内几大锅炉、汽轮机、发电机制造厂已经有了比较稳定的技术支撑方见下表。国内1000MW锅炉、汽轮机、发电机制造厂外方

36、技术支撑情况表项目国内制造厂技术支撑方锅 炉东方锅炉厂日本日立巴布科克公司上海锅炉厂有限公司阿尔斯通公司哈尔滨锅炉厂日本三菱公司北京巴威公司美国巴威公司汽轮机东方汽轮机厂日本日立公司上海汽轮机有限公司德国SIEMENS公司哈尔滨汽轮机厂日本东芝公司发电机东方电机厂日本日立公司上海汽轮发电机有限公司德国SIEMENS公司哈尔滨电机厂日本东芝公司国内几大制造厂通过向国外技术支撑方引进技术和消化吸收，并结合其大量的亚临界和超临界机组的生产经验，目前基本都具备了向本工程提供1000MW超超临界机组的实力，通过最近几年的制造和生产设备的升级和扩容，其今后几年的生产能力也基本能满足本工程的交货进度的需要。

37、3.1 国内1000MW超超临界汽轮机技术合作情况3.1.1 上海汽轮机有限公司目前上海汽轮机有限公司(STC)为中德合资企业，由中德双方共同参与经营管理。通过玉环41000MW超超临界项目的技术转让及合作设计制造，STC的技术设计开发体系也将与SIEMENS同步接轨。作为合资伙伴的SIEMENS公司将根据市场的需要，在今后一些大型项目中长期与STC合作。关于华能玉环项目，其合作方式为：由STC签定主机合同及设备的总成。STC与SIEMENS签定玉环项目的合作协议：由SIENENS负责进行整个机组的设计，提供所有的制造加工图纸。SIEHENS与STC共同合作完成玉环项目机组的制造、服务、调试，

38、并对机组性能进行担保。从长远的市场开发，更好为用户提供优质服务的角度，STC同时与SIEMENS签定1000MW超超临界汽轮机的技术转让合同，包括设计技术、制造、质保、安装、服务技术，SIEMENS将向STC转让1000MW功率等级超超临界汽轮机的设计及制造技术：包括3个高中低压积木块及相应的设计程序、设计规范、图纸、工艺及质量规范，进行培训和技术咨询。STC目前已经订货的玉环及外高桥三期项目的汽轮机均采用SIEMENS公司成熟的单轴反动式HMN积木块式四缸四排汽双背压机型，其技术主要有以下几个特点：无中分面的单流圆筒型高压缸：圆筒型高压缸以紧凑的轴向法兰连接，可承受更高的压力和温度，有很高的

39、承压能力。高压缸第一叶片级的独特技术风格：第一级低反动度20，以降低转子温度；全周进汽、无附加汽隙激振：大动静距离有利防冲蚀；滑压运行低负荷效率高；滑压运行大幅降低第一级载荷，解决强度问题，单流程效率高。全周进汽滑压运行与补汽阀调频技术：大于额定负荷或调频时开启主汽门后的第三个补汽调节阀，但有节流时会降低机组效率。主调门及再热调门的独特技术风格：无蒸汽管道，直接与汽缸相连。切向进汽，结构紧凑、损失小、附加推力小。双流中压缸的进汽结构：在中压缸进口有四个切向进汽孔，利用涡流原理，能量转换为动能后，温度可下降15左右，起到冷却中压转子的作用。全三维的弯扭(马刀型)叶片：所有的高中低叶片级(除末三级

40、)均为弯扭的马刀型动、静叶片；较低反动度的叶片级；整体自带围带结构，动应力小，抗高温蠕变性能好。高中压转子通流部分采取独有技术风格：小直径、多级数，制造成本会增加，但效率高，转子应力小。汽缸落地设计：轴承座全部支撑在基础上、动静间隙变化小：低压外缸与凝汽器刚性连接；低压内缸以推拉装置与中压外缸连接，减少低压的相对膨胀。单轴承结构：每两根转子之间只设一个轴承，汽机轴向宽度比其他形式短8lOm。3.1.2 东方汽轮机厂东方汽轮机厂通过邹县21000MW超超临界项目的技术转让及合作设计制造引进了日本日立公司的超超临界汽轮机技术。在邹县项目上其与日立公司的合作方式为：由东汽签定主机合同及负责设备的总成

41、。汽轮机的系统、性能设计由东汽与其技术支持方(日立)联合进行，性能保证由日立对买方负责。日立作为东汽从投标到设计、制造乃至调试的技术支持方。汽轮机的设计及其DEH控制系统由日立负责，日立保证汽轮机设计的正确性。日立同意按照双方达成的技术合作合同向东汽转让其与本项目超超临界有关的设计和制造技术。对于关键零部件，尤其前二台的通流部件，将由日立制造，其后逐步成为东汽的供货范围。为保证东汽供货范围中关键零部件的质量，其在这些部件制造期间，日立将进行监造。东汽目前已经订货的邹县项目的汽轮机采用日立公司冲动式汽轮机型，主要有以下几个特点： 总体结构布置采用四缸、四排汽、单轴、双背压方案。单流高压缸呈反向布

