1000MW超超临界机组汽轮机设计介绍.ppt

1、国产1000MW超临界汽轮机介绍，广东省电力设修研究院机务部热机专业2007-11-18，目录1 .超临界定义2，国外超临界机组发展过程3，国内超临界机组发展必要性4，超临界机组三台主机国产化和合作方式5，汽轮机主要热性能残奥表6， 技术支撑方面的机型状况7、国内制造商的订购和投入实绩8、汽轮机的特征比较、1、超临界的定义在工程热力学中临界点及超临界状态下没有发现蒸发现象，水保持单相状态从液体直接变化为蒸汽状态。 水蒸气残奥计大于该临界点的残奥计值的情况下，称为超临界残奥计。 在物理意义上，水的物性只有超临界和亚临界的分量。 电厂蒸汽动力装置中汽轮机较典型的超临界残奥仪表为24.2MPa/56

2、6/566。 在一方面，温度566实际上是超临界残奥仪表的标准，被称为任何超临界新蒸汽温度或再热蒸汽温度超过此值就提高超临界残奥仪表的范畴，或者是提高残奥仪表的超临界单元。 在国外的技术资料中，Ultra Super Critical(USC )通常用于代表这样的残奥表的单元，中文被翻译成超临界，可以理解为优化或者高效的超临界单元。 2、在国外超临界机组发展过程中，美国首先将两台超临界残奥仪表的机组，即1957年投入的Philo#6(容量125MW，残奥仪表31.0MPa/621/566/538 )和1958年投入的Eddystone#1 随着材料和关键技术的成熟，国外目前1000MW级初压为

3、24.131.0MPa，温度为580600级的一次再热超临界机组的设置、制造和运行技术已成熟，可用性与亚临界机组无差别。 现阶段的发展主要集中在日本和欧洲。 2、日本超临界机组发展，日本超临界机组发展起步缓慢，但发展速度快，效果显着。 日本对超临界火力发电机的研究始于八十年代初，借鉴欧美各国的成功经验和失败教训，在引进、消化、模仿、材料研究的优先道路上取得了很大的成功。 现在，在日本，450MW以上的机组全部采用超临界残奥表，1993年以后，把蒸汽温度提高到566/593以上，采用了一次再热，即所谓的超临界技术(USC )。 2000年橘湾发电站(2# )投入的容量为1050MW、蒸汽残奥表为

4、25.5MPa/600/610的超临界机组是目前日本蒸汽温度残奥表最高的机组。 2、欧洲超临界机组的发展，德国是研制超临界机组最早的国家之一，目前德国已投入建设的超临界和超临界机组近20台， 其中代表性机组为2000年在Niederanbem发电站投入的965MW超临界机组(蒸汽残奥表为26.9mppm，2000年在Hessler发电站投入的700MW超临界机组(蒸汽残奥表为30MPa/580/600 )。 由于采用了以超临界残奥表为主的一些提高效率的措施，净效率高达45.2%，机组打滑运行，超载5%。 最低负荷为50%。 丹麦是1998年Skaebaek发电站生产的400MW机组，两次间再次

5、过热，蒸汽残奥表为29MPa/582/582 /582，加上深层海水直接冷却，额定背压为2.2kPa，净效率高达49%，是目前世界上效率最高的国外超临界机组发展的结论，从日本和欧洲投入的超临界机组运行情况来看，基本解决了早期磨损、泄漏、材质、水动力等一系列问题。从近年来国外高效超临界机组蒸汽残奥表来看，为了降低制造成本，近年来，不仅提高了蒸汽的初始压力，从超临界机组的高效性开始，尽量提高蒸汽温度，利用现有材料的耐温特性，以最低的制造成本获得最大的热效应。 在这方面，日本的发展过程最为显着。 但是，无论是日本还是欧洲，这两个大流派都一致向大容量方向发展。 日本的超临界机组容量多为700MW100

6、0MW，欧洲近年的机组容量也在900MW以上。 由此可见，超临界残奥仪表适用于大容量单元，特别是百万千瓦级。 超临界技术是国际上成熟、先进的发电技术，在机组可靠性、可用性、热机动性、机组寿命等方面已与亚临界机组相匹敌，具有广泛的商业运行经验。 3、国内发展超临界机组的必要性，中国燃煤发电存在两大问题：1)能耗高2 )燃烧后污染物排放量多。 3、发展国内超临界机组的必要性，发展超临界的必要性：1)降低能耗：超临界发电技术可以通过节约发电用煤实现环境保护。 百万超临界机组的供电标准煤耗为280290g/kW.h，与2004年全国平均供电煤耗379g/kWh相比，节煤效果明显。 2 )减少污染物排放