42、置(头对中压缸)，由一个双流调节级与8个单流压力级组成。由于日立无完全相近机型，邹县项目高、中压缸取用已有运行经验的常陆那珂电厂的高、中压缸模块，低压缸取用已有运行经验的苫东厚真电厂的低压缸模块组合而成。串联在一根轴上之后，对轴系稳定性进行重新校核，结果数据满足设计要求。配汽方式采用阀门管理方式，兼具节流、喷嘴两种配汽功能，能在任何工况下实现无扰切换。对高温部件作特殊设计：在结构上采取有效对策，高压主汽管壁上开有小孔，引入冷却蒸汽对CrMoV锻钢制成的高压外缸进行冷却。中压缸进汽部分除了有类似的高压缸的冷却结构外，还设置专门的管道用冷却蒸汽去冷却双流型中压转子温度最高的中间部位。对高中压转子的

43、轴颈部位用CrMo钢进行表面堆焊，防止被轴承表面磨损。采用多项先进通流技术，保证较高经济性：针对不同部位的通流部分，采用了多项有效的先进通流技术，以提高通流内效率，如平衡层流叶栅、AVN-S及AVN-L静叶成型技术等等。每个汽缸之间设两个轴承。3.1.1 哈尔滨汽轮机厂哈尔滨汽轮机厂通过泰州21000MW超超临界项目的技术转让及合作设计制造引进了日本东芝公司的超超临界汽轮机技术。在泰州项目上其与东芝公司的合作方式为：由哈汽签定主机合同及负责设备的总成。汽轮机的系统、性能设计由哈汽与其技术支持方(东芝)联合进行，东芝对买方进行性能和质量保证。东芝作为哈汽从投标到设计、制造乃至调试的技术支持方。汽

44、轮机的设计及其DEH控制系统由东芝负责，东芝保证汽轮机设计的正确性。东芝同意按照双方达成的技术合作合同向哈汽转让其与本项目超超临界有关的设计和制造技术。对于关键零部件将首先由东芝制造，其后逐步成为哈汽的供货范围。为保证哈汽供货范围中关键零部件的质量，在这些部件制造期间，东芝将进行监造。哈汽目前已经订货的泰州项目的采用东芝公司汽轮机型的汽轮机，主要有以下几个特点：由于东芝无完全相近机型，泰州项目轴系采用碧南电厂#4、#5轴系设计技术，高、中压缸取用原町#1机组通流和橘湾电厂#1机组高温设计技术，低压缸取用Torviscosa电厂通流设计技术。高温部件都采用了与橘湾电厂机组相同的可适应600610

45、高温的材料。高压缸为单流式，采用双层缸结构，高压调节级为双流。中压缸为双流、双层缸结构，中压转子由高压缸调节级后漏汽进行冷却。所有转子均为整锻无中心孔的转子，转子之间采用刚性联轴器相互连接。每个转子配有独立的双轴承支撑。采用迷宫汽封、自带围带叶片、疏水静叶、超大48英寸末级钢叶片来提高机组的安全性和经济性。3.2 国内1000MW超超临界锅炉技术合作情况3.2.1 哈尔滨锅炉厂哈尔滨锅炉厂的技术支持方为日本三菱重工株式会社(MHI)，通过浙江华能玉环电厂(41000MW)项目的合作，与三菱公司达成协议，引进三菱公司的超超临界锅炉技术，并于2004年9月15日与三菱公司正式签定500MW700M

46、W、800MW1200MW等级超超临界(压力范围为25MPa30MPa，温度范围为580630)技术转让合同，技术转让内容已完全覆盖了603613的参数等级。哈锅在华能玉环项目上与三菱公司的合作范围包括：MHI向哈锅提供技术支持、技术服务，提供锅炉本体的基础设计、总体布置和性能保证。MHI同时承担三、四级过热器、末级再热器和水冷壁中间混合联箱的制造。3.2.2 东方锅炉厂东方锅炉厂的技术支持方为日本巴布科克日立公司(BHK)，1996年东方锅炉厂与日立公司合资(东方锅炉厂50%股份，日立45股份，伊藤忠商社5股份)成立东方日立锅炉有限公司(BHDB)。BHK向BHDB转让本生型直流锅炉的设计、

47、制造、检查技术和销售权；东方日立公司有权在中国和规定的国际市场上销售许可证产品。技术转让范围：锅炉本体包括受压元件及钢结构锅炉启动系统、旁路系统及酸洗、冲洗管道系统低NOx煤粉燃烧器及燃油、燃气燃烧器，包括煤的制粉系统，油、气输送系统，锅炉烟风系统。锅炉控制与仪表，包括炉膛保护系统、燃烧器管理。技术转让内容：全套BHK现行的设计资料，包括全套图纸、全套计算方法及计算机计算程序设计标准等。全套制造、质检及质保的全部技术文件，全套安装和调试指导手册等。东锅在山东邹县(21000MW)项目上与BHK的合作范围包括：BHK向东锅提供锅炉的性能担保和设计审核，同时由BHK承担屏式过热器和高温再热器的制造

48、。3.2.3 上海锅炉厂上海锅炉厂超超临界锅炉的技术支持方为ALSTOM(阿尔斯通)公司，其中型锅炉技术是2003年3月从ALSTOM美国公司引进，目前技术引进和技术培训已结束；塔式锅炉技术是2004年12月从ALSTOM德国公司引进，技术引进和技术培训正在进行。上锅的技术引进是全盘的技术引进，其中包括设计技术、制造技术以及未来15年内的技术改进。上锅在外高桥三期1000MW超超临界锅炉上是由德国ALSTOM公司进行性能和布置设计。3.2.4 北京B&W公司北京巴布科克威尔科克斯有限公司(简称北京B&W公司)是由北京锅炉厂与美国巴布科克威尔科克斯有限公司(简称美国B&W公司)共同投资建立的合资

49、公司，双方股份各占50。北京B&W公司动态引进美国B&W公司先进技术和现代化管理，公司产品质量技术水平和美国B&W公司一致。北京B&W公司是美国B&W公司的子公司，技术上一脉相承，它们在技术合作方式是保持动态引进、同步发展的状态。当美国B&W公司新的技术诞生并经过试验成功而上升为标准后，北京B&W公司便能立即无偿使用。在超超临界锅炉上，美国B&W公司将在项目执行的全过程中为北京B&W公司提供全方位支持，包括方案设计、工艺审查、新合金材料的选取和制造、质保体系、安装、调试等。3.3 国内1000MW发电机技术合作情况3.3.1 上海汽轮发电机有限公司目前上海汽轮发电机有限公司(STGC)为中德合

50、资企业，由中德双方共同参与经营管理。通过玉环及外高桥三期项目超超临界项目百万级机组的技术转让及合作设计制造，STGC的技术设计开发体系也将与SIEMENS同步接轨。作为合资伙伴的SIEMENS公司将根据市场的需要，在今后一些大型项目中长期与STGC合作。STGC目前生产采用SIEMENS公司技术的百万级单轴机型，主要参数及技术特点如下：型号：THDF 12567额定功率：1000MW功率因数：09(滞后)最大连续输出功率：与汽轮机相匹配额定电压：27kV定子电流：23778A额定转速：3000rmin额定氢压：05MPa(g)冷却方式：水氢氢通风方式：定子轴向，转子轴向一径向效率：不小于98.

51、9%短路比：0.48绝缘等级：F(B级温升)励磁电压：437V励磁电流：5887A励磁方式：无刷或静态(目前已订货的玉环及外高桥三期项目均采用无刷励磁)定子绕组接线方式：YY漏氢量：不大于12Nm324h密封油系统：单流系统3.3.2 东方电机股份有限公司东方电机股份有限公司通过邹县21000MW超超临界项目的技术转让及合作设计制造引进了日本日立公司的超超临界汽轮发电机技术，并由日立公司保证性能。在邹县项目上其与日立公司的合作方式为：首台汽轮发电机以外方为主，个别部件由中方提供。第二台以中方为主，个别部件由外方供货。东方电机股份有限公司目前生产采用日立公司技术的百万级单轴机型，主要参数及技术特

52、点如下：型号：TFLQQ-KD额定功率：1000MW功率因数：09(滞后)最大连续输出功率：与汽轮机相匹配额定电压：27kV定子电流：23949A额定转速：3000rmin额定氢压：05MPa(g)冷却方式：水氢氢通风方式：定子径向，转子气隙取气效率：不小于99短路比：不小于05绝缘等级：F(B级温升)励磁电压：477V励磁电流：5479A励磁方式：静态定子绕组接线方式：YY漏氢量：不大于12Nm324h密封油系统：单流系统3.3.3 哈尔滨电机厂有限责任公司 哈尔滨电机厂有限责任公司(HEC)通过泰州21000MW超超临界项目的技术转让及合作设计制造引进了日本东芝公司的超超临界汽轮发电机技术

53、。在泰州项目上其与东芝公司的合作方式为：首台汽轮发电机以外方为主，并完成总装型式试验。第二台以中方为主，关键部件由外方供货，比如定子线棒等。 哈尔滨电机厂有限责任公司(HEC)目前生产采用东芝公司技术的百万级单轴机型，主要参数及技术特点如下：型号：TAKS-LCH额定功率：1000MW功率因数：0.9(滞后)最大连续输出功率：与汽轮机相匹配额定电压：27kV定子电流：23950A额定转速：3000rmin额定氢压：0.52MPa(g)冷却方式：水氢氢通风方式：定子径向，转子气隙取气效率：99短路比：0.52绝缘等级：F(B级温升)励磁电压：660V励磁电流：5360A励磁方式：静态定子绕组接线方式：YY漏氢量：不大于12Nm