7、：超临界机组在提高效率的同时，还能减少CO2排放。 通常，发电站的效率每提高1%，CO2的排放量就会减少2%。 超临界机组与普通超临界机组相比，效率提高7%，CO2排放量减少14%。 国内外专家已形成共识：火力发电机组采用大容量、超临界技术是实现清洁发电最有效、最现实的方法。 4、超临界机组三大主机国产化，面临中国电力需求和发电行业的激烈竞争和严峻的环境保护要求，中国已对大容量超临界机组提出市场要求。 国内三大动力设备制造集团(上海电站集团、哈尔滨动力设备株式会社、东方电气集团)通过技术引进、分包生产、合资经营等与海外公司积极进行技术合作和技术转让，满足超临界机组国产化的技术储备要求，提出各自

8、的超临界机组设置修订方案，国内工程项目随着玉环、邹县两个百万项目的投产，国产百万机组的性能将进一步验证、完善和提高。 四、国内三大动力厂百万超临界汽轮机合作方式，(上汽西门子)目前上海汽轮机有限公司(STC )是中德合资企业，中德双方共同参与经营管理。 通过玉环41000MW超临界项目的技术转让和共同设置修订制造，STC的技术设置修订开发系统也与SIEMENS同步接轨。 东汽日立东方汽轮机工厂通过邹县21000MW超临界项目的技术转让和合作修订制造，引进了日本日立公司的超临界汽轮机技术。 哈汽东芝：哈尔滨汽轮机厂通过泰州21000MW超临界项目的技术转让和合作修订制造，引进了日本东芝公司的超临

9、界汽轮机技术。5、汽轮机主要的热性能残奥表、超临界、一次中间再热、单轴、四缸、四排蒸汽、双背压、凝汽式、八级回热抽汽。 THA外壳的保证热消耗率在7400kJ/kW.h以下。 上汽采用26.25MPa/600/600的进气残奥仪表。 哈汽、东汽的进气残奥表均为25MPa/600/600。 排汽压力(冷凝器背压)根据循环水温度由冷端最优化决定。 5 )哈汽、东汽原则性热系统、5、上汽原则性热系统、5、上汽疏水系统的特点；1 )最后两级低加为疏水冷却器2)#6低加采用疏水泵；6 )技术支撑方面机型相近，上述残奥仪表、容量机型均在世界范围内东芝有1000MW机组8台业绩，单轴机组有碧南#4、#5台(

10、60Hz )，其侑予6台为双轴机组的1台机组(橘湾#1台)的主、再热蒸汽温度达到600/610，其高压模块接近泰州机种。 东芝汽轮机48”的末级叶片于2006年5月在意大利的Torviscosa发电站投入使用。 日立1000MW，双轴机组业绩多，其高压模块相当接近邹县机型，蒸汽温度达到600/600，有3台机组(原町#2、常陆那珂#1、东厚真#4)，在高温材料的应用方面业绩最高。 但是，单轴机组的业绩只有700MW (邹县低压模块的母型)，单轴1000MW机组轴系的稳定性经验很少。 (邹县已投)西门子公司与本工程机组接近的机型(900MW1000MW单轴机组)共6台，但西门子德国机组的蒸汽温度

11、未达到600，最高的NIEDERAUSSEM(1025MW )机组为576/599 西门子搬入的6台单元没有供应阀。 (玉环已投下)、7、国内百万汽轮机制造厂订单及投下实绩、国内三大动力厂超临界1000MW汽轮机全部有订单、制造、建设或投下。 上汽24台1000MW超临界机组(玉环4台、外高桥三期2台、宁海2台、北疆2台、平海2台、水泾2台、彭城2台、铜陵2台、东营2台和台山2台)。 哈汽6台1000MW超临界机组(CCLN1000-25.0/600/600 )； 4台1000MW空冷机组(CCLZK1000-25.0/566/600 )； 东汽16台1000MW超临界机组。 比较8、汽轮机的

12、特点，8.1、本体结构8.2、转子支撑方式8.3、进气方式8.4、末级叶片8.5、材料8.6、固体颗粒防腐蚀8.7、高温区冷却措施8.8、启动方式和启动时间8.9、汽机台式8.10高压缸为单流式，一个中压缸为双流式、双重缸结构，各流动方向包括7个冲动压力级。 两个双流低压缸结构相似，各低压缸叶片配置成正、反对称，各流动方向包括6个冲动的压力段，低压末段为48英寸(1219.2mm )钢叶片，轴向排气面积为11.87m2，总轴向排气面积为47.48m2 单元全长40m。 4个主蒸汽门、调节门及2个中压联合蒸汽门均为浮动式。 主蒸汽门是四连贯通结构。8.1、本体结构的特点、由于东芝完全没有相近的机

13、种，泰州项目轴系采用碧南发电站#4、#5轴系设置修正技术、高中压缸采用原町#1机组流通和橘湾发电站#1机组高温设置修正技术、低压缸采用Torviscosa发电站流通设置修正技术。 高温部件采用了与橘湾发电站#1机组相同的可对应600/610高温的材料。 采用喷嘴调整方式。 高压缸为单流式，采用双缸结构，高压调节段为双流。 中压气缸为双流、双重气缸结构，中压转子用高压气缸调整段后泄漏蒸汽进行冷却。 所有的转子都是整锻没有中心孔的转子，转子之间用刚性联轴器连接。 每个转子都有独立的双轴承支承。 迷宫式密封，带包围叶片，带疏水静叶片，采用超大48英寸末级钢叶片，提高机组安全性和经济性。 在各汽缸之间

14、设置2个轴承。 采用高校气缸联合启动方式。 8.1、主体结构特点东汽、东汽的技术支持者是日立公司，其技术来自美国葛公司，是冲动机型。 整体结构是从头至尾依次串联配置一个单流高压缸、一个双流中压缸和两个双流低压缸。 高压气缸反向配置(气缸盖对中压气缸)，由1个2流调整段和8个单流压力段组成，进行喷嘴调整。 中压气缸有26个压力段。 两个低压缸的压力级总数为226级。 末级叶片的高度为43(1092.2mm )，轴向排气面积为10.11 m2，总轴向排气面积为40.44m2。 机组全长为37.9m。 4个主蒸汽门、调节门及2个中压联合蒸汽门均为浮动式。 主蒸汽门是四连贯通结构。、8.1、主体结构特

15、点东汽，整体结构配置采用四缸、四排蒸汽、单轴、双背压方案。 单流高压缸反向配置(缸盖对中压缸)，由1个2流调整级和8个单流压力级组成。 由于日立完全没有相近的机型，邹县项目较高，中压缸采用了现有运转经验的常陆那珂发电厂的高中压缸模块，低压缸组合了现有运转经验的苫东厚真发电厂的低压缸模块。 与1根轴串联后，再次验证轴系的稳定性，结果数据满足设定修正要求。 配蒸方式采用阀管理方式，兼具节流、喷嘴2种配蒸功能，在任何情况下都可以进行无干扰的切换。 特殊修订高温部件：采取结构上有效的对策，在高压主蒸汽管壁上开小孔，导入冷却蒸汽，冷却CrMoV锻钢制的高压外筒。 中压缸的吸气部分除了有类似的高压缸的冷却

16、结构之外，还设置专用的配管用冷却蒸汽来冷却2流型中压转子的温度最高的中间部。 用CrMo钢对高压转子的轴颈部进行表面堆焊，防止轴承表面的磨损。 采用多种先进的通流技术，保证高经济性：对不同部位的通流部分，采用多种有效的先进通流技术，提高通流内效率。 例如平衡层流叶栅、AVN-S和AVN-L静叶成形技术等。 在各汽缸之间设置2个轴承。 采用高压气缸启动方式。8.1、蒸汽、东蒸汽机外形图、8.1、蒸汽、东蒸汽主蒸汽阀、中压联合蒸汽阀的结构特点、4个高压主蒸汽阀和4个独立的高压调节阀合为一体，4个高压调节阀室相互连通。 各主汽阀和调节阀分别有自己的油动机和操纵机构，主汽调节阀和油动机操纵机构一体，由

17、浮动铰链吊架支撑，配置在汽轮机缸盖前面的运行层下，检修空间充足，维护方便。 两个中压联合阀都由液压操作，具有独立的阀壳。 中压调节阀是球阀，中压主蒸汽阀是套管阀，两阀共用一个阀座。 阀杆上有堆焊司太利合金的密封反阀座，在正常情况下，中压主蒸汽阀和中压调节阀全开时，蒸汽不会泄漏到阀杆上。 中压联合阀配置在中压缸中央部的两侧下方，其重量由缸和两侧托架分担。8.1、哈汽、东汽主蒸汽阀、中压联合蒸汽阀结构特点、8.1、哈汽、东汽主蒸汽阀配置示意俯视图、8.1、哈汽、东汽主蒸汽阀配置示意剖视图、8.1、东汽、哈汽滑销系统死点处的横键限制了汽缸的轴向位移，1、2轴承箱和2个低压单元1、2轴承箱和基础框架之间采用低摩擦自润滑滑块，单元膨胀或收缩时，1号和2号轴承箱能够在轴向顺畅地折动。8.1、上汽滑销系统、8.1、上汽滑销系统的特点是所有高压缸、低压内缸及转子均经壳体直接支撑，摩擦系数小的金属保证机组运行灵活(不使用润滑剂)。 整个机组的膨胀系统设置修订具有以下特点：高低压机壳固定有高、中、低压机壳，其支承